1.前言
   隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展，過去年代修建于各地城鎮(zhèn)和各級公路上的橋梁，負(fù)擔(dān)著十分沉重的交通荷載及繁重的交通量。當(dāng)時社會發(fā)展較緩，缺乏前瞻和預(yù)見，橋梁投入運(yùn)營使用之后，運(yùn)營管理的長期滯后，管養(yǎng)制度建設(shè)和隊伍建設(shè)長期被忽視，管養(yǎng)費(fèi)用被擠占、挪用，運(yùn)營車輛長期普遍超載和嚴(yán)重超載未得遏制，橋梁的技術(shù)狀態(tài)未得到及時、細(xì)致的觀測掌握。在寒冬酷暑、暴雨烈日、洪水沖刷、車船撞擊的多年影響下，使得為數(shù)眾多的農(nóng)用、公路及城市橋梁，發(fā)生了各種大大小小的病害，如橋面破損、欄桿斷裂、伸縮縫損壞、橋頭跳車、梁板或拱體裂縫、砼剝落、鋼筋鋼索銹蝕、鋼結(jié)構(gòu)裂紋銹爛、墩臺斷裂位移、擋墻傾斜錯位、錐坡下挫坍塌、墩臺基底沖空、橋頭路基沖塌、河床護(hù)底沖翻以及河道被沖刷嚴(yán)重變遷而危及橋頭路基等，已經(jīng)破壞了橋梁的正常良好狀態(tài)。這種不良狀態(tài)，除將大大縮短橋梁的使用壽命之外，有的已經(jīng)威脅著過往人車的安全而成為危橋，成了政府、管理部門和人民群眾關(guān)注、耽心的大事。
   這些橋梁具有荷載等級低、使用年限長的特點。從技術(shù)資料分析，大多數(shù)橋梁是三不知：1不知基底地質(zhì)；2不知基礎(chǔ)深度；3不知隱蔽部分的尺寸。從橋梁技術(shù)狀況分析，由于河床屢遭洪水沖刷，河床底部加深，橋梁墩臺基礎(chǔ)外露、沖空，產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致橋臺、拱圈產(chǎn)生附加應(yīng)力而出現(xiàn)開裂，有的甚至出現(xiàn)開合現(xiàn)象；有的橋梁由于橋臺較高，受行車及臺后土壓力的作用，橋臺出現(xiàn)開裂、凸肚等病害；橋面混凝土鋪裝層由于使用時間長加之重車作用，導(dǎo)致開裂、剝落等病害。按橋梁技術(shù)狀況來評定大多屬三類橋梁。
   隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和重點工程的建設(shè)，目前公路橋梁所承受的負(fù)荷有3個特點：1交通量不斷增大；2重型車輛增加及超載現(xiàn)象嚴(yán)重；3超限運(yùn)輸?shù)某霈F(xiàn)和增加。按現(xiàn)在橋梁和運(yùn)輸狀況，橋梁的承載能力和通過的車輛荷載是公路與運(yùn)輸?shù)拿�盾之一�?br />    舊橋加固，提高舊橋的承載能力，確保交通運(yùn)輸?shù)陌踩�是目前和今后面臨的任務(wù)。
   2.橋梁下部結(jié)構(gòu)的主要問題
   橋梁下部結(jié)構(gòu)由橋墩、橋臺及其下部的基礎(chǔ)構(gòu)成。墩臺和基礎(chǔ)是橋梁的重要組成部分，是直接承受橋梁上部結(jié)構(gòu)的荷載，同時將荷載傳遞給地基的受力結(jié)構(gòu)。所以，橋梁下部結(jié)構(gòu)是橋梁的支承部分，又稱支承結(jié)構(gòu)。
   橋臺使橋梁與路堤相連接，因此，它除了承受上部構(gòu)造的荷載外，還承受來自臺后路堤添土的土壓力。而橋墩所受的外壓力則比橋臺還要大些，除了承受上部構(gòu)造荷載外，還要承受風(fēng)力、流水壓力、冰壓力、浮力，以及在特殊情況下可能發(fā)生的船只或漂浮物的撞擊力等的作用。
   橋梁墩臺基礎(chǔ)在長年使用過程中，還將受到自然界各種因素的影響作用，如大氣、雨水的侵襲，洪水的沖刷。在地震區(qū)，還不可避免地受到地震力的作用。此外，由于過橋車輛的日益重型化，實際上部分活載標(biāo)準(zhǔn)已超過設(shè)計規(guī)范的負(fù)荷要求，墩臺的負(fù)擔(dān)在不斷地增加，經(jīng)常受到過重活載的作用。
   這樣，橋梁墩臺和基礎(chǔ)在建造過程中或建成經(jīng)多年使用后，將會出現(xiàn)不同程度的損壞，產(chǎn)生各種缺陷。
   2.1墩臺結(jié)構(gòu)的缺陷
   墩臺結(jié)構(gòu)均位于上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間，是橋梁下部結(jié)構(gòu)的主體，多采用圬工或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。墩臺結(jié)構(gòu)由于具有將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給基礎(chǔ)的功能，因此，墩臺容易受到上部結(jié)構(gòu)荷載增加和基礎(chǔ)出現(xiàn)缺陷的直接影響，尤其是，當(dāng)基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降、滑移、傾斜等現(xiàn)象時，將會使墩臺受到影響而產(chǎn)生很大的損壞。
   墩臺損壞的主要形式是出現(xiàn)裂縫。常見的裂縫有水平裂縫、豎向裂縫及網(wǎng)狀裂縫等。
   磚石砌體或鋼筋混凝土墩臺除常年受干燥、潮濕、寒暑、凍結(jié)冰害等氣候條件的影響外，還受到水、海水、酸、堿、火、熱等作用，從而產(chǎn)生裂縫、剝落、銹蝕等病害。此外，材料隨使用時間的增長還會老化。
   在船只及漂浮物的撞擊等突然外力作用下，墩臺會產(chǎn)生局部破壞，混凝土墩臺會產(chǎn)生脫落與剝離。
   概括之，橋梁墩臺結(jié)構(gòu)的缺陷主要有：裂縫、剝落、空洞、鋼筋外露、銹蝕、老化、結(jié)構(gòu)的變形移位等。
   2.2橋梁基礎(chǔ)的缺陷
   橋梁基礎(chǔ)一般采用天然地基上的淺基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)以及混合基礎(chǔ)等深基礎(chǔ)。由于每類基礎(chǔ)所處的條件不盡相同，因此，根據(jù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式及修建基礎(chǔ)地形的差異，所產(chǎn)生的缺陷也不完全相同。但從總的方面來說，它有一定的規(guī)律性。橋梁基礎(chǔ)一般容易發(fā)生的主要缺陷有：
   2.2.1基礎(chǔ)的沉降和不均勻沉降
   由于地基的壓密下沉而引起的基礎(chǔ)沉降，這對于任何一座橋梁都將是難以避免的，在一定范圍內(nèi)這是正�，F(xiàn)象，而超出一定的范圍則將對橋梁產(chǎn)生有害的影響，在軟土地基上修建的橋梁基礎(chǔ)，由于經(jīng)常受到土基壓實下沉和地下水位升降等的影響，往往還會產(chǎn)生不均勻的沉降。
   2.2.2基礎(chǔ)的滑移和傾斜
