CN102051861A - 桥头跳车病害防治高聚物注浆技术及其施工方法 - Google Patents

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本发明公开了一种桥头跳车病害防治高聚物注浆技术及其施工方法。本发明针对桥头搭板脱空和沉陷问题，综合应用探地雷达(GPR)、落锤式弯沉仪(FWD)和激光水准仪等无损检测系统进行检测监控；向桥头搭板底部或枕梁底部注射高聚物材料，材料发生化学反应后体积迅速膨胀并固化，从而快速填充脱空、抬升搭板并加固路基，从根本上防治桥头跳车病害。与现行处治方法相比，本发明在技术原理和施工方法方面都具有明显创新，具有耐久性好、工期短、针对性强等特点，开创了先进、高效、经济、实用的桥头病害防治新途径。

Description

桥头跳车病害防治高聚物注浆技术及其施工方法
技术领域
本发明属于公路桥梁检测与养护维修技术，涉及公路桥梁桥头病害防治，具体涉及公路桥梁桥头跳车病害防治高聚物注浆技术。
背景技术
公路交通在国民经济和人民生活中占有极其重要的地位，是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志。20世纪90年代以来，随着我国国民经济的快速发展，公路建设蒸蒸日上。据预测，至2010年底，我国公路总里程将突破400万公里。而随着公路等级的不断提高，桥梁、涵洞等公路构造物所占的比重越来越大。据统计，仅通道与涵洞而言，高等级公路平均约3座/公里。但从目前已投入使用的高等级公路运营情况来看，这些构造物台背回填处普遍存在“桥头跳车”的现象。所谓“桥头跳车”，是指桥梁、涵洞等构造物本身及台背由于行车荷载和自重的作用而继续沉降，通常构造物沉降与台背沉降不一致即产生了不均匀沉降，致使台背与构造物连接处的路面出现台阶，从而导致了高速行驶的车辆通过台背回填处产生颠簸跳跃的现象。桥头跳车是目前桥梁常见的病害之一，它严重影响了行车舒适性，降低了车辆的行驶速度和道路的通行能力，是道路交通安全的重要隐患之一，损害了高等级公路建设的社会效益和经济效益。因此，如何有效地治理桥梁桥头跳车病害，已成为高等级公路建设与管理中亟待解决的问题。
为了防治桥头跳车，一方面人们在施工过程中对控制沉降采取了很多种方法，主要是通过加固桥台后填土来控制沉降，诸如堆载预压法、袋装砂井法、塑料排水板法、填土压实控制法、土工格栅法、加筋土法、水撼砂法等，都取得了一定效果。另一方面在设计中设置桥头搭板，将桥面与路面间的沉降差分散至搭板的两端，以达到防治桥头跳车的目的。
设置桥头搭板对于缓解桥头跳车确实具有重要作用，但工程实际中桥头搭板普遍存在脱空及渗水现象，并时常出现程度不同的沉陷。如不进行及时处治，仍会发展为桥头跳车等安全隐患。
(1)搭板脱空
在设置桥头搭板初始时，搭板与台背填土接触良好，此时若在搭板远台端承受汽车荷载的作用，则地基土会有反力作用。对于低填方良好的地基，工后沉降很小；而对于高填方、填土性质不良或压实度未达到要求的台背而言，工后沉降往往较大，并可能出现搭板底面脱空现象。搭板脱空会导致搭板所受拉力的大幅度上升，引起搭板折角、断裂。另外，板底的脱空又为雨水提供了浸入的条件。雨水从接缝处浸入基层，在板下形成积水，与基层材料中的细料形成泥浆，并沿面板接缝处喷溅出来，形成唧浆。
(2)搭板沉陷
在搭板与路基接头处，由于存在较大的刚度差，而且搭板与路面受力条件也不相同，因此，在搭板远台端具有产生沉降差的基本条件。这正是造成搭板远台端再次跳车的主要原因。搭板的近台端置于桥台上，而搭板的远台端搁置在路基或枕梁上，路基或枕梁的沉陷会引起桥台上搭板的转动，同时还会引起搭板的纵向滑动。若滑移量超过一定限度，则搭板可能滑落，故必须设置锚栓。但在某些软土地区搭板用锚栓固定后，搭板的滑移趋势依然存在，导致板内产生拉应力。若板端的沉降量较大，锚栓孔内的应力集中，拉应力超过其极限值，则锚栓孔会开裂并可能造成牛腿损坏和搭板滑落。
现行的桥头搭板病害处治方法是进行水泥压浆。该方法的基本原理是通过压浆泵的压力推动，将拌和好的材料经过压浆管压入到搭板以下的结构层中，以达到填充孔隙和加固路基的目的。水泥压浆方法存在的主要缺陷是：压浆孔较大，对搭板有一定的损害；压浆压力不容易控制；需要一定的养生时间；耐久性差等。
由于桥梁和道路的刚度差或沉降差是不可避免的，由此造成的桥头搭板脱空或沉陷也是难免的。要从根本上防治桥头跳车病害，关键在于桥头搭板脱空和沉陷处治。现行的水泥压浆传统方法明显不适应高速公路建设飞速发展的需要，加快开发新型高效的桥头跳车病害处治技术已成为高速公路养护管理的当务之急。
高聚物注浆技术是20世纪70年代发展起来的地基基础快速加固技术。该技术通过向地基中注射多组份高聚物材料，利用高聚物材料发生化学反应后体积迅速膨胀并固化的特性，达到加固地基、填充脱空或提升地板的目的。目前，高聚物注浆技术主要应用于工业与民用建筑的地基加固和道路维修，在国内还未见桥头跳车病害处治高聚物注浆技术相关报道。
发明内容
本发明的目的在于针对桥头跳车病害处治技术存在的问题，开发桥头搭板脱空和沉陷处治高聚物注浆技术及其施工方法，为从根本上防治桥头跳车及渗水病害提供快速、高效、经济、实用的新技术。
