基础抬升

                       DCG化灌工法抬升纠偏5000吨桥台的工程实例

摘要 广西隆安右江大桥在桥面摊铺过程中发现了严重的工程质量问题，0#桥台不均匀沉降达17cm，水平偏移6cm，使施工被迫暂停。经过专家研究决定，采用“DCG化灌工法”来整治该桥。本文介绍了用“DCG化灌工法”如何抬升纠偏5000~6000吨桥台的工程实例。
关键词：DCG化灌工法 抬升技术 纠偏工程
一、 工程概况 
      广西隆安右江大桥是一座长292m的4孔跨径60m的刚架拱桥。1997年11月，下构基础施工结束，开始吊装上部构件；1998年5月，在完成部分桥面铺设施工后，意外地发现0#桥台不均匀沉降36cm，向引桥方向倾斜位移12cm，第一跨桥面下沉17cm，且跨径增长6cm（见图2），1#桥台与桥墩交界处出现裂缝，桥面预留伸缩缝也出现了不规则裂缝。这是一起严重的工程质量事故，大桥被迫停工。
地处贫困地区的隆安右江大桥是否又是一个“豆腐渣工程”，这在当时不久前发生重庆綦江大桥倒塌，全国狠抓工程质量的时期，不能不引起广西各级领导的高度重视。 
      在沸沸扬扬的“豆腐渣工程”、“炸掉重来”的议论中，广西交通厅的领导会同各方面的专家，找出了事故的原因，并确定了采用灌浆的方法来整治桥台沉陷问题。首先用一般的灌浆方法，灌入300多吨水泥后，效果很不理想，后又找到我们公司，并采用了我公司特有的“DCG化灌工法”整治桥台沉陷问题。
二、工程事故原因
1、 0#桥台地基土体主要为粉土，而粉土的承载能力明显偏低，按设计要求，
基底土体的承载力为250KPa，而该粉土只有120KPa；
2、 对0#桥台的台后土体回填压实不够及时，基土软弱。当吊装上部构件摊铺桥面时，使桥台受压， 0#桥台下沉，并在横向推力作用下使桥台向岸边方向倾斜、位移；0#桥台 灌浆后的广西隆安右江大桥。
三、整治方案
1、工程技术要求
工程必须满足以下两个条件：
开裂 桥面
下沉17cm
位移12cm
0# 桥台
沉36cm
图2 0#桥台沉陷示意图
（1） 对承载桥台的深层地基土体进行加固，将该土层的承载力从120KPa增强到250KPa，以满足地基承载能力的要求，防止桥台继续沉陷；
（2） 为使桥台投入正常工作状态，除加固软弱的地基外，还必须将部分构筑物进行相应的抬升，并扶正桥台，即要求恢复桥台的垂直度，避免因桥台偏心受力破坏大桥的整体受力状况。
2、抬升灌浆的方法
      为使因基础沉降而倾斜的建筑物适当抬升，应采用抬升灌浆的方法，在工程实践中，抬升灌浆有两种方法：其一是采用高压喷射灌浆法，但因考虑到此法在施工中的高压的风、水、气混合流会掏空基底，难免引起桥台进一步的沉陷，本工程未采用；另一种则是“DCG化灌工法”，灌入具有瞬间凝固并快速增长为有较高强度结石体的浆材，达到快速加固和抬升的目的。
3、“DCG化灌工法”抬升原理
      “DCG化灌工法”使地层上抬的原理是：在软弱土体中适当布设灌浆孔，有计划地灌入具有速凝的、固结体又能迅速增长为较高强度的化学水泥浆。因土体存在软弱的水平层面，在灌浆时，浆液在压力下对土体首先进行水平方向的挤压，使土体产生“液压开裂”，形成劈裂面，即浆液通道，浆液将沿此劈裂面进入土体并迅速凝固，浆液的通道被堵，于是又会产生新的劈裂面、新的通道，浆液再进入，再凝固，再堵塞通道……，这样周而复始的灌入大量浆液；在灌浆的过程中软弱土体不断被压实，当达到一定密实度后，土体体积不能再缩小，迫使上层土体上升。这种浆液就象被打入土体水平层面的 “楔子”一样，使地层产生密实和上抬作用，通过上抬土体来抬升履盖于上的构筑物，即所谓的“楔形原理”。

 4、 具体整治方案 “DCG化灌工法”加固抬升0#桥台的具体方案有以下几个步骤：
① 在0#桥台的四周灌浆构筑一道帷幕；
② 桥台地基加固与桥台抬升扶正的灌浆；
③ 灌浆监测点的设置与观测；
④ 根据监测点的信息，调整灌浆参数的控制灌浆；
⑤ 灌浆效果检测。
四、“DCG化灌工法”施工实施情况
1、布孔：按孔距3m，排距2~3m，呈梅花型布孔（见图4）；
2、孔深：穿过整个粉土层进入砂卵石层2m，孔深约24m；
3、灌浆工艺：DCG化灌工法；
4、灌浆材料：“DCG-979”化学水泥浆；
5、浆材凝固时间 30~120秒；
6、帷幕内的灌浆孔按定量、定压灌浆；墩基范围内的灌浆则先灌外围孔，再灌圈内孔。在灌浆的过程中，密切注意各观测点的变化，适当控制各灌浆孔的灌浆压力、进浆速度及灌浆量。同时，对不同部位的灌浆孔进行循环灌浆，以达到设计要求的抬升量和垂直度；
本工程采用的灌浆压力为0.2~1.2MPa；进浆速度为50~80I/min；共灌入水泥700t，浆液体积约1100m3。
本工程工期为35天。
五、检测 
     共打检测孔5个（含1个对照孔），分布在灌浆段软弱的部位。
     检测方法：对卵砾层采用重型（N=63.5kg）触探，粉土层采用标准贯入试验。
    检测孔深约24m（进入砂卵石层面约2m）。检测结果见表1
    表1 灌浆后基土承载力检测结果表
     检测深度（m）
    承载力R（KPa）
    孔号 16~17 17~18 19~20 21~22 22~23 23~23.98
    Zk1 407 ＞680 ＞680 636 ＞680 水泥块
    Zk2 473 ＞680 ＞680 658
    Zk3 470 1000 680 600 640
    Zk4 930 ＞1000 430 600 348 473
    对照孔Zk5 10~11m：240 KPa 12~19m：257 KPa

从表1看出，经化灌后地基土体得到加固，地基承载能力明显提高，远远超过了250KPa的设计要求。
六、灌浆效果
（1） 总重量为5000~6000吨的0#桥台，实现下沉部位竖向抬升36cm，桥台纵向位移基本复位，原来弯沉的桥面也恢复了平顺；
（2） 台基承载力＞400KPa，大大超过了原设计要求；
（3） 右江大桥灌浆加固至今，已整整正常使用了7年，未发现任何异常情况。
从以上三方面说明，灌浆结果完全达到了加固设计要求的预期效果。
七、结束语
灌浆技术是一项实用性很强、应用范围很广的工程技术。灌浆的目的：一是防渗，二是加固。在本工程中，通过“DCG化灌工法”的实施，我们在较短的时间内，不仅对20多米以下深度的软基进行了加固，将重达5000~6000吨的重物定向、定量抬升，同时还对倾斜、位移的桥墩进行了纠偏复位，使大桥起死回生，为建设部门节省了大量资金，同时也为解决地基软弱引起的各种工程问题提供了良好的经验和典范。本工程取得了良好的经济效益和社会效益。但灌浆抬升技术的理论研究、相关计算、数字化控制系统以及技术的规范化等等目前还不够完善，需要各界人士的关注并进行大量的研究工作。