   基礎(chǔ)由于經(jīng)常受到洪水的沖刷而產(chǎn)生滑移，沖刷深度由河流的河床縱坡與河床堆積物成分等因素所決定。一般很難預(yù)先估計沖刷有多深,事先必須經(jīng)過充分的調(diào)查，以探求其沖刷深度。另外，由于河床疏浚開挖，減少了橋臺臺前臨河面地基土層的側(cè)向壓力，也會使基礎(chǔ)產(chǎn)生側(cè)向滑移。
   當(dāng)橋臺基礎(chǔ)建造于軟土地基上，而臺背填土超過一定高度且基礎(chǔ)構(gòu)造處理不當(dāng)時，作用于臺背的水平力增大，將導(dǎo)致地基失穩(wěn)，產(chǎn)生塑性流動，使橋臺產(chǎn)生前移。當(dāng)基礎(chǔ)上下受力不均時，臺身也隨之產(chǎn)生不均勻的滑移，導(dǎo)致基礎(chǔ)出現(xiàn)傾斜。
   產(chǎn)生滑移或傾斜的橋臺基礎(chǔ)，多為建造在軟土地基上的重力式橋臺、倒T式橋臺。沉井基礎(chǔ)也有產(chǎn)生前移的，這是由于沉井基礎(chǔ)施工時擾動了地基且承受井背土壓力的寬度大，可又不能相樁基礎(chǔ)那樣，有使流動土壓力從樁間擠過去的效果，所以作用于沉井基礎(chǔ)的流動壓力比樁基礎(chǔ)的大，會引起其位移的幾率也大。
   基礎(chǔ)產(chǎn)生的滑移或傾斜，在嚴(yán)重時會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的破壞，起破壞形式有：
   1、支座和墩臺支承面破壞以及梁從支承面上滑落下來。
   2、伸縮縫裝置被破壞或使接縫寬度減少、伸縮功能減弱。
   3、滑移量過大時，梁端與胸墻緊貼，嚴(yán)重時導(dǎo)致胸墻破壞或梁局部壓屈。
   2.2.3基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物的異常應(yīng)力和開裂
   由于受力不均，往往會產(chǎn)生局部異常應(yīng)力，并導(dǎo)致橫向或縱向裂縫。在特殊外荷載的作用下，還會使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物因出現(xiàn)異常應(yīng)力而產(chǎn)生局部破壞。
   3.梁墩臺基礎(chǔ)的加固和改造
   橋梁墩臺基礎(chǔ)在使用過程中，由于過橋車輛荷載的加重以及自然作用的影響，會使基礎(chǔ)產(chǎn)生沉陷、墩臺出現(xiàn)傾斜和過大的裂縫。為此，往往應(yīng)根據(jù)墩臺基礎(chǔ)不同的損壞程度，不同的結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行維修加固，以確保行車安全，延長橋梁使用壽命。同時可避免拆除重建，從而減少投資，充分發(fā)揮現(xiàn)有橋梁的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
   橋梁墩臺基礎(chǔ)加固的常用方法有：鋼筋混凝土墩臺結(jié)構(gòu)套箍或護(hù)套加固法、橋臺滑移傾斜處理、人工地基加固法、擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法、增補(bǔ)樁基法、高壓噴射注漿法、灌漿法等。以及實際加固工程中常遇到的拱橋墩臺基礎(chǔ)加固法和橋梁墩臺基礎(chǔ)改造等。
   3.1鋼筋混凝土墩臺結(jié)構(gòu)套箍或護(hù)套加固法
   在橋梁墩臺出現(xiàn)貫通裂縫，防止裂縫的繼續(xù)發(fā)展，使之能正常使用，可用鋼筋混凝土圍帶或鋼筋進(jìn)行加固。加固時，一般在墩身上、中、下分段三道圍帶：其間距應(yīng)大致相當(dāng)于橋墩側(cè)面的寬度。每個圍帶的寬度，則根據(jù)裂縫情況和大小而定，常為墩臺高度的1/10左右，厚度采用10~20cm。為加強(qiáng)圍帶與墩臺的連接，應(yīng)在墩內(nèi)埋置直徑10~25cm的鋼銷，埋入深度為鋼銷直徑的20倍左右。把圍帶的鋼筋網(wǎng)扣在鋼銷上，埋鋼銷的孔眼要比銷徑大出15~20mm，先填滿銷孔再澆注混凝土，同時填塞裂縫。
   當(dāng)墩臺損壞嚴(yán)重，如有嚴(yán)重裂縫及大面積表面破損、風(fēng)化和剝落時，則可采用圍繞整個墩臺設(shè)置鋼筋混凝土護(hù)套的方法進(jìn)行加固。
   3.2橋臺滑移傾斜的處理
   當(dāng)橋臺出現(xiàn)滑移傾斜時，可采用以下三種方法進(jìn)行加固：支撐法、新建輔助擋土墻法、減輕荷載法。
   1.支撐法加固
   當(dāng)墩臺因尺寸不足，難以承受臺石的土壓力而往橋孔方向產(chǎn)生傾斜或滑移的埋置式橋臺，可采用修筑撐壁法進(jìn)行加固。
   對于單孔小跨徑橋臺，為防止橋臺滑移，可在兩臺之間加建水平支撐，如整跨漿砌片石撐板，或用鋼筋混凝土支撐梁進(jìn)行加固。
   2.新建輔助擋土墻加固
   對于因橋臺臺背水平土壓力太大而引起的橋臺傾斜，應(yīng)設(shè)法減少橋臺后壁的土壓力，可在臺背加建一擋土墻，以增強(qiáng)擋土墻能力。
   3.減輕荷載法
   筑于軟土地基上的橋臺，常由于填土較高，而受到較大側(cè)向土壓力的作用，從而使橋臺產(chǎn)生前移，以致發(fā)生傾斜。為此，一般可更換臺背填土，減少土壓力，既采用減輕橋臺基礎(chǔ)所受荷載的方法進(jìn)行加固。
   3.3人工地基加固法
   當(dāng)基礎(chǔ)下面的地基松軟，不能承受很大荷載，或上層土雖好，但深層土質(zhì)不良引起基礎(chǔ)沉陷時，可采用人工地基加固法以改善提高基礎(chǔ)的承載能力。
   人工地基加固方法很多，一般常用的有砂樁法、樹根樁法、高壓噴射注漿法和灌漿法等。
   1.砂樁法
   當(dāng)軟弱基層較厚時，可用砂樁法改善地基的承載能力。加固施工時，將鋼管或木樁打入基礎(chǔ)周圍的軟弱土層中，然后將樁拔出，灌入經(jīng)過干燥的粗砂，進(jìn)行搗實，做成砂樁。達(dá)到提高不的密實度的目的。
   在含水飽和的砂土或粉土中，由于容易坍孔，灌砂困難，亦可采用砂袋套管法與振沖法加固地基。
   2.樹根樁法
   樹根樁是一種小直徑鉆孔灌注樁，其直徑通常為100~250mm，有時也采用300mm。先利用鉆機(jī)鉆孔，滿足設(shè)計要求后，放入鋼筋或鋼筋籠，同時放入注漿管，用壓力注入水泥漿或水泥砂漿而成樁，也可放入鋼筋籠后再灌入碎石，然后注入水泥漿或水泥砂漿而成樁。小直徑鉆孔灌注樁也有稱微型樁。小直徑鉆孔灌注樁可以豎向、斜向設(shè)置、網(wǎng)狀布置如樹根狀，故稱樹根樁。
   樹根樁技術(shù)是20世紀(jì)30年代初由意大利的Fondedile公司的F.Lizzi首創(chuàng)，隨后在各國得到應(yīng)用。
   3.高壓噴射注漿法
   高壓噴射注漿法是將帶有特殊噴嘴的注漿管置于土層預(yù)定深度，以高壓噴射流使固化漿液與土體混合、凝固硬化加固地基的方法。
