工程桥涵板底脱空是什么原因？

石安高速公路位于京珠高速公路K271+345-K487+358km处，是中国中南部进入北京的重要通道，货物运输量大。1997年底通车后，部分桥梁、涵洞、通道结构板底出现不同程度脱空。其疾病主要表现为:

(1)引道板处路面出现不同程度的下沉，桥头处一侧基本不下沉，但与路面相邻一侧下沉较大，导致引道板与路面连接处出现裂缝，车辆通过时桥头跳车。

(2)由于板的中间部分是空的，车辆经过时板振动剧烈。有严重空隙的带子已经断裂；雨雪天，板下积水持续冲刷路基，桥下桥台沿线可见泥浆涌出。这种病害的存在严重影响了结构的稳定性和行车的安全性和舒适性。2003年3月，我们对病害进行了分析，采取了板下注浆的施工方法进行处理，效果很好。

2.空洞形成的原因和影响

2.1桥台台背填料不密实。

由于桥台台背填料不密实，特别是高填方路段路基填料不平整、不密实，填料在车辆荷载和振动作用下沉降，造成板底脱空。

2.2雨水流入，填料流失

由于接缝养护不及时，雨雪和水进入板下，在车辆荷载的作用下，泵送的浆液和泥浆沿桥台流出，导致板下路基材料不断减少，进而形成脱空。

2.3车辆超载的破坏

在车辆荷载特别是超载车辆的作用下，板承受巨大的竖向荷载，不断补充和压实板底路基，最终形成脱空。

2.4空隙对搭板的影响

由于水泥混凝土板的抗压强度高，抗折强度低，对超载的敏感性，一旦板底脱空，路基会形成不均匀支撑，改变了混凝土板与路基紧密粘结的实际机理，使弹性地基上的弹性薄板的受力模式变为悬臂薄板。在车辆荷载的作用下，过早发生断裂，而且这种断裂是不规则的，维修处理起来比较困难。这样加速了雨水的侵入，加大了空隙面积和深度，进而加大了裂缝。这种反复的动作最终会导致板严重损坏，无法行驶。

3.灌浆处理

3.1灌浆处理方法的机理

水泥混凝土板底脱空灌浆处理技术是恢复板底紧密粘结，保证板底均匀支撑的技术措施，具有以下作用和效果:

1)灌浆处理可以丰富板底的空隙，恢复板底的紧密粘结，提高面板的侧支撑，使混凝土板的受力状态符合设计原则，避免混凝土板的过早破坏。

2)由于灌浆材料具有良好的稳定性和强度，浆液在压力下具有良好的流动性和较强的渗透性，可以提高基层和路基的密实度和水稳性。

3.2灌浆技术施工工艺

3.2.1主要施工机械设备。TXV-100地质钻机、BW-250/50水泥泥浆泵和JW-180砂浆搅拌机。

3.2.2灌浆孔的布置和钻孔。灌浆孔的布置以及每块板中布置的孔的数量和深度直接影响灌浆效果。根据经验，孔位一般布置为1m的行距和2m的孔距。石安高速公路为双向四车道，桥头搭板一般长3m，宽10.75m。由于高速公路施工是连续的，紧急停车带基本不空，所以灌浆孔布置成两排，桥头第一排间距1m，板与路面结合处第二排间距1m，第一排布置5个孔。一般钻穿板后深度为5 ~ 10 cm。注浆花管直径应为37 ~ 42 mm，长度应为1.5 ~ 2.0m。钻孔应准确到位，以最小化灌浆孔的倾斜度。

3.2.3灌浆材料和制浆的选择。板底空穴灌浆是由灌浆泵的压力推动，通过灌浆管和压头将混合填料挤入板底或渗入路基空隙中，因此要求填充的混合料应具有良好的粘结性、高流动性和小收缩性，并要求在灌浆过程中不离析、不泌水。

