馬 磊

（鄭州鄭少高速公路發(fā)展股份有限公司，河南 鄭州 450000）

對(duì)于高速公路路面深層病害的處治，傳統(tǒng)的方式是對(duì)道路進(jìn)行銑刨或開(kāi)挖，清除病害層位后，再依次回鋪路面各結(jié)構(gòu)層。而這種大開(kāi)大挖的施工方式，需要封閉整個(gè)路段，給交通運(yùn)行帶來(lái)較大的影響，且基層養(yǎng)生工期長(zhǎng)、投資大、經(jīng)濟(jì)效益低，在高速公路上已經(jīng)越來(lái)越少被使用。而高聚物注漿技術(shù)，因其“非開(kāi)挖處治深層病害”的特征，具有對(duì)車(chē)輛通行影響小、工期短、經(jīng)濟(jì)效益高的優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越受到高速公路養(yǎng)護(hù)工程的青睞。本研究依托高速公路養(yǎng)護(hù)工程實(shí)例，研究高聚物注漿技術(shù)的關(guān)鍵工藝及其對(duì)路面深層病害的適用性和處治效果，為高速公路養(yǎng)護(hù)的發(fā)展積累經(jīng)驗(yàn)。

1 高速公路路面病害類(lèi)型和深層病害處治現(xiàn)狀

我國(guó)的高速公路大部分為瀝青路面，采用瀝青混凝土面層+半剛性基層的路面結(jié)構(gòu)。隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，路面會(huì)注漿出現(xiàn)一系列的病害，多以縱橫向裂縫、龜裂、塊裂、唧漿、坑槽和松散為主[1-3]。

對(duì)于高速公路養(yǎng)護(hù)工程來(lái)說(shuō)，如果深層病害處治不徹底，病害會(huì)在很短的時(shí)間反射至路表，導(dǎo)致瀝青路面再次開(kāi)裂，并不斷發(fā)展，以致極大地縮短瀝青路面的使用壽命[4-5]。因此，對(duì)深層病害的分析和處治至關(guān)重要。在嘗試了各種處治手段后，發(fā)現(xiàn)高聚物注漿技術(shù)具有較好的適用性。

2 高聚物注漿施工技術(shù)關(guān)鍵工藝

高聚物注漿施工工藝：道路封閉→施工前彎沉、雷達(dá)檢測(cè)→施工放線→鉆孔→安裝注漿管與注漿帽→注漿→注漿后注漿效果檢測(cè)→封孔。其中一些關(guān)鍵工藝對(duì)注漿的效果有著極大的影響。

2.1 道路封閉

我國(guó)高速公路一般為雙向4 車(chē)道、雙向6 車(chē)道或雙向8 車(chē)道，高聚物注漿封閉1～2 個(gè)車(chē)道施工即可，剩余車(chē)道仍可通行，可以達(dá)到“邊施工、變通行”的目的。

2.2 施工前彎沉和雷達(dá)檢測(cè)

施工前需要對(duì)病害區(qū)進(jìn)行彎沉和雷達(dá)檢測(cè)，主要有兩個(gè)目的：一是確定病害位置和路面結(jié)構(gòu)深部病害的走向；二是便于注漿前后對(duì)比，判定注漿效果。

能否找準(zhǔn)深部病害的位置，是決定注漿是否成功的關(guān)鍵因素之一。對(duì)于路面病害，特別是裂縫類(lèi)病害，通常其往下延伸的方向并不是垂直的，而是斜向的。也就是說(shuō)，在路表面上看到的病害位置，與路面深處的病害位置，并不是在一個(gè)垂線上。然而，注漿孔是垂直的，如果在路表面病害的位置進(jìn)行注漿，則漿液從路裂縫在路表的位置，沿裂縫往下流動(dòng)，很可能無(wú)法達(dá)到深部病害的位置。要達(dá)到良好的注漿效果，必須讓漿液直達(dá)深部病害位置，然后沿裂縫從下往上流動(dòng)，從而擠出空氣，充分充填裂縫和旁邊的空隙。探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)恰好能有效解決這個(gè)問(wèn)題，其具有很高的檢測(cè)精度，能對(duì)路面結(jié)構(gòu)深部病害的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，從而有效指導(dǎo)注漿孔的位置。探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)與高聚物注漿的有效結(jié)合提高了注漿效果和注漿成功率，見(jiàn)圖1。

