隧道工程灌浆加固技术的原理及操作要点

　　1 灌浆加固技术的原理和分类

　　1．1灌浆加固技术的原理

　　在修筑公路，桥梁和隧道地基的时候，地下层的土壤，在这一层中，土质应力不集中，强度较差，土壤比较松软或者具有较多的裂缝，这些结构对建筑的强度有着直接影响。灌浆加固技术主要是将机器的钻孔压入地基中的地下层土壤中，然后将水凝混凝土泥浆或者其他种类的浆液泵入其中，在经过一系列的加压充填和渗透作用，浆液在地下会呈圆柱体状向外扩张，最后形成圆筒状的浆液柱体。浆液柱体的形成可以挤压地下层疏松的土壤，土层会变得紧密充实。要将紧靠浆体的土体铲除和剪切掉，使之形成塑性变形区，靠近浆体的土壤会受到塑性力的作用，变成塑性变形区域，而离柱状体距离较远的土体则会受到弹性力，在塑性变形和弹性变后整个钻孔周围的土体密度会得到大幅度的提高。另一方面，在灌注浆液的过程中，浆体也会随着土层中的裂缝蔓延，因为土层中的裂缝数量较多且延伸的方向不规则，浆液会形成不同方向蔓延的呈现网状的浆液网，所以，当浆液冷却凝固之后，会形成大范围的浆液柱状体，这些柱状体大小不规则，分布范围广且空间排布比较均匀合理。这些浆液柱状体和已经被压实压紧的土壤地基形成复合地基，两者之间相互作用，这种复合地基有着很高的强度和很高的承载能力，能够提高地基的抗沉降作用。

　　1．2灌浆加固技术的分类

　　灌浆加固法根据施工地基的地下层土壤的不同和灌浆浆液的不同分为不同的方法，各有特点。(1)渗透灌浆加固法渗透灌浆加固法主要适用于施工地基情况比较负责的情况，如岩土层的裂隙、桥梁的裂隙和隧道施工中遇到的比较陡峭的岩壁裂隙。渗透灌浆加固法适合在在这些条件不好的施工环境中进行基础加固结构，虽然使用频率少，适用范围小，但该方法的加固效果很好。这种方法主要是通过渗透施工的方式，浆液顺着公路，隧道和桥梁的裂缝延展，在浆液凝固之后，最后形成高强度，抗剪切力较大的类似岩土层结构。

　　(2)填充灌浆加固法填充灌浆加固法的使用频率最高，适用范围最广，最常见的是桥梁建筑由于地质塌陷下沉形成的空洞和裂缝。遇到这种情况，可以采用填充灌浆加固法直接进行加固，因为空洞裂隙位置比较集中，充填灌浆加固法可以比较完美的将缺陷充填加固。另外，充填灌浆加固法还可以用于长时间损耗下建筑物产生的裂隙和空洞。

　　(3)电动化学灌浆加固法电动化学灌浆加固法最常见的应用场景是在桥梁基础加固施工领域，通过电动化学灌浆可有效地延长桥梁的使用寿命，显著提高桥梁的承受外力能力，也可以显著提升桥梁的施工质量。电动化学灌浆加固法是将待灌浆的岩层两端设成正负极，浆液输入的管道作为正极，另一端设置成负极。这样可以实现对桥梁基础结构的固结层，从根本上提高了桥梁的基础强度。

　　(4)压密灌浆加固法压密灌浆加固法通常应用于隧道施工领域，压密灌浆是指通过钻孔在土壤中灌入十分浓稠的浆液，在注浆液的点使土体压密，在注浆管端部附近形成“浆泡”，当浆泡的直径比较小时，灌浆产生的压力基本沿着钻孔的径向扩展。当浆泡的直径变大，到一定程度就可以产生较大的上抬力使地面上抬。这种方法的具体的操作方式为，用高压装置把浆液灌注到土壤裂缝，土壤中的浆液高压作用下形成球形结构，上抬地面，形成较为稳定的建筑结构。