本发明是通过以下技术方案实现的：
针对桥头搭板脱空和沉陷问题，综合应用探地雷达(GPR)、落锤式弯沉仪(FWD)和激光水准仪等无损检测系统进行检测监控；向桥头搭板底部或枕梁底部注射高聚物材料，材料发生化学反应后体积迅速膨胀并固化，从而快速填充脱空、抬升搭板并加固路基，从根本上防治桥头跳车病害。
所述的桥头搭板病害高聚物注浆快速处治技术包括有板底注浆法和梁底注浆法：
a、板底注浆法
板底注浆法主要适用于处治搭板脱空或伴有沉陷。首先在脱空区域通过微孔直接向搭板底部注射高聚物材料，从而填充脱空，防治渗水。如果搭板伴有沉陷，则在沉陷区选两个点同时继续注浆，逐步抬升搭板。
具体实施步骤如下：
(1)应用探地雷达(GPR)和落锤式弯沉仪(FWD)对搭板脱空情况进行检测分析；
(2)在脱空区域以一定间距钻注浆孔，直径16毫米，孔深至搭板底部；
(3)置入注浆管，实施注浆；
(4)如果搭板伴有沉陷，在沉陷区选两个点同时继续注浆；
(5)检测监控注浆效果，如果搭板只存在脱空及渗水，而尚未发生沉陷，注浆时应用激光水准仪进行监控；一旦出现微小抬升即停止注浆，并应用落锤式弯沉仪(FWD)检测注浆效果；如果搭板伴有沉陷，注浆时应用激光水准仪进行监控，搭板抬升到应有位置即停止注浆。
b、梁底注浆法
梁底注浆法主要适用于处治搭板沉陷。桥头设计二级搭板时，二级搭板的连接处一般设计一倒“T”型枕梁，这时可以采用抬升枕梁的方法来抬升搭板，并加固路基。
具体实施步骤如下：
(1)在沉陷处选择两个点钻孔，孔径16毫米，孔深至枕梁底部；
(2)置入注浆管，在两个注浆孔同时注浆；
(3)监控注浆过程，注浆时应用激光水准仪进行监控，搭板抬升到应有位置即停止注浆。
本发明具有以下优点：
(1)处治效果好。注射的高聚物材料耐久性好，防水性能优良，并具有较好的弹性。而传统水泥压浆会产生干缩，固结后为脆性材料，抗折强度低，因此耐久性较差；
(2)施工快捷，不需养生。高聚物材料注射后15分钟内可形成90％以上的强度，即可放行交通。与现行的桥头病害处治方法相比，本发明开发的高聚物注浆技术可节省70％以上的工期；
(3)针对性强，可控性好。本发明专利利用高聚物材料发生化学反应后体积自行膨胀的特性，达到填充脱空和提升搭板的目的，而且材料固化后其密度和强度可根据工程需要调控。因此，与传统压浆方法相比，本发明具有更好的针对性和可控性；
(4)节省经费。本发明开发的高聚物注浆技术能够从根本上防治桥头跳车及渗水病害，避免了事后处治或反复处治造成的人力及物力的浪费。
综上所述，本发明开发的桥头跳车病害防治高聚物注浆技术与现行处治方法相比，在技术原理和施工方法方面都具有明显创新，具有耐久性好，工期短，针对性强等特点，开创了先进、高效、经济、实用的桥头病害防治新途径。
附图说明
图1板底注浆法施工工艺示意图；
图2梁底注浆法施工工艺示意图。
具体实施方式
实施例：本发明的桥头跳车病害防治高聚物注浆技术及其施工方法，针对桥头搭板脱空和沉陷问题，综合应用探地雷达(GPR)、落锤式弯沉仪(FWD)和激光水准仪等无损检测系统进行检测监控；向桥头搭板2底部或枕梁7底部注射高聚物材料，材料发生化学反应后体积迅速膨胀并固化，从而快速填充脱空、抬升搭板并加固路基，从根本上防治桥头跳车病害。
所述的桥头搭板病害高聚物注浆快速处治技术包括有板底注浆法和梁底注浆法：
a、图1所示的板底注浆法
板底注浆法主要适用于处治搭板2脱空或伴有沉陷。首先在脱空区域通过微孔直接向搭板2底部注射高聚物材料，从而填充脱空，防治渗水；如果搭板2伴有沉陷，则在沉陷区选两个点同时继续注浆，逐步抬升搭板2。
具体实施步骤如下：
(1)应用探地雷达(GPR)和落锤式弯沉仪(FWD)对搭板2脱空情况进行检测分析；
(2)在脱空区域以一定间距钻注浆孔3，注浆孔3直径16毫米，注浆孔3穿过面层1和搭板2至搭板2底部；
(3)在注浆孔3内置入注浆管，将高聚物材料注射到搭板2底部；
(4)如果搭板2伴有沉陷，在沉陷区选两个点同时继续注浆；
(5)检测监控注浆效果。如果搭板2只存在脱空及渗水，而尚未发生沉陷，注浆时应用激光水准仪进行监控；一旦出现微小抬升即停止注浆，并应用落锤式弯沉仪(FWD)检测注浆效果；如果搭板2伴有沉陷，注浆时应用激光水准仪进行监控，搭板2抬升到应有位置即停止注浆。
b、图2所示的梁底注浆法
梁底注浆法主要适用于处治搭板沉陷。桥头设计二级搭板时，二级搭板的连接处一般设计一倒“T”型枕梁，这时可以采用抬升枕梁的方法来抬升搭板，并加固路基。
具体实施步骤如下：
(1)在沉陷处选择两个点钻注浆孔4，注浆孔4孔径16毫米，注浆孔4穿过面层5、搭板6及枕梁7至枕梁7底部；
(2)在注浆孔4内置入注浆管，在注浆管中同时注浆；将高聚物材料注射到枕梁7底部；
(3)监控注浆过程，注浆时应用激光水准仪进行监控，搭板6抬升到应有位置即停止注浆。
本发明开发了桥头跳车病害防治高聚物注浆技术及其施工方法，开创了“快速、耐久、经济、实用”的桥梁病害防治新途径，并成功应用于数十座桥梁，显示出重大经济、社会效益和广阔的发展应用前景。