   4.灌漿法
   灌漿法是墩臺基礎(chǔ)之下，在墩臺中心直向或斜向鉆空或打入管樁，通過孔眼及關(guān)孔，用一定壓力把各種漿液注入土層中，通過漿液凝固，把原有松散的土固結(jié)為有一定強(qiáng)度和防滲透性能的整體或把巖石裂縫堵塞起來，從而加固地基、提高地基承載力的一種加固法。灌漿法加固橋梁墩臺基礎(chǔ)，所采用的方法和灌漿材料一般因地質(zhì)情況的不同而異。
   3.4擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法
   擴(kuò)大橋梁基礎(chǔ)底面積的方法，稱為擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法。此法適用于基礎(chǔ)承載力不足或埋置太淺，而墩臺又是圬工或混凝土剛性實體式基礎(chǔ)時的情況。擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積應(yīng)由地基強(qiáng)度驗算確定。當(dāng)?shù)鼗鶑?qiáng)度滿足要求而缺陷僅僅表現(xiàn)為不均勻沉降變形過大時，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積的加固，主要由地基變形計算來加以選定。
   擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法可按下列順序進(jìn)行：
   （1）常在必須加寬的范圍內(nèi)先打板樁圍堰，如墩臺基底地基土不好時，應(yīng)做必要的加固。
   （2）挖去堰內(nèi)土體，只挖至必要的深度。
   （3）在堰內(nèi)把水抽干后，鋪砌石塊（漿沏）或做混凝土基礎(chǔ)。
   （4）新舊基礎(chǔ)要注意牢固結(jié)合，施工時，可加設(shè)聯(lián)系鋼筋或插以鋼銷，以使加固擴(kuò)大基礎(chǔ)和舊基礎(chǔ)牢固的結(jié)合成一整體。
   3.5增補(bǔ)樁基法
    在樁式基礎(chǔ)的周圍補(bǔ)加鉆孔樁或打入鋼筋混凝土預(yù)制樁并擴(kuò)大原承臺，以此提高基礎(chǔ)承載力、增加基礎(chǔ)穩(wěn)定性.。這種加固法稱為增補(bǔ)樁基加固法。
    增加樁基法加固墩臺基礎(chǔ)的優(yōu)點是不需要抽水壩等水下施工作業(yè),且加固效果顯著。其缺點四需搭設(shè)打樁架和開鑿橋面，對橋頭原有架空線路及陸上，水上交通均有影響。
    對單排架樁式橋墩采用打樁加固時，如原有樁距較大（在4~5倍樁徑時），可在樁間插樁。如原有樁距較小且通航凈跨允許縮小時，可在原排架兩側(cè)增加樁數(shù)，成為三排式的墩樁。
    如在樁間加樁，可鑿除原有蓋梁并澆筑新蓋梁，將新舊樁頂連接起來。但此時必須檢查原有蓋梁在加樁頂部能否承受與原來方向相反的彎矩，如不能承受則必須加固原有蓋梁或重新澆筑蓋梁。加固原有蓋梁是，可在蓋梁頂部增設(shè)鋼筋。
    當(dāng)橋臺垂直承載里不足時，一般可在臺前增設(shè)一排樁并澆筑蓋梁，以分擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來的壓力。打樁時，可利用原有橋面作腳手架，在橋臺上開洞插樁。增澆的蓋梁可單獨受力，也可連接在一起，使舊蓋梁，舊樁及新樁一起受力。
    例如，某橋因疏浚河道導(dǎo)致橋臺樁基太淺，危及行車安全。因此，采取在臺前加三根鉆孔樁的加固措施。在新加樁上重新澆筑新蓋梁，使新加蓋梁與舊橋臺蓋梁同時受力，從而提高了該橋的承載能力和穩(wěn)定性。該橋施工時，維持半邊交通，在橋面上開鑿三個洞，直徑1米，橋面上設(shè)鉆孔樁施工腳手，施工完畢后將橋面修復(fù)，省工省料。新臺蓋梁施工時比愿臺蓋梁略低一些，這樣不必將橋梁上部結(jié)構(gòu)頂升抬起。施工完畢時新臺蓋梁并未受力，當(dāng)舊橋臺有沉陷時，新樁舊樁就可共同受力。該橋采用此法加固后，運(yùn)營正常并沒有出現(xiàn)任何病變，說明加固效果很好。
   3.6高壓噴射注漿法
    高壓注漿法20世紀(jì)60年代創(chuàng)始于日本，是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管伸至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水以200MPa左右的高壓流從噴嘴中射出來，沖擊破壞土體，同時鉆桿以一定速度漸漸向上提升，將漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個固結(jié)體。固結(jié)體的形態(tài)與噴射流的移動方向有關(guān)。一般分為旋轉(zhuǎn)噴射，定向噴射和擺動噴射三種。
    施噴法施工時，噴嘴-面噴射-面旋轉(zhuǎn)并提升，固結(jié)體形呈圓柱狀。主要用于加固地基，提高地基的強(qiáng)度，改善土的變形性質(zhì)；也可組成閉合的帷幕，用于截阻地下水流和治理流沙。旋噴法施工后，在地基中形成圓柱體，稱為旋噴樁。
    定噴法施工時，噴嘴-面噴射-面提升，噴射的方向固定不變，固結(jié)體形如板狀或壁狀。
    擺噴法施工時，噴嘴-面噴射-面提升，噴射的方向呈較小角度來回擺動，固結(jié)體形如較厚墻體。
   而在橋梁基礎(chǔ)加固工程中，應(yīng)用較多的是高壓旋噴法。
   1.  高壓噴射注漿法的工藝類型
   高壓噴射注漿法的工藝類型主要有如下四種：（1）單管法；（2）二重管法；（3）三
   重管法；（4）多重管法。
   2.  高壓噴射注漿法的特點
   高壓噴射注漿的特點如下：（1）適用范圍交廣；（2）施工簡便；（3）可控制固結(jié)體
   形狀；（4）可垂直、傾斜和水平噴射；（5）耐久性較好；（6）料源廣闊；（7）設(shè)備簡單。
   3.  高壓噴射注漿法的適用范圍
   高壓噴射注漿法的適用范圍如下：（1）土質(zhì)條件適用范圍：主要適用于處理淤泥、
   淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、黃土、砂質(zhì)填土和碎石土等地基；（2）工程適用范圍：高壓噴射注漿法的適用范圍很廣，宜作為地基加固和基礎(chǔ)防滲之用，而在橋梁工程中主要用于橋梁墩臺基礎(chǔ)的加固以及作為防滲帷幕、提高地基承載力。
    （一）加固機(jī)理
    高壓噴射注漿的加固機(jī)理主要有如下三方面。
    1 高壓噴射流對土體的破壞作用
    破壞土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的最主要因素是噴射動壓。噴射流在終期區(qū)域能量衰減很大，不能直接沖擊土體使土粒剝落，但能對有效射程的邊界土產(chǎn)生擠壓力，對四周土有壓密作用，并使部分漿液進(jìn)入土粒之間的孔隙里，使固結(jié)體與四周土緊密相依，不產(chǎn)生脫離現(xiàn)象。
