鄧攀唐豹鄧金鵬

(1、廣東清連公路發(fā)展有限公司,廣東 清遠(yuǎn)511518 2、深圳高速公路股份有限公司,廣東 深圳518000)

道路在長時間使用過程中，車輛荷載以及環(huán)境等因素影響，水泥板塊會出現(xiàn)早期病害，導(dǎo)致路面病害加速發(fā)展。從水泥砼路面病害調(diào)查及分析來判斷，層間脫空或粘結(jié)力不足是路面早期損壞的主要原因。傳統(tǒng)的開挖修復(fù)方式雖然處治徹底，但是工程量大、維修費(fèi)用高、修復(fù)時間長，開挖廢棄物難以處置；也有采取面層、基層就地再生的方式直接加鋪路面結(jié)構(gòu)層，但病害處治不徹底，容易再次產(chǎn)生病害，使用壽命短。因此，快速、高效、環(huán)保的養(yǎng)護(hù)方法成為將近年來路面養(yǎng)護(hù)的一個重要研究方向。非開挖式地聚合物注漿加固技術(shù)是一種比較有效的病害處治手段，加固后的道路結(jié)構(gòu)層脫空消除、層間粘結(jié)緊密，結(jié)構(gòu)中的微細(xì)裂隙得到了填充，道路結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均質(zhì)化，承載力得到了明顯提升，道路使用壽命得到了延長。本文依托于清連高速2020年路面加鋪專項(xiàng)處治工程注漿加固項(xiàng)目，由西安長大公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)有限公司施工，進(jìn)而深入研究相關(guān)技術(shù)。

1 地聚合物注漿的優(yōu)勢

隨著科技的發(fā)展，新材料不斷被研發(fā)出和應(yīng)用在工程各領(lǐng)域，因材料的不同目前道路結(jié)構(gòu)層病害注漿處治主要發(fā)展為四大類：水泥基注漿、高聚物注漿、地聚合物注漿、瀝青注漿。由于高聚物注漿原材料生產(chǎn)過程不環(huán)保、強(qiáng)度較低，長期會產(chǎn)生蠕變、老化、耐久性差，瀝青注漿原材料價格較高，注漿工藝復(fù)雜，對注漿設(shè)備要求較高，注漿過程容易破乳堵管，因此這兩種注漿在工程中應(yīng)用較少。水泥基注漿其注漿強(qiáng)度高，抗?jié)B性好、原料易得、成本低廉、工藝簡單、應(yīng)用最廣，但其也有一定的缺點(diǎn)，易沉降析水、干縮性大、凝固前易被水稀釋沖刷，粒徑較大，不易進(jìn)入微小裂隙，凝結(jié)時間長需要養(yǎng)護(hù)，水泥能源消耗大，環(huán)境污染大。地聚合物注漿強(qiáng)度高、防水抗?jié)B、無干縮，原料廉價易得、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、工藝簡單。下面將從注漿工藝和注漿效果方面對水泥基注漿和地聚合物注漿進(jìn)行綜合評價。

從成孔孔徑角度來看：水泥漿注漿相較聚合物注漿鉆孔成孔徑較大對舊水泥板整體結(jié)構(gòu)性有在一定的損傷，而地聚物注漿成孔較小，對水泥板造成的影響較小。從注漿流量和壓力控制角度來看，水泥漿注漿流量大小需要人為操控，存在瞬時壓力滿足控制要求的假像，需要現(xiàn)場加強(qiáng)監(jiān)督，可通過控制注漿壓力進(jìn)行施工管理。從注漿量與溢漿角度來看，地聚物比水泥漿的單孔注漿量高，且地聚物成孔孔徑比水泥漿成孔孔徑小，有效注漿量更高。另外地聚物溢漿比例70.5 %，是水泥漿注漿溢漿比例10%的7倍。（表1）

表1 不同注漿工藝指標(biāo)對比

水泥漿注漿是目前市場上最常見的注漿材料，其材料常見、施工工藝簡單、單價較低，但初凝時間長，在低等級道路上較為適用，但無法滿足高速公路邊施工邊通車的快速通車要求。另外，地聚物注漿處理老路脫空病害過程中溢漿比例較高，證明材料具有良好的流動性，能夠充分填充脫空的空隙。

2 地聚合物注漿材料及注漿工藝要點(diǎn)

2.1 地聚合物注漿材料

地聚合物注漿材料是由鋼渣、礦渣、粉煤灰、偏高嶺土及外加劑等按一定比例混合而成的膠凝材料。該材料具有：（1）良好的滲透和流動性：可將地聚合物注漿材料填充、滲透和擠密進(jìn)入微細(xì)空隙中，從而提高路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。（2）較強(qiáng)的抗水沖刷性能：地聚合物注漿材料在孔隙內(nèi)反應(yīng)后整體結(jié)構(gòu)緊致密實(shí)，整體性較好，無收縮，抗水沖刷能力明顯增強(qiáng)。其主要技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 地聚合物混合料主要技術(shù)指標(biāo)

2.2 地聚合物注漿工藝要點(diǎn)

注漿前，通過路面調(diào)查與檢測，判定道路病害區(qū)域、病害類型、病害深度等，為注漿處治提供一定的理論依據(jù)，同時制定合理經(jīng)濟(jì)的注漿方案，提前明確施工過程關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。

2.2.1 施工工藝流程

具體工藝流程包括：布孔→鉆孔→埋注漿頭→制漿、注漿→封孔→清理→開放交通→彎沉檢測→不合格點(diǎn)補(bǔ)注→交工驗(yàn)收。

2.2.2 布孔方式

水泥混凝土路面橫向裂縫處布孔方式為“之”字或梅花形，縱向裂縫主要為“之”字形沿裂縫兩側(cè)布設(shè)注漿孔；網(wǎng)裂、沉陷區(qū)域?yàn)槊坊ㄐ尾伎?；孔布形式如圖所1示。