圖1 病害位置與注漿孔位置

2.3 施工放線

過(guò)去對(duì)于裂縫類(lèi)注漿孔的布置，因未采用雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)來(lái)確定深部病害位置，通常在裂縫兩側(cè)間距20～50 cm 處布置2 排注漿孔，不管深部裂縫往哪個(gè)方向偏，總會(huì)有一側(cè)的注漿孔會(huì)注到正確的位置。但實(shí)際上，裂縫在深部的延伸方向、延伸角度和延伸距離都具有不確定性，采用這種“靠運(yùn)氣”的方式，注漿的成功率往往會(huì)打折扣，而且有一半的注漿孔被浪費(fèi)。采用探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)后，可以準(zhǔn)確判定病害在基層、底基層的位置，沿該位置布置注漿孔，僅需要布置1 排注漿孔，就可以達(dá)到比以往2 排注漿孔更好的注漿效果，見(jiàn)圖2。對(duì)于裂縫類(lèi)病害，通過(guò)探地雷達(dá)檢測(cè)定位，沿病害在基層、底基層的位置，布置1 排注漿孔，注漿孔間距為50 cm；對(duì)于大片的路面結(jié)構(gòu)脫空、疏松病害等，根據(jù)病害區(qū)域，按梅花樁的方式布置鉆孔，間距為1 m，見(jiàn)圖3。

圖2 裂縫類(lèi)病害注漿孔布置

圖3 范圍類(lèi)病害注漿孔布置

2.4 鉆孔

根據(jù)標(biāo)記的注漿孔位置進(jìn)行鉆孔，鉆孔直徑為2 cm，鉆孔深度需要達(dá)到路面結(jié)構(gòu)以下5 cm。鉆孔后的清孔工作非常重要，如果清孔不徹底，鉆孔后孔內(nèi)的粉塵會(huì)堵塞裂縫，影響漿液的流動(dòng)能力。根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，采用吸塵設(shè)備，接細(xì)管插入鉆孔內(nèi)吸取粉塵，清孔效果較好。

2.5 安裝注漿管和注漿帽

注漿管采用PVC 管，PVC 管具有柔韌性好和利于切割的優(yōu)點(diǎn)。注漿管直徑為2 cm，與鉆孔直徑大小相同，長(zhǎng)度為20 cm，塞入鉆孔后，要與孔壁緊密貼合，避免漿液從空隙中涌出。然后將注漿帽安裝在注漿管上，用鐵錘敲入，安裝前需將注漿帽內(nèi)上次注漿殘留的部分清除干凈。

2.6 注漿

注漿槍連接2 條注漿管，分別將A、B 組分材料同時(shí)注入注漿帽內(nèi)，充分混合，混合后的注漿材料經(jīng)注漿管流入病害區(qū)域的裂縫、空隙中，在10～20 s 后，開(kāi)始發(fā)生固化反應(yīng)，形成固體。注漿壓力一般為3～7 MPa，要根據(jù)每條高速的具體病害特征和試驗(yàn)段效果確定合適的注漿壓力。

注漿過(guò)程中，注漿壓力的控制十分重要，這是決定注漿是否成功的關(guān)鍵因素之一。如果壓力過(guò)低，注入的漿液太少，就會(huì)對(duì)病害區(qū)域填充不完全，影響處治效果；而如果注漿壓力過(guò)高，注入的漿液太多，在有限的裂縫、空隙空間內(nèi)，其固化反應(yīng)產(chǎn)生的膨脹力就會(huì)過(guò)大，從而將路面頂起。特別是對(duì)于層間黏結(jié)不好的路面，漿液在高壓下極易進(jìn)入層間，更容易將路面頂起，對(duì)于具有這類(lèi)特征的路面，在注漿壓力的控制方面就需要更加謹(jǐn)慎。