    2 水，氣同軸噴射流對土的破壞作用
    單射流雖然具有巨大的能量，但由于壓力在土中急劇衰減，因此破壞土的有效射程較短致使旋噴固結(jié)體的直徑較小。
    當(dāng)在噴嘴出口的高壓水噴射流的周圍加上圓筒狀空氣射流，進(jìn)行水，氣同軸噴射時，空氣流使水或漿的高壓噴射流從破壞的土體上將土粒迅速吹散，使高壓噴射流的噴射破壞條件得到改善，阻力大大減小，能量消耗降低，因而增大了高壓噴射流的破壞能力，形成的旋噴固結(jié)的直徑較大。高速空氣具有防止高速射流動壓急劇衰減的作用。
    3 水泥與水的固結(jié)機(jī)理
    水泥與水?dāng)嚢韬�，首先產(chǎn)生鋁酸三鈣水化物和氫氧化鈣，它們可溶于水，但溶解度不高，很快就達(dá)到飽和，這種化學(xué)反應(yīng)連續(xù)不斷地進(jìn)行，就析出一種膠質(zhì)物體。這種膠質(zhì)物體有一部分混在水中懸浮，后來就包圍在水泥微粒的表面，形成一層膠凝薄膜。所生成的硅酸二鈣水化物幾乎不溶于水，只能以無定形的膠質(zhì)包圍在水泥微粒的表層，另一部分滲入水中。而由水泥各種成分所生成的膠凝膜，逐漸發(fā)展起來成為膠凝體，此時表現(xiàn)為水泥的初凝狀態(tài)，開始有膠粘的性質(zhì)。此后，水泥各成分在不缺水，不干涸的情況下，繼續(xù)不斷按上述水化程序發(fā)展，增強(qiáng)和擴(kuò)大，從而產(chǎn)生下列現(xiàn)象：（1）膠凝體增大并吸收水分，使凝固加速，結(jié)合更密；（2）由于微晶的產(chǎn)生進(jìn)而生出結(jié)晶體，結(jié)晶體與膠凝體相互包圍滲透并達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)，這就是硬化的開始；（3）水化作用繼續(xù)深入到水泥微粒內(nèi)部，是未水化部分再參加以上的化學(xué)反應(yīng)，直到完全沒有水分以及膠質(zhì)凝固和結(jié)晶充盈為止。但無論水化時間持續(xù)多久，很難將水泥微粒內(nèi)核全部水化，所以水化過程是一個長久過程。加固后的土體固結(jié)強(qiáng)度高，質(zhì)量略大，滲透系數(shù)小
    （二）施噴法加固墩臺基礎(chǔ)的設(shè)計
   用噴射法加固橋梁墩臺基礎(chǔ)，一般是因為墩臺基礎(chǔ)在設(shè)計時或施工中存在某些缺陷，對地基的承載能力估計不足，已發(fā)生橋梁正常使用時不允許的下沉�；蛘哒f因為使用條件改變?nèi)绾奢d等級提高，使其地基承載能力不能適應(yīng)。加固的方法一般都是在墩臺基礎(chǔ)的襟邊或底版下鉆孔，施噴成圓樁體，并和原地基連成整體，增加地基的承載力，達(dá)到加固的目的。
   用施噴法對舊橋墩臺進(jìn)行加固時，與前述其他加固方法情況相同，原有橋梁的全部重力都是已壓在原有地基上的。地基是在承受著構(gòu)筑物已有的全部重力的情況下進(jìn)行加固施工的。因此，若被加固的橋梁構(gòu)筑物沒有受到新的荷載作用，施噴固結(jié)體最初是幾乎不受力的。只是由于時間的推移，原有地層在恒壓力的作用下，土體產(chǎn)生徐變或滑移，使原土體承受的一部分壓力轉(zhuǎn)移到剛性較大的旋噴固結(jié)體上，但這種轉(zhuǎn)移是不大的。因此，只有構(gòu)筑物新增加荷載時，才為旋噴固結(jié)體所承受。
   總的來說，用旋噴法加固后的地基，具有下列特點：固結(jié)體和原土層共同受力；固結(jié)體的變形模量較土層大很多倍；固結(jié)體和土體的受力在時間上不同步。一般是土體已達(dá)到或接近其極限強(qiáng)度以后，固結(jié)體才進(jìn)入工作狀態(tài)。
    由于這些特點的存在，舊橋墩臺基礎(chǔ)用旋噴法加固設(shè)計計算可參照下述進(jìn)行。
    1對加固前墩臺基礎(chǔ)承載能力進(jìn)行計算
    墩臺基礎(chǔ)的加固，大體上可分為兩種情況：一種是橋結(jié)構(gòu)正在建造或運(yùn)用過程中�；�礎(chǔ)發(fā)生較大的均勻或不均勻下沉，已危及橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用；另一種是目前使用狀況良好，但考慮到橋梁要通過更大載重的車輛，地基承載力不能滿足進(jìn)一步發(fā)展的需求。兩種情況對原有地基的極限承載力的估算方法是有所不同的。
    1）對目前已不能滿足使用要求的橋梁構(gòu)筑物地基承載力的估算方法
    對已發(fā)生病害的墩臺基礎(chǔ)，在加固前除收集有關(guān)工程設(shè)計所需的各項資料外，還應(yīng)對工程的病害歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析。根據(jù)病害發(fā)生，發(fā)展的程度，推算出現(xiàn)有地基的承載能力。
   如現(xiàn)有地基承受的荷重為W1，基礎(chǔ)底面積為A，則基礎(chǔ)底面積現(xiàn)有應(yīng)力σ為：
   σ =W1/A
   由于基礎(chǔ)已發(fā)生下沉并危及正常使用，因此地基的現(xiàn)有應(yīng)力必然已經(jīng)超過地基的極限承載能力，則地基實有的極限承載力（σ0）肯定較σ值小：
   σ0 =α*σ
   式中：α——稱為現(xiàn)有地基支承系數(shù)（α<1.0），視病害程度，α取0.8~0.95之間。
   對下沉較小或目前已基本穩(wěn)定的地基，加固后原土層的承載力，建議取σ0=0.95（W/A）；對下沉速度很快或下沉正在迅速發(fā)展的地基，其原有土層的承載力可取σ0=0.8（W/A）；一般情況下，則介于兩者之間。
    2) 對于目前沒有病害僅為提高荷載等級需加固的地基承載力確定方法
   對于目前沒有病害，僅為提高橋梁荷載等級而需加固的橋梁墩臺基礎(chǔ)，其地基承載能力的確定有如下兩種方法：一是按地質(zhì)鉆孔或土工試驗所給出的土體板限強(qiáng)度σ0；二是依據(jù)規(guī)范提出的“經(jīng)過多次壓實，未受破壞的舊橋基”其允許承載力可給予提到的方法確定。
   2 旋噴法加固危及正常使用的橋梁墩臺基礎(chǔ)的設(shè)計計算
   采用旋噴法加固危及正常使用的橋梁墩臺基礎(chǔ)時，其設(shè)計計算可按下列步驟進(jìn)行：
    （1）用地質(zhì)鉆探的方法確定基巖或硬層的埋藏深度，決定旋噴固結(jié)體的性質(zhì)。若基巖較淺，則可設(shè)計為支承樁；若基巖較深，則可設(shè)計為摩擦樁。
   （2）在現(xiàn)場選取各層土樣，按加固需要和現(xiàn)場可能達(dá)到的水泥，土，水三者之比進(jìn)行配方試驗，決定固結(jié)體材料強(qiáng)度σ樁。
   （3）計算加固所必需的固結(jié)總面積A樁：