圖1 水泥砼板塊孔布方式

2.2.3 注漿深度

根據(jù)道路結(jié)構(gòu)層厚度與病害位置確定合理的注漿深度，非開挖式地聚合物注漿加固技術(shù)具有一次注漿多層加固的注漿效果，因此，只需確定某處病害達(dá)到的最深層位。

2.2.4 注漿停止的判定標(biāo)準(zhǔn)

注漿過程何時停止，采用注漿壓力、注漿量、路面標(biāo)高三指標(biāo)進(jìn)行控制。注漿過程中，壓力逐漸上升，流量逐漸減少，當(dāng)壓力達(dá)到注漿終壓時（1.5 Mpa），可結(jié)束該孔注漿。應(yīng)注意在注漿初始，有瞬間壓力較大的假象，需低擋抬起注漿泵離合器多試幾次；注漿量控制指注漿壓力未能達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，注漿量已達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量，亦可結(jié)束該孔注漿。注漿時若同板塊有其它注漿孔竄孔冒漿，應(yīng)停止，移至未竄漿注漿孔；路面標(biāo)高控制指注漿過程中路面不產(chǎn)生抬升。水泥路面在注漿過程中，可依據(jù)路側(cè)土路肩與板間的縫是否開裂或板縫間細(xì)砂是否活動等現(xiàn)象，來判斷水泥路面是否抬升；注漿過程中如果注漿壓力及注漿量均未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但注漿孔附近出現(xiàn)明顯異常，應(yīng)立即停注。經(jīng)檢測達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)調(diào)整設(shè)計(jì)注漿量，并及時補(bǔ)漿。

3 工程案例

清連高速是許廣高速公路的重要組成部分，起于粵湘交界處的鳳頭嶺，止于清遠(yuǎn)市郊區(qū)的逕口，途經(jīng)清遠(yuǎn)市清新區(qū)、陽山縣、連南瑤族自治縣、連州市，全長216公里，設(shè)計(jì)雙向四車道，時速80～100公里。清連高速于2011年1月25日全線貫通。其主要損壞原因是板底脫空致使路面局部破損，主要存在橫向裂縫、縱向裂縫、錯臺、下沉等病害形式。隨著近年該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，車流量增大，近期雖經(jīng)過多次換板維修，但路面依舊沒有得到改善。本次使用地聚合物注漿技術(shù)對水泥砼板塊面層與路面基層之間脫空位置進(jìn)行注漿加固處治，通過注漿前后彎沉值、脫空率，對非開挖式地聚合物注漿處治路面脫空效果進(jìn)行綜合評價。

3.1 注漿前后的彎沉值對比

本項(xiàng)目采用落錘式彎沉儀（FWD）對水泥砼板塊右側(cè)板角進(jìn)行檢測，荷載值為50kN，每板2點(diǎn)，從而判斷板底脫空情況，對脫空位置進(jìn)行非開挖式地聚合物注漿處治，再采用點(diǎn)對點(diǎn)方式對處治位置進(jìn)行彎沉復(fù)檢以評定注漿效果。從圖2可以看出，注漿前，南行段落前半段注漿前脫空位置多數(shù)彎沉值在150（0.001 mm）附近，南行段落后半段彎沉值波動起伏較大，彎沉值相對較低，脫空位置彎沉平均值為133（0.001 mm），發(fā)生脫空位置的彎沉值最低為35（0.001 mm），最高242（0.001 mm）；注漿后，彎沉值總體較低，范圍為10～80（0.001 mm），彎沉平均值為41（0.001 mm），最高為80（0.001 mm），單點(diǎn)彎沉值注漿后下降率最高達(dá)80%，注漿效果顯著，注漿后彎沉值離散性較小，分布區(qū)域較為集中，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均勻性較好。

圖2 清連高速注漿前后南行路段注漿前彎沉數(shù)據(jù)

3.2 注漿前后的脫空率對比

利用截距法對同一測點(diǎn)施加3級荷載進(jìn)行測試，通過FWD測試出不同荷載等級的彎沉值，按照線性回歸統(tǒng)計(jì)方法，當(dāng)測點(diǎn)的線性回歸截距值大于50μm時判定為脫空。注漿前檢測出路面不同路段脫空率如圖3所示，注漿前南行道路前半段脫空率較大，這與圖2中相應(yīng)段落彎沉值情況呈一致趨勢，各段落脫空比例范圍為0.5 %～17%，路面整體脫空率為8.5 %；注漿后采用點(diǎn)對點(diǎn)式截距法復(fù)測脫空率，結(jié)果均為0，說明注漿處治后路面板底脫空徹底消除，路面結(jié)構(gòu)得到了有效的填充和加固補(bǔ)強(qiáng)。

圖3 清連高速注漿前截距法測得不同路段脫空率

4 結(jié)論

本文對比了地聚合物注漿與水泥基注漿工藝參數(shù)、過程控制、處治效果等，客觀評價了非開挖式地聚合物注漿技術(shù)的優(yōu)勢，總結(jié)了地聚合物注漿材料的特點(diǎn)和注漿工藝的施工要點(diǎn)。通過注漿前后的路面彎沉和路面脫空率檢測，評價了地聚合物處治路面脫空效果，發(fā)現(xiàn)地聚合物注漿處治水泥路面脫空類病害后，路面結(jié)構(gòu)層脫空完全消除，道路彎沉值減小，且分布范圍縮小，道路結(jié)構(gòu)承載力得到提高，是一種快速、高效、環(huán)保的路面病害處治手段。