2.7 注漿后注漿效果檢測(cè)

注漿完成后，將露出路面的注漿管切掉，養(yǎng)身15～20 min 后即可進(jìn)行注漿效果檢測(cè)。一共有3 種方法來(lái)檢測(cè)注漿效果，分別為雷達(dá)復(fù)檢、彎沉復(fù)檢、取芯抽檢，一般按照以下的原則進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)注漿位置進(jìn)行雷達(dá)檢測(cè)，將檢測(cè)結(jié)果與注漿之前的雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如果注漿后雷達(dá)圖譜上病害位置的異常已經(jīng)明顯減弱，則表明漿液填充完滿。對(duì)注漿位置進(jìn)行彎沉檢測(cè)，并與注漿前的完成進(jìn)行對(duì)比，注漿后彎沉值應(yīng)有明顯的減小，一般以減少超過(guò)30%或小于原設(shè)計(jì)彎沉為準(zhǔn)。對(duì)注漿位置的取芯抽檢是判斷注漿效果最直觀的檢測(cè)方式，但由于取芯會(huì)對(duì)路面造成一定的破壞，因此檢測(cè)頻率不宜過(guò)高，一般為病害數(shù)量的5%。注漿后，通過(guò)這3 種檢測(cè)方法相結(jié)合的方式，綜合判定是否達(dá)到要求，對(duì)于達(dá)不到要求的，需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)注。

2.8 封孔

注漿完畢后，為了避免雨水進(jìn)入，并保持路面的形象，需要采用灌縫膠對(duì)注漿孔進(jìn)行封閉。

3 工程實(shí)例

以某高速公路路面養(yǎng)護(hù)工程為依托，對(duì)高聚物注漿的效果進(jìn)行研究。該高速公路長(zhǎng)約53 km，雙向4車(chē)道，設(shè)計(jì)速度100 km/h，為山嶺重丘區(qū)高速公路，2003 年建成通車(chē)，采用（4+6+8）cm 瀝青混凝土面層、（17+17）cm 水泥穩(wěn)定碎石基層+18 cm 石灰穩(wěn)定土底基層，原設(shè)計(jì)彎沉值為26。該高速公路由于路面破損比較嚴(yán)重，于2020 年進(jìn)行路面修復(fù)養(yǎng)護(hù)工程，采用對(duì)縱、橫向裂縫等基層、底基層病害進(jìn)行高聚物注漿后，整體銑刨重鋪上、中面層的方案。

3.1 病害特征

該高速公路病害主要分為兩大類(lèi)，第一類(lèi)是龜裂、塊裂、車(chē)轍等淺層病害，第二類(lèi)為橫向裂縫、縱向裂縫、基層層間脫空、疏松等深層病害。其中龜裂、塊裂由上而下，病害位于上面層和中面層，車(chē)轍主要為上、中面層的擠密型車(chē)轍；橫向裂縫主要為基層溫縮開(kāi)裂導(dǎo)致的基層反射裂縫，縱向裂縫主要是因路堤承載不均勻和路基不均勻沉降導(dǎo)致的基層開(kāi)裂，并反射至面層。而橫向裂縫、縱向裂縫上窄下寬，基層位置裂縫寬度可達(dá)1～3 cm，且裂縫兩側(cè)存在基層層間的脫落、疏松現(xiàn)象。

3.2 路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

用落錘式彎沉儀進(jìn)行檢測(cè)，每隔50 m 測(cè)點(diǎn)，全線平均彎沉值為9.83（單位為0.01 mm），平均代表彎沉值為15.8。整體路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較好，但在縱向和橫向裂縫位置，彎沉值較大，可達(dá)30～50，表明病害位置的基層的損壞、層間脫空、疏松，已經(jīng)影響到該位置的路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