   A樁=W1-σ0A/（σ樁/K1）-σ0
   式中：K1——樁柱的安全系數(shù)，一般按樁基采用K1=2.0。
   也可使用正常的地基加固驗算方法：
   A樁=K2W1-σ0A/σ樁-σ0
   式中：K2——地基承載安全系數(shù)，由于橋梁墩臺是以恒載為主的建筑物，而且σ0又比較確切，因此K2可以比有關(guān)規(guī)范值略小，建議K2=1.5~1.3。
   （4）旋噴注漿加固總面積A樁求得以后，可以試驗或經(jīng)驗公式法確定旋噴固結(jié)
   體的有效直徑（D）。
   如采用單管法，對0〈N≤5cm的粘性土：
   D=1.3（1/2- N2/200）
   對5〈N〈15砂性土：
   D=1/700（350+10N-N2）
   式中：D——有效直徑，m：
    N——土的標(biāo)準(zhǔn)貫入度。
   有了直徑便可算出加固所需的旋噴樁樁數(shù)n:
   n =A樁/F =A樁/0.25πD2 =1.273A樁/D2
   （5）旋噴樁數(shù)算出后，即可進(jìn)行孔位的布置。
   3 旋噴法加固未發(fā)生病變而為提高荷載等級的墩臺基礎(chǔ)的設(shè)計計算
   當(dāng)采用旋噴法加固未發(fā)生病變而為提高荷載等級的墩臺基礎(chǔ)時，其設(shè)計計算步驟如下。
   （1）  定出橋梁結(jié)構(gòu)物將來使用時所需支承的最大荷載W最大。
   （2）  標(biāo)出現(xiàn)在加固前地基所承受的荷載W現(xiàn)在。
   （3）  假定加固后結(jié)構(gòu)新增加的荷載全部由固結(jié)體所承受：
   W樁 =W最大-W現(xiàn)在
   （4）  加固所需的樁柱的總面積：
   
   A樁= W最大-W現(xiàn)在/σ樁/K3
   式中：K3——加固固結(jié)體的安全系數(shù)，建議取K3=2.0；
    σ樁——固結(jié)體的抗壓板限強(qiáng)度，按配方試驗或現(xiàn)場承載力試驗確定。
   （5）  所需固結(jié)體總面積確定后，即可決定固結(jié)體的有效直徑D。
   如采用單管法，對0〈N≤5cm的粘性土：
   D=1.3（1/2- N2/200）
   對5〈N〈15砂性土：
   D=1/700（350+10N-N2）
   式中：D——有效直徑，m：
   （6）  決定樁數(shù)n:
   n =1.273A樁/D2
   （7）  進(jìn)行樁位布置。
   （三）旋噴法加固橋梁墩臺基礎(chǔ)的施工
   1. 施工機(jī)具設(shè)備
   高壓噴射注漿的施工機(jī)具及設(shè)備由高壓發(fā)生裝置、鉆機(jī)注漿、特種鉆桿和高壓管路等組成。
   注漿特種鉆桿包括單管、二重管、三重管及多重管，均由導(dǎo)流器、鉆桿和噴頭三部分組成。
   單管導(dǎo)流器噴管的總進(jìn)口安裝在鉆桿的頂部，其作用是把不能轉(zhuǎn)動的高壓膠管和要旋轉(zhuǎn)的鉆桿噴頭連接起來，并把高壓漿液無滲漏地從膠管輸送給鉆桿噴頭。
   二重管的導(dǎo)流器有兩個通道，分別將漿液和壓縮空氣輸送到鉆桿內(nèi)，旋噴作業(yè)時，外殼不動，芯管隨鉆桿轉(zhuǎn)動。
   三重管導(dǎo)流器外殼有三個卡口式活接頭，通過軟管與高壓泵、空壓機(jī)、泥漿泵連接。
   2. 施工程序和操作要點
   采用旋噴注漿法加固橋梁墩臺基礎(chǔ)施工的一般程序為：鉆機(jī)就位、鉆孔、插管、旋噴作業(yè)、沖洗等五道。
   旋噴施工的操作要點如下：
   （1）  旋噴前檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng)，其壓力和流量必須滿足設(shè)計要求。
   （2）  垂直施工時，鉆機(jī)的傾斜度一般不得大于1.5%。
   （3）  在插管和旋噴過程中，要注意防止噴嘴被堵，在拆卸或安裝注漿管時動作要
   快。
   （4）  旋噴時，要做好壓力、流量和噴漿量的量測工作 ，并按要求逐項記錄。
   （5）  拆卸鉆桿繼續(xù)旋噴時，要注意保持鉆桿有0.1m的搭接長度，不得使旋噴固結(jié)體脫節(jié)。
   加固實例：
   本單位現(xiàn)在建奉化三高連接線應(yīng)部分橋梁座落在軟基段，因此需對橋梁下部進(jìn)行加固，以本工程AK5+297中橋為例。
   工程概況：
   1.1、本工程的水泥攪拌樁處理集中在AK5+291（AK5+314）中橋的橋頭兩端，處理方式為水泥攪拌樁結(jié)合土工格柵處理方式，水泥攪拌樁直徑50cm，處理深度為7m，間距有1.5m、2.0m，水泥用量為50kg/m。主要工程量情況分布見下表：
   路段樁號 碎石墊層
   （m3） 預(yù)壓與超載預(yù)壓
   （m3） Φ50水泥攪拌樁
   (m) 土工格柵
   (m2) 備注
   AK5+242～AK5+262  288 415 2254 668 左橋頭加固段
   AK5+242～AK5+265  331 478 1428 768 右路橋過度段
   AK5+265～AK5+285  288 415 2254 668 右橋頭加固段
   AK5+319～AK5+339  315 415 2100 722 左橋頭加固段
   AK5+339～AK5+362  362 478 1368 830 左路橋過度段
   AK5+342～AK5+362  315 415 2100 722 右橋加固段
   地質(zhì)條件：
   屬濱海淤積平原，表層為1.5m左右的硬殼層，以下為淤泥，厚度5～8米左右，以下為硬塑性粘土、中～密實的碎石層、含礫亞粘土，性質(zhì)較好～好，底部為基巖，性質(zhì)較好。
   水泥攪拌樁施工工藝：
   采用二次噴漿、四次攪拌的施工工藝，提升攪拌速率不大于1.0m/min，下沉速率不大于0.8m/min。
   其成樁工序包括：放樣定位、開挖基槽、樁機(jī)就位、預(yù)攪下沉、注漿提升攪拌、重復(fù)攪拌等各個環(huán)節(jié)。
   工藝流程見下圖：
   樁機(jī)就位
   預(yù)攪下沉
   提升注漿攪拌
   復(fù)攪下沉
   提升攪拌注余漿
   清洗、移位
   制備灰漿
   其主要工藝：
   1、定位：深層攪拌樁機(jī)移到指定樁位，對中并使樁機(jī)保持水平。
   2、預(yù)攪下沉：待深層攪拌機(jī)的水循環(huán)正常后，起動攪拌樁機(jī)切土下沉，下沉速度由作業(yè)電機(jī)的電流控制，工作電流不能大于70A。
   3、制備水泥漿：待深層攪拌樁下沉到一定深度時，即開始按設(shè)計確定的配合比拌制水泥漿，每根樁水泥漿可分?jǐn)?shù)次拌制，并在壓漿前將水泥漿及時放入集料斗中，保證水泥漿不離析。
   4、提升噴漿攪拌：深層攪拌下沉到設(shè)計深度時，開啟灰漿泵，將水泥漿壓入地基中，在樁底坐漿30秒，并邊噴邊攪拌，同時嚴(yán)格按照試樁確定的提定的提長速度提長攪拌機(jī)軸。
