袁衛(wèi)鎖

(鄭州市交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院， 河南 鄭州 450006)

在水泥路面的“四改八”改擴建施工中，為縮短工程周期，減小工程規(guī)模，最大限度體現(xiàn)改擴建工程充分利用老路的特點，路面雙側(cè)加寬拼接中往往是完全利用現(xiàn)有加鋪后的老路超車道、行車道及硬路肩路面。但老路的硬路肩范圍內(nèi)路基含水量偏大和強度低、在老路邊坡開挖臺階施工中出現(xiàn)邊坡滑塌、路面加寬拼接位置的壓實強度不夠，出現(xiàn)了老路面結(jié)構(gòu)層承載力偏弱、基層邊緣局部脫空、新建路面拼接處壓實不足等現(xiàn)象，進而導(dǎo)致新舊路面拼接處出現(xiàn)差異沉降，過早出現(xiàn)反射裂縫、沉陷等路面病害。

目前，對上述問題一般都采用水泥注漿的方式解決，水泥注漿效果的檢測評價，主要是采用彎沉法對比注漿前后的彎沉值進行評價[1-3]。一些研究人員也提出了其他的方法，陳忠[4]、俞先江[5]等利用地質(zhì)雷達探測路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的如脫空、不密實、富水、基層損壞、面層離析等各類病害；曾勝等[6]采用威斯特卡德板角彎沉理論，以落錘式彎沉儀(FWD)實測彎沉盆與路面結(jié)構(gòu)層模量關(guān)系為基礎(chǔ)，提出了板底脫空注漿有效性評價的脫空定性評價指標、脫空區(qū)充填率定量評價指標、不均勻支撐定性評價指標及其計算方法，結(jié)果顯示：提出的判定方法與實際較符合，但該方法需進行復(fù)雜理論計算，一般工程研究人員難以掌握；王復(fù)明等[7]針對半剛性基層高聚物效果的評價，在落錘式彎沉儀檢測的基礎(chǔ)上，建立基層性能劣化的彎沉盆指數(shù)評價方法，但該方法僅采用落錘彎沉儀進行評價，受制于檢測點數(shù)，對部分未處置到位置可能出現(xiàn)漏檢的現(xiàn)象；林有貴等[8]采用地質(zhì)雷達法、極小偏移距高頻彈性波法、反射波法和瞬態(tài)面波法等對注漿加固前后的基層進行檢測評價，結(jié)果顯示：地質(zhì)雷達法可以實現(xiàn)對路面注漿加固效果的定性描述，其他兩種方法可以進行一定程度的定量描述，該研究主要針對瀝青路面基層注漿效果進行評價。

以上研究顯示，目前對路面注漿效果評價主要采用彎沉法，其他方法則應(yīng)用較少，針對改擴建拼接處注漿效果的評價則未見相關(guān)研究，改擴建水泥路面拼接處位于重車車道，該位置的質(zhì)量直接影響整個路面工程的質(zhì)量，因此該文采用落錘式彎沉儀、地質(zhì)雷達、路面鉆芯、現(xiàn)場路面結(jié)構(gòu)開槽等方式對路面補強效果進行檢測和評價，為全路段加寬拼接縫處補強方法的決策和后續(xù)同結(jié)構(gòu)類型路面的改擴建工程提供科學(xué)依據(jù)。

1 檢測內(nèi)容及方法

該文主要檢測內(nèi)容是實施3種不同水泥注漿方案后，加寬拼接縫處路面彎沉變化、路面結(jié)構(gòu)層脫空程度變化和水泥漿擴散有效范圍。

1.1 注漿前后動態(tài)彎沉對比

路面加寬拼接縫位置存在壓實不足及空隙時，路面承載力會較弱，彎沉較大，水泥注漿對路面加寬拼接縫處進行補強后會提高路面承載能力。由于路面為水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)，對貝克曼梁彎沉反應(yīng)不敏感，此次檢測設(shè)備選擇JGFWD-200全自動拖車式落錘彎沉儀，因測試場地限制，此次彎沉點的布設(shè)在新路上距拼接縫25 cm處，沿縱向每10 m布設(shè)一點，在注漿前后同一位置分別檢測。

1.2 注漿前后路面結(jié)構(gòu)層脫空程度對比

檢測設(shè)備采用CUⅡ型路面雷達，使用800 MHz屏蔽天線。分別在注漿前、后進行雷達探測，前后兩次探測在相同的測線位置、采用相同的雷達采集參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集。測線布置如圖1所示，分別在加寬拼接縫處、拼接縫左(舊路)和右(新路)各0.25 m、1.00 m處共布置5條測線，各測線測點號與里程樁號相對應(yīng)。

圖1 雷達檢測測線位置(單位:m)