3.3 注漿方案

對(duì)每條縱向和橫向裂縫進(jìn)行手推雷達(dá)檢測(cè)，沿垂直裂縫方向每隔50 cm 布置1 條測(cè)線，每個(gè)車(chē)道共布置7 條測(cè)線。對(duì)雷達(dá)檢測(cè)顯示路面深部有明顯異常的，說(shuō)明該裂縫為基層、底基層反射裂縫且病害比較嚴(yán)重，判定為需要注漿，同時(shí)標(biāo)記每個(gè)注漿孔的位置。注漿前對(duì)該裂縫處進(jìn)行彎沉檢測(cè)，每條裂縫測(cè)3 點(diǎn)取平均值作為該條裂縫注漿前彎沉。注漿后同樣進(jìn)行雷達(dá)和彎沉檢測(cè)，以便進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)進(jìn)行取芯抽檢，加以驗(yàn)證。

3.4 注漿效果分析

3.4.1 雷達(dá)檢測(cè) 對(duì)比注漿前后的雷達(dá)檢測(cè)圖譜，可以看出注漿前雷達(dá)圖譜上顯示的異常的位置，注漿后異常已經(jīng)明顯減輕。說(shuō)明異常位置對(duì)應(yīng)的裂縫、脫空、疏松區(qū)域被高聚物注漿材料填充，但由于高聚物材料與路面結(jié)構(gòu)材料的密度不一樣，因此雷達(dá)圖譜異常只是減弱，并不會(huì)完全消失。

3.4.2 彎沉檢測(cè) 選取其中某1 km 的注漿前、后彎沉數(shù)據(jù)，共計(jì)24 條橫向裂縫、3 條縱向裂縫注漿。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，注漿前彎沉值較大的，注漿后彎沉值減小幅度較大；注漿前彎沉較小的，注漿后彎沉值減小有限。注漿前平均彎沉為35.1，注漿后平均彎沉為23.2，注漿后彎沉值平均減小31.4%，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度明顯改善；但對(duì)比其他未損壞位置的彎沉（15 左右），說(shuō)明高聚物注漿對(duì)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度具有明顯改善作用，但并不能使其恢復(fù)到損壞發(fā)生前的程度，見(jiàn)圖4。

圖4 注漿前后彎沉值分析

3.4.3 取芯抽檢 對(duì)高聚物注漿進(jìn)行騎縫抽檢，從取出的芯樣可以看出，注漿材料完全充滿裂縫和層間脫空區(qū)域，并將損壞的路面結(jié)構(gòu)黏結(jié)在一起，提升路面結(jié)構(gòu)的整體性。

3.5 整體工程效果

對(duì)深層病害注漿后，再對(duì)面層進(jìn)行整體銑刨重鋪，采用這種表面層功能性恢復(fù)+深層病害局部處治的方式，路面技術(shù)狀況得到了極大的提升，且維持時(shí)間較長(zhǎng)，至今為止尚未有病害反射的跡象，具有較好的處治效果和經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

高聚物注漿技術(shù)對(duì)路面結(jié)構(gòu)深層的裂縫、脫空、疏松病害具有較好的填充和封水作用，并起到一定的加固作用，能有效延緩病害向上反射的速度，適用于對(duì)高速公路深層局部病害的處治。結(jié)合表面層的功能性恢復(fù)措施，如銑刨重鋪、薄層罩面、加鋪罩面和熱再生等措施，能較好地恢復(fù)路面技術(shù)狀況，延長(zhǎng)道路使用壽命，具有較好的實(shí)用效果和經(jīng)濟(jì)效益。但對(duì)于路面結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度較差、“先天不足”的道路，目前尚無(wú)太多的工程實(shí)例表明高聚物注漿具有較好的作用，需慎用。同時(shí)高聚物注漿施工具有隱蔽性，需加強(qiáng)施工管理和注漿效果檢測(cè)，才能達(dá)到預(yù)期的目的。