   4、重復(fù)下沉攪拌：深層攪拌機(jī)軸提各到樁頂標(biāo)高時，集料斗中的水泥漿應(yīng)排空，為使軟土層和水泥漿充分?jǐn)嚢杈鶆颍�再次將攪拌機(jī)軸邊攪拌邊鉆入土中至設(shè)計深度后，再將攪拌機(jī)重復(fù)以上工藝。
   深層攪拌樁施工：
   1、水泥攪拌樁所用水泥標(biāo)號為p.o32.5號，施工前將水泥生產(chǎn)廠家的質(zhì)檢單送交監(jiān)理工程師，經(jīng)同意后使用。正式開工前，在路基以外打入一組試驗樁，試驗樁為兩根，水泥摻入量為50kg/延米。在打入試驗樁的過程中注意：
   a、檢驗機(jī)具性能和施工工藝各項技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行實際標(biāo)定，有關(guān)技術(shù)參數(shù)及時提供現(xiàn)場監(jiān)理工程師，以作為控制水泥攪拌樁質(zhì)量的依據(jù)。
   b、對試驗樁進(jìn)行單樁承載力和復(fù)合地基承載力測試，有關(guān)測試事宜提前與設(shè)計人聯(lián)系。
   c、試驗樁所用水泥與施工所用水泥一致。
   d、水泥攪拌樁機(jī)需配備電子記錄設(shè)備。
   e、檢驗機(jī)具性能和施工工藝各項技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行實際標(biāo)定，有關(guān)技術(shù)參數(shù)及時提供現(xiàn)場監(jiān)理工程師，以作為控制攪拌樁質(zhì)量的依據(jù)。
   2、深層水泥攪拌樁施工前，對現(xiàn)場施工大致找平。軟基處理范圍如有地下管線，及時與有關(guān)單位聯(lián)系管線遷移事宜，管線遷移完畢后再進(jìn)行施工。如管線不能遷移，需報驗，避免在管線位置上施工。
   3、水泥攪拌樁在施工前做好機(jī)具準(zhǔn)備，參照《軟土地基深層旋噴加固法技術(shù)規(guī)程》所規(guī)定的程序上報。
   4、灰漿泵輸漿量，灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)噴漿口時間以及鉆頭起吊提升速度按試驗標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行。
   5、泥漿制備時必須根據(jù)實驗樁所確定的工藝參數(shù)及刻度尺寸進(jìn)行，嚴(yán)格按設(shè)計要求的水灰比進(jìn)行施工。
   6、  灰漿泵輸漿量，灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)噴漿口時間以及起吊提升速度按試驗標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行。
   7、  攪拌樁下沉?xí)r一般不應(yīng)沖水，當(dāng)個別土層較硬攪拌下沉太慢時，可少量加水，凡經(jīng)輸漿管沖水下沉的水泥攪拌樁，噴漿提升前必須將噴漿管內(nèi)的水排清。
   8 、前臺操作與后臺供漿應(yīng)密切配合，前臺攪拌機(jī)噴漿提升的次數(shù)和速度與試驗樁已標(biāo)定的施工工藝參數(shù)相吻合。當(dāng)后臺供漿停機(jī)時，及時通知前臺，以防止斷樁和缺漿，并使攪拌樁機(jī)下沉至停漿點以下0.5m，待恢復(fù)供漿時再噴漿提升。停機(jī)后3小時，將輸漿管拆下，妥為清洗。
   9、當(dāng)攪拌樁樁頂接近設(shè)計標(biāo)高時，應(yīng)特別注意樁頭的施工質(zhì)量，攪拌機(jī)自地面以下1m噴漿攪拌提升出地面時，宜應(yīng)慢速，當(dāng)噴漿口離地面0.5m時，宜停止提升，攪拌10秒-20秒，以保證樁頭密實均勻。
   10、水泥攪拌樁施工時施工現(xiàn)場合理設(shè)置排水溝，將廢棄泥漿由排水溝排至指定位置，防止污染周邊環(huán)境。施工時應(yīng)注意合理安排時間，盡量避免夜間施工，減少噪音對附近居民的影響。
   11、水泥攪拌樁施工完畢養(yǎng)護(hù)一個月，經(jīng)檢測合格后開始鋪筑50cm碎石墊層，首先施工下層30cm，然后鋪筑一道TGS80-60土工格柵，再施工上層20cm碎石，然后從第二層起，按路基要求填筑至路基定面，再按S4-6設(shè)計規(guī)定高度堆載預(yù)壓高度堆載預(yù)壓。
   3.7灌漿法
    灌漿法創(chuàng)始于1802年，法國工程師采用灌注黏土和水硬石灰漿的方法修復(fù)了一座受沖刷的水閘。此后，灌漿法已成為地基加固中的一種廣泛使用的方法。
   灌漿法是指利用液壓，氣壓或化學(xué)原理通過注漿管把漿液均勻地注入橋梁地基中，漿液以填充，滲透和橋密等方式，趕走土粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時間后，漿液將原來松散的土�；蛄严赌z成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新，強(qiáng)度大，防水性能好和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”
   （一）灌漿材料
   灌漿工程中所用的漿液是由主劑、溶劑及各種外加劑混合而成，通常所指的灌漿材料，是指漿液中所指的主劑。
   灌漿材料常分為粒狀漿材和化學(xué)漿材兩個系統(tǒng)。
   粒狀漿材主要包括純水泥漿、粘土水泥漿及水泥砂漿三種，這些漿材容易取得，成本低廉，故在橋梁墩臺基礎(chǔ)加固中應(yīng)用較多。為了改善粒狀漿材的性質(zhì)，以適應(yīng)各種自然條件和不同灌漿目的的需要，還常在漿液中摻入各種外加劑。
    （1）水泥。灌漿工程中應(yīng)用最廣泛的是普通硅酸鹽水泥，某些特殊條件下還采用礦渣水泥，火山灰水和抗硫酸鹽水泥等。
    （2）水的作用和要求。水的作用有兩種：一是將固態(tài)水泥變成懸浮液，以供灌注；二是對水泥顆粒水解和水化，使化合物形成晶體并相互結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而把水泥漿逐漸形成具有一定力學(xué)強(qiáng)度的結(jié)石。
    （3）砂的作用和要求。在較大的孔隙和裂隙中灌注漿時，常在水泥漿中加砂以形成經(jīng)濟(jì)的漿液。有時為了防止?jié){液擴(kuò)散過遠(yuǎn)，還可用摻砂的方法提高漿液的固體含量和降低其含水量，從而使?jié){液獲得較高的摩擦剪切強(qiáng)度。
    化學(xué)漿材的品種很多，包括環(huán)氧樹脂類，甲基丙烯酸酯類，聚氨脂類，丙烯胺類，水質(zhì)素類和硅酸鹽類等。
    （二）灌漿分類
    根據(jù)灌漿機(jī)理，灌漿法可分為下述幾類：