为了保证灌浆混合料能顺利压入板底，胶结材料要求灌浆混合料具有良好的可泵性和保水性，因此选用保水性好、泌水小的水泥作为灌浆混合料的胶结材料。一般选用32.5号普通硅酸盐水泥。

在灌浆混合料中加入适量的外加剂，不仅可以降低成本，而且可以改善灌浆混合料的流动性。粉煤灰是灌浆外加剂的首选，因为它含有大量的空心玻璃微珠，可以解决降低水灰比以提高灌浆硬化材料强度和提高水灰比以改善混合料可泵性之间的矛盾。由于粉煤灰与水泥水化物之间的二次水化，硬化产物更致密、更坚固；由于空心玻璃微珠的吸水性，混合料终凝后，可持续释放少量水分参与养生，减少收缩；由于灌浆混合物硬化后会收缩，可在灌浆混合物中添加适量膨胀剂。

灌浆混合料稠度过大时，硬化后强度高，但可泵性差，易造成堵管；太薄变硬，收缩量大，达不到贴身的作用。因此，灌浆混合料的配比应根据不同季节确定，一般采用1:0.33:0.06:0.04(水泥:粉煤灰:水:膨胀剂，质量比)。

制浆步骤:(1)按程序投料，准确测量和掌握浆料性能；(2)浆液应充分搅拌，灌浆前应不断搅拌，防止其再次沉降，影响浆液质量。

压力的测定。板底脱空灌浆时压力过大，会造成浆体在板与沥青混凝土面层之间流动，造成沥青混凝土面层起拱或断裂；太小的话就填不进去。灌浆压力一般应控制在0.5 ~ 0.0 MPa。

灌浆。浆液通过注浆设备和浆液管道注入目的层，应采用自下而上的方法，自下而上分段注浆。在灌浆顺序上，应先施工边缘帷幕孔，再施工加固孔。当灌浆压力达到要求时，应终止灌浆。灌浆过程中，出现隆起或漏浆时应停止灌浆，并分析原因。应在下一灌浆段减少灌浆量，并检查封孔装置和灌浆设备。

4、施工中应注意的问题

1)观察灌浆孔深度，孔深应根据各孔地层情况适当调整。

2)观察灌浆顺序，根据地层条件、现场条件和灌浆目的进行适当调整。

3)严格控制泥浆配合比，注意流量计、压力表是否完好、准确。

4)灌浆量控制。根据配浆时材料和水的用量，随时检查并做好记录。

5)安全措施。安全标志必须齐全，高速公路施工连续，难度大，危险性高，安全工作尤为重要。

5.经验和体会

5.1封堵。若板下有较大的挑檐，应先开桥台锥坡和护坡，塞石块减少灌浆量，并防止膨胀，防止漏浆。

5.2灌浆方法。灌浆采用重力流和压力灌浆相结合的方式进行。灌浆时采用多孔，速度由快至慢，顺序为先低后高。压力视情况而定。单孔灌浆的结束标准是邻孔自溢流充填，然后在其他孔进行灌浆，保证板下充填，使板有足够的承载力。

5.3泥浆的选择和配置。灌浆材料应满足可注射性、速凝性、固结体强度高等要求。，且浆液配置应为1:0.33:0.06:0.04(水泥:粉煤灰:水:膨胀剂，质量比)才经济实用。

5.4灌浆工程为地下隐蔽工程，直观性差，直接定量判断灌浆效果在技术上有一定难度。如果注浆施工严格按照设计要求和施工规范进行，注浆量和压力符合标准要求，一般可以确认注浆效果良好，注浆工程质量能够得到保证。

在施工过程中，对施工工艺进行了一些改进，使灌浆技术在处理高速公路通道板底脱空方面更加合理和经济。灌浆后，重车通过时，板无明显振动，雨天桥下不涌出泥浆，延长了板的使用寿命，保证了结构的稳定性和行车的安全性和舒适性。

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