　　2 灌浆加固技术的操作要点

　　因为灌浆加固技术的种类比较多，因此，在施工过程中，要根据施工对象和施工条件的不同，参考现场施工人员的技术操作水平，选择最合适的灌浆技术。但无论哪一种灌浆加固技术，都要在灌浆过程中严格把控灌浆的质量，预防灌浆过程中可能会出现的问题，避免出现严重的质量问题。

　　2．1要准确把握灌浆过程中灌浆压力

　　在实施灌浆加固技术时，要准确把握好灌浆机器的压力。工程中的浆液需要压力才能到达需要加固的位置，因此灌浆期间的压力掌控很大程度影响了灌浆结果的好坏。在灌浆加固的过程中，压力也不是维持不变的，灌注的压力要根据实际情况要发生相应的变化。参考的因素有地质条件、灌注浆液的材料还有采用的灌注加固技术。比如，在地下浅层进行操作时，需要比较小的灌浆压力。在较深层的土壤操作时，一方面需要较大的灌注压力，另一方面要注意灌注过程中的土层中的空气和水的排出。

　　2．2要注意操作过程中扩散渗透半径

　　在灌注加固过程中会发生扩散渗透现象，施工过程会对扩散渗透半径有相对的要求，必须要严格把控。在灌浆过程中，当实际扩散渗透半径远大于预期半径时，会导致浆液覆盖范围超出施工控制，导致浆液材料使用量大幅度增加，而且还会增加施工的工作量，影响灌浆加固过程的进展，也会影响灌注的质量。因此，必须要专业人员严格掌控灌注的压力和灌注的时间，并及时地对施工现场进行实时测量，确保实际范围在预期的范围之内。

　　2．3要注意灌注浆液的凝固时间

　　浆液在被灌注之前需要保持一定的流动性，浆液如果流动性太强的话，容易在灌注过程中发生泄漏，灌注效果很差;当浆液调配好没有及时被灌注，浆液发生凝固，会导致灌注通道被阻塞，发生事故。理想条件下，当浆液被灌注到土层之后，需要一定的时间完成凝固。所以在调配浆液的时候，加入特定的催化剂，缓凝剂或膨胀剂来合理地控制浆液的凝固时间和强度。通过控制这些因素加强灌注加固质量。

　　2．4灌浆孔的设计和布孔

　　合理的灌浆孔的设计可以简化灌浆流程，灌浆孔分为两种，骑缝和斜孔。在实际过程中，可以根据实际情况选择其中一种或者两种混用。保证正确的钻孔位置和选择合适的孔径大小可以保证灌浆工程的效果，钻孔的数量要在保证效果的前提下尽量少，也要保证板底的缝隙填充密度。当需要灌注的地方位置很表浅的时候，可以直接进行灌注，不需要打孔;当缝隙在浅层的时候，裂缝走向比较复杂，可以采用骑缝钻孔和斜孔相结合的方法;当裂缝处于比较深的深度时，可以全部采用骑缝设计，沿着裂缝表面将混凝土凿成“V”形槽。设置在空腔内各布置4～5个水泥混凝土接缝灌浆孔，0．8m～1．2m的距离。因此，具体的灌浆孔的设计要根据具体情况灵活设计。

　　3 结语

　　随着时代的进步和发展，出行交通工具数量的增加给现存的公路、桥梁和隧道带来了很大的压力，导致这些建筑出现了很多的问题和损害，极大地影响了通行质量，甚至影响交通安全。使用灌浆加固技术可以明显改善公路、桥梁和隧道的质量，提高它们的抗负荷能力，因此需要更多地关注灌注加固技术。现行的灌注加固技术有渗透灌浆加固法、填充灌浆加固法、电动化学灌浆加固法、压密灌浆加固法等，每种加固方法都有自己的适用条件和适用范围。在公路、桥梁和隧道建筑的施工建设过程中，要积极使用灌注加固技术，提升施工质量。在施工过程中，各方面专业人员要严格遵守施工场地的施工标准，提高自身的职业道德和职业素质，选择最佳的施工方法，保证建筑工程的施工质量。

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