    1 滲入性灌漿
   在灌漿壓力作用下，灌液克服各種阻力，滲入橋梁地基的孔隙或裂縫中，地基土層結(jié)構(gòu)基本不受擾動和破壞。滲入性灌漿適用于存在孔隙或裂縫的地基土層，如砂石地基等。對顆粒型漿液，其顆粒尺寸必須能進(jìn)入孔隙或裂縫中，因此存在可灌性問題�？晒嘈杂每晒啾戎� 表示，對沙礫石地基：
    N=D15/d85<10~15
   式中：D15——沙礫石中含量為15%的顆粒尺寸
    d85——灌漿材料中含量為85%的顆粒尺寸
    也可用滲透系數(shù) 來間接評價：當(dāng)K>(2~3)*10-1cm/s時，可用水泥漿液；當(dāng)K〉（5~6）*10-2時，可用水泥黏土漿。
    另外，漿液的黏度對滲入性灌漿影響較大。粘度越大，其流動阻力也越大。因此，需要較高的壓力以克服其流動阻力，而且只能灌注較大的孔隙尺寸。除丙凝等少數(shù)漿液外，多數(shù)漿液的粘度隨時間而增加，在灌漿過程中應(yīng)于重視。
    在滲入性灌漿中，影響漿液擴(kuò)散范圍的因素有地基地層的滲透系數(shù)，漿液的粘度，灌漿壓力，灌注時間等。各國學(xué)者對灌漿漿液擴(kuò)散范圍提出許多計算理論，如球形擴(kuò)散理論，柱形擴(kuò)散理論和袖閥管理論等。上述理論對天然地層都做了一些簡化，而天然地層情況往往較復(fù)雜，故在橋梁墩臺基礎(chǔ)加固工程中，一般還是以現(xiàn)場灌漿試驗確定灌漿壓力，灌漿時間和漿液擴(kuò)散范圍的關(guān)系，并從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面綜合分析，作出灌漿設(shè)計。
    2 劈裂灌漿
    依靠較高的灌漿壓力，使?jié){液能克服地基中初使應(yīng)力和土體抗拉強(qiáng)度，使土體沿垂直于小主應(yīng)力的平面或土體強(qiáng)度最弱的平面上發(fā)生劈裂，使?jié)B入性灌漿不可灌的土體可順利灌漿，增大漿液擴(kuò)散范圍，達(dá)到地基加固目的。
    對巖石地基，目前常用的灌漿壓力尚不能使新鮮巖體產(chǎn)生劈裂，主要是使原有隱裂縫或微細(xì)裂縫產(chǎn)生擴(kuò)張。
    對于沙礫石地基，其透水性較大，漿液滲入漿引起超靜水壓力，到一定深度后將引起沙礫石層的見剪切破壞，土體產(chǎn)生劈裂。
    對粘性土地基，在具有較高灌漿壓力的漿液作用下，土體可能沿垂直于小主應(yīng)力的平面產(chǎn)生劈裂，漿液沿劈裂面擴(kuò)散，并使劈裂面延伸.在荷載作用下，地基中各點小主應(yīng)方向是變化的，而且應(yīng)力水平不同。在劈裂灌漿中，劈裂縫的發(fā)展走向較難估計。
    3 壓密灌漿
    在地基中灌入較濃的漿液，漿液迫使注漿附近土體壓密而形成漿泡。開始灌漿壓力基本上沿徑向擴(kuò)散，隨著漿泡的擴(kuò)大，灌漿壓力的增大，便會發(fā)生較大的上抬力。壓密灌漿形成的上抬力能使地面上抬，或使下沉的橋梁墩臺回升。壓密灌漿是用濃漿液置換和擠密土體的過程。
    壓密灌漿常用于砂土地基，粘土地基中若有較好的排水條件也可采用壓密灌漿。
    壓密灌漿形成的漿泡形狀與土的物理力學(xué)性質(zhì)，地基土的均勻性,灌漿壓力,灌漿速度等有關(guān).漿泡形狀在均質(zhì)地基中長為球行或圓柱狀,漿炮橫截面直徑可達(dá)1.0米或更大.離漿泡截面0.2~0.3米以內(nèi)土體能受到明顯的擠密.
    4 電動化學(xué)灌漿
    在地基中插入金屬電極并通過直流電,在電場作用下,土中水會從陽極向陰極流動,這種現(xiàn)象稱為電滲.借助于電滲作用,在粘土地基中即使不采用灌漿壓力,也能靠直流電將漿液注入土體,或者將漿液依靠灌漿壓力注入電滲區(qū),通過電滲使?jié){液擴(kuò)散均勻,提高灌漿效果.
    (三)灌漿設(shè)計
    灌漿設(shè)計一般包括下列內(nèi)容
    1 地質(zhì)調(diào)查
    探明需處理和加固的橋梁墩臺基礎(chǔ)處地基的地質(zhì)和水文情況.
    2 選擇灌漿方案
    根據(jù)地質(zhì),水文情況以及灌漿目的和要求,初步選擇灌漿方案.
    灌漿目的主要指:是以降低土的滲透性達(dá)到防滲,堵漏的目的;還是以提高土的強(qiáng)度和變形模量達(dá)到提高地基承載力和減小沉降的目的.另外,還有通過灌漿使已發(fā)生不均勻沉降達(dá)到糾偏的目的.
    灌漿方案包括;灌漿加固處理范圍,灌漿材料和灌漿方法等.灌漿材料一般應(yīng)優(yōu)先考慮水泥系漿材.
    灌漿方案確定后,通過灌漿試驗確定相應(yīng)的漿材配合以及灌漿工藝.
    3 確定灌漿孔位置
    灌漿孔徑位置包括布置形式和孔距.根據(jù)灌漿目的和灌漿試驗得到的灌漿有效范圍確定灌漿孔位置,通過合理布孔以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益.
    4 確定灌漿壓力
    通常通過工程經(jīng)驗和灌漿試驗確定.
   (四)灌漿施工
   1. 施工中主要技術(shù)參數(shù)確定
    硅化加固法有：無壓硅化、壓力硅化和電動硅化。壓力硅化又分單液硅化和雙液硅化,單動硅化則為雙液硅化.各種硅化法的適用范圍視所加固橋梁墩臺地基土的滲透系數(shù)而異
    (1)不同滲透系數(shù)土的硅化加固半徑和溶液灌注速度,硅化后抗壓強(qiáng)度等
    (2)壓力硅化法的壓力:壓力硅化法灌注溶液的壓力,一般不超過0.3MPa,不能過高,以免溶液流散;宜采用低壓慢灌,以保證質(zhì)量.
    (3)孔位布置:孔位布置應(yīng)能使被加固土體在平面和深度范圍內(nèi)連成一個整體,每邊超出基礎(chǔ)底面寬度不小于0.5米,以平面呈三角形,間距為1.73V/cm;排距為1.5R 為宜.
    (4)電動硅化法的電壓梯度:采用電動硅化時,直流電源的電壓梯度宜為0.5~0.75V/cm;如用鋼筋作為電極棒時,其直徑不得小于22毫米.
    2 材料要求和用量
   一般水玻璃模數(shù)宜為2.5~3.3,不溶于水的雜質(zhì)含量不得超過2%,顏色為透明或稍帶渾濁;氯化鈣溶液pH值不得小于5.5~6.0,每一升溶液中雜質(zhì)不得超過60克,懸浮顆粒不得超過1%,溶液總用量可按下式計算
   :
   Q=1000KVn
   式中：Q——溶液總用量,L;
   V——硅化土的體積,m3;
   n——土的空隙率;
    K——經(jīng)驗系數(shù),液塑~軟塑狀粘質(zhì)土,細(xì)紗, k=0.3~0.5;中砂,粗砂, k=0.5~0.7;
    礫砂, k=0.7~1.0;濕陷性黃土, k=0.5~0.8.
   3 硅化法所需機(jī)具設(shè)備
    采用硅化法作橋梁墩臺基礎(chǔ)加固施工時,所需機(jī)具設(shè)備大致如下.