Claims (1)

1.一种桥头跳车病害防治高聚物注浆技术及其施工方法，其特征在于：针对桥头搭板脱空和沉陷问题，综合应用探地雷达(GPR)、落锤式弯沉仪(FWD)和激光水准仪等无损检测系统进行检测监控；向桥头搭板底部或枕梁底部注射高聚物材料，材料发生化学反应后体积迅速膨胀并固化，从而快速填充脱空、抬升搭板并加固路基，从根本上防治桥头跳车病害；
所述的桥头搭板病害高聚物注浆快速处治技术包括有板底注浆法和梁底注浆法：
a、板底注浆法
板底注浆法主要适用于处治搭板脱空或伴有沉陷；首先在脱空区域通过微孔直接向搭板底部注射高聚物材料，从而填充脱空，防治渗水；如果搭板伴有沉陷，则在沉陷区选两个点同时继续注浆，逐步抬升搭板；
具体实施步骤如下：
(1)应用探地雷达(GPR)和落锤式弯沉仪(FWD)对搭板脱空情况进行检测分析；
(2)在脱空区域以一定间距钻注浆孔，直径16毫米，孔深至搭板底部；
(3)置入注浆管，实施注浆；
(4)如果搭板伴有沉陷，在沉陷区选两个点同时继续注浆；
(5)检测监控注浆效果，如果搭板只存在脱空及渗水，而尚未发生沉陷，注浆时应用激光水准仪进行监控；一旦出现微小抬升即停止注浆，并应用落锤式弯沉仪(FWD)检测注浆效果；如果搭板伴有沉陷，注浆时应用激光水准仪进行监控，搭板抬升到应有位置即停止注浆；
b、梁底注浆法
梁底注浆法主要适用于处治搭板沉陷；
桥头设计二级搭板时，二级搭板的连接处一般设计一倒“T”型枕梁，这时可以采用抬升枕梁的方法来抬升搭板，并加固路基；
具体实施步骤如下：
(1)在沉陷处选择两个点钻孔，孔径16毫米，孔深至枕梁底部；
(2)置入注浆管，在两个注浆孔同时注浆；
(3)监控注浆过程，注浆时应用激光水准仪进行监控，搭板抬升到应有位置即停止注浆。
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