    (1)注液管:注液管由內(nèi)徑20~50毫米,壁厚不少于5毫米的鋼管制成,包括管尖,有孔管和無孔接長管三部分.管尖是一個25度~30度的圓錐體,尾部帶有絲扣,與有孔管連接;有孔管一般長0.4~1.0米,每米長度內(nèi)應(yīng)有孔眼60~80個,孔眼宜加工成喇叭口形,直徑為1~3毫米,分四排交錯排列;無孔接長管一般長1.5~2.0米,兩端有絲扣,可根據(jù)需要接長.
    (2)齒輪汞和空氣壓縮設(shè)備:應(yīng)能在0.6MPA的壓力內(nèi),向每個注液管以5~10L/MIN的速度供應(yīng)溶液;輸送溶液和輸送壓縮空氣的膠管,軟管和注液用的連接部,閥等,其規(guī)格應(yīng)能適應(yīng)灌注溶液所采用的壓力.
    (3)達(dá)孔設(shè)備:采用震動打拔管機(jī),振動鉆或三角架穿心錘,錘的質(zhì)量為25~30千克,此外還應(yīng)配備拔管設(shè)備,沖洗管道的水汞及帶有噴嘴的膠管.
    (4)其他:溶液攪拌設(shè)備和盛放溶液的桶以及壓力表,溫度計,比重計算.采用電動硅化化法時,還應(yīng)配備直流電源設(shè)備以及電路所需設(shè)備.
    4硅化法加固施工灌液操作工序
    硅化法灌液操作工序分:打管,沖管,試水,灌液和拔管等五道工序.
    (1)打管:設(shè)置注液管和電極棒宜采用打入法.如土層較深,宜事先鉆孔至所需加固區(qū)域頂面以上2~3米,鉆孔的孔徑小于注液管和電極棒的外徑,然后再進(jìn)行打入.
    (2)沖管:打管時不免有沙子進(jìn)入孔管的孔眼中,故下官過程要鋪業(yè)灌水,以防填塞.用沖洗管放入注液管內(nèi),接上汞后壓水沖洗,使管內(nèi)雜質(zhì)隨水順管口溢出,直到水變清為止.
    (3)試水:沖洗干凈后,裝上混合器用汞試水,以便漿液順利流入.并借此了解土的滲透系數(shù),調(diào)整漿液配合比,檢查汞及管路運(yùn)行情況.
    (4)灌液:先用土或水泥,水玻璃混合料封閉溶液管壁與地面交接處,以防灌液時溶液沿管外壁上冒流竄,然后立即向土中灌注漿液.灌注初始壓力宜小,隨加固深度增加而增加,每深一米,壓力增加20~50PA.注意,灌注速度對加固能否形成堅實整體影響很大,應(yīng)嚴(yán)格控制,均勻灌入.
    (5)拔管:灌注完后，應(yīng)隨即拔出注液管，一般不要超過半天，拔出管后要及時刷洗注液管等以便保持通暢潔凈。拔出注液管后土中所留下的孔洞，應(yīng)用1：5水泥砂漿填塞。
    （五）灌漿效果及檢驗
    在橋梁基礎(chǔ)的地基中進(jìn)行滲入性灌漿，劈裂灌漿可以改善土體性質(zhì)，提高地基承載力和改善壓縮性能。當(dāng)進(jìn)行壓密注漿時，可使地基土壓密并可使橋梁基礎(chǔ)承受較大的上臺力，還可以通過注漿達(dá)到部分糾偏的效果。在橋梁基礎(chǔ)的地基中注漿，通過合理布孔，并重視灌漿的不可控性。在注漿過程中漿液一般是向低應(yīng)力區(qū)滲流的，在橋梁基礎(chǔ)下注漿，通過合理布孔，控制注漿壓力防止?jié){液流失，在四周通過高壓噴射注漿法設(shè)置防滲墻或設(shè)置板樁墻
    灌漿技術(shù)也可應(yīng)用來改善樁側(cè)和樁端土的性質(zhì)，提高樁側(cè)土摩阻力和樁端土的端承里3，從而提高橋梁樁基承載力
    先在軟基中造樁，后對樁側(cè)進(jìn)行壓力灌漿，通過預(yù)埋灌漿管壓入漿液自樁底向上擴(kuò)展，并在樁周圍形成一層漿殼和許多伸入土層中的漿脈，使樁身與周圍土體之間的摩擦力提高。也可對樁端土體進(jìn)行壓力灌漿，提高樁端土承載力。應(yīng)用灌漿技術(shù)提高樁承載力既可應(yīng)用于制樁，也可應(yīng)用于處理已有樁基病害，技術(shù)效果較好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
   灌漿效果檢驗視灌漿目的的不同而異。以堵漏和糾偏為目的的灌漿加固，在施工過程中是否已達(dá)到目的就是最好的效果檢驗；以防滲為目的的灌漿加固，其工程效果檢驗，除灌漿質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計要求和施工規(guī)范外，還要通過現(xiàn)場滲透試驗來檢驗其效果；以提高地基承載力和變形模量為目的的灌漿加固，除檢驗其灌漿質(zhì)量外，還需通過原來試驗和荷載試驗檢驗加固效果。
   3.8橋梁墩臺基礎(chǔ)改造
   為了提高橋梁的通過能力，往往需要對舊橋采取拓寬措施。隨著上部結(jié)構(gòu)的拓寬，必將要求加寬原有墩臺基礎(chǔ)。同時，由于設(shè)計考慮不周、臺背高填土和基礎(chǔ)承載力不足等原因，使橋臺或橋墩產(chǎn)生不同程度的沉陷，從而影響橋跨結(jié)構(gòu)的正常使用。為此，亦需相應(yīng)加高橋梁墩臺。
   墩臺的加高
   橋梁墩臺產(chǎn)生淪陷，嚴(yán)重時影響橋下凈空，甚至?xí)�阻礙通航；另外，由于墩臺的沉降，會使橋梁產(chǎn)生不均勻受力，出現(xiàn)局部破壞，惡化了上部結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，影響橋梁的正常使用。
   1.  墩臺加高的施工順序
   1）施工準(zhǔn)備
   墩臺加高施工的準(zhǔn)備工作如下：
   （1）進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查研究，測定沉降量，了解舊橋墩臺的下沉情況，從而確定施工方案。
   （2）根據(jù)確定的施工方案，做好施工場地及施工機(jī)具的準(zhǔn)備工作。
   （3）澆筑預(yù)制鋼筋混凝土墊塊。
   （4）橋上如有公用事業(yè)單位餓各種管線，必須事先采取相應(yīng)措施。
   （5）把邊孔橋面兩端，橋臺與橋墩兩處的伸縮縫處鑿開，并清掃干凈。
   （6）搭設(shè)井架，安裝油泵。
   2）頂升橋梁加高墩臺
    在以上各項準(zhǔn)備工作就緒并試頂后，即可進(jìn)行橋面全面頂升。
   2.  墩臺基礎(chǔ)加高的施工方法及其注意事項
   橋梁頂升施工中，應(yīng)區(qū)別不同的情況采用不同的反復(fù)同時注意以下四個方面。
   （1）對不同形式的橋梁采用不同的頂升方法。
   （2）千斤頂?shù)陌仓靡欢ㄒ�豎直，不能傾斜。
   （3）因橋臺沉陷引起的梁縱向位移，如需進(jìn)行矯正時，一般可采用橋下頂升矯正法，扒桿起吊矯正法或橋上頂升矯正法。
   （4）橋梁橫向位移及頂升罰，在墩臺加高改建中，有時還可以把舊橋頂升并進(jìn)行橫向位移。