1.3 注漿前后漿液擴散情況對比

對注漿段落分別抽取約6個芯樣，取芯位置位于兩個注漿孔位置的中間，在拼接縫處和舊路上距拼接縫25 cm處交替取芯，以觀察注漿液填充空隙情況和注漿液擴散情況。

1.4 現(xiàn)場開槽

現(xiàn)場對注漿位置進行開槽，直接觀察注漿效果，開挖位置位于兩個注漿孔之間，如圖2所示。

圖2 路面開挖位置示意圖(單位：cm)

2 注漿工藝與施工控制

為更全面深入研究水泥注漿方案對路面拼寬接縫處補強效果，委托3家注漿專業(yè)公司A、B、C分別選擇200 m試驗段獨立開展水泥注漿施工，A公司施工樁號：K1444+900～K1445+100上行；B公司施工樁號：K1445+100～K1445+300上行；C公司施工樁號：K1445+300～K1445+500上行，3家注漿專業(yè)公司所采取的注漿工藝及施工控制要點如表1所示。

表1 3家公司注漿工藝及施工控制對比

3 檢測數(shù)據(jù)分析

3.1 彎沉檢測數(shù)據(jù)分析

3家公司試驗段的水泥注漿前后路面彎沉值檢測情況如圖3所示。假定K1444+900位于彎沉圖樁號0；K1445+100位于彎沉圖樁號200；K1445+300位于彎沉圖樁號400。

圖3 試驗段彎沉對比

分析圖3可知：A公司試驗段，剔除奇異值后，注漿前平均彎沉值5.99(0.01 mm)，注漿后平均彎沉值5.45(0.01 mm)，注漿后比注漿前降低9.0%；B公司試驗段，剔除奇異值后，注漿前平均彎沉值5.62(0.01 mm)，注漿后平均彎沉值4.96(0.01 mm)，注漿后比注漿前降低11.7%；C公司試驗段，未出現(xiàn)奇異值點，注漿前平均彎沉值5.50(0.01 mm)，注漿后平均彎沉值4.66(0.01 mm)，注漿后比注漿前降低15.3%，可見試驗段在水泥注漿后，路面拼寬接縫處彎沉值普遍降低，說明水泥注漿后路面拼寬接縫處的承載能力提高明顯。

3.2 雷達檢測脫空分析

分別在加寬拼接縫左(舊路)和右(新路)各0.25 m、1.00 m、加寬拼接縫處共布置5條雷達檢測線，通過專業(yè)軟件進行信號處理后，其中加寬拼接縫處、加寬拼接縫左(舊路)0.25 m、1.00 m的注漿前后雷達檢測剖面對比見圖4～6。

圖4 新舊路接縫處注漿前、后雷達檢測剖面圖(v=0.11 m/ns)

圖5 新舊路接縫距左25 cm處(舊路上)注漿前、后雷達檢測剖面圖(v=0.11 m/ns)

圖6 新舊路接縫距左100 cm處(舊路上)注漿前、后雷達檢測剖面圖(v=0.11 m/ns)

由圖4～6可知：新舊路面拼接縫處、新舊路面拼接縫左0.25 m的舊路：注漿之前雷達剖面波形紊亂、同相軸錯斷、多次強發(fā)射在異常區(qū)段中，注漿后局部區(qū)段反射信號變?nèi)?，界面反射同相軸連續(xù)性有所增強。新舊路面拼接縫左1.00 m的舊路：注漿前后，雷達探測反射信號的同相軸反射連續(xù)性、均勻性、雷達反射信號強度無變化或變化小，注漿處理產(chǎn)生的效果不明顯。

3.3 注漿后鉆芯取樣分析

(1) A公司試驗段：K1444+910、K1444+970、K1445+000、K1445+030處二灰土基層取出芯樣均呈松散狀態(tài)，K1444+940二灰土基層取出芯樣呈部分完整狀態(tài)；K1445+060處級配碎石層芯樣有明顯的水泥漿填充現(xiàn)象。

(2) B公司試驗段：K1445+120、K1445+180、K1445+210處二灰土基層取出芯樣呈較完整狀態(tài)，K1445+150、K1445+270基層取出芯樣呈松散狀態(tài)，此5處芯樣均未見明顯的水泥漿填充現(xiàn)象；K1445+240級配碎石層芯樣有明顯的水泥漿填充現(xiàn)象。

(3) C公司試驗段：K1445+365、K1445+425處二灰土基層取出芯樣呈較完整狀態(tài)，K1445+335、K1445+395、K1445+455三處基層取出芯樣呈松散狀態(tài)，以上芯樣均未見明顯的水泥漿填充現(xiàn)象。

觀察基層狀況發(fā)現(xiàn)：基層大部分呈完整或部分完整狀態(tài)，但取出的芯樣卻完全呈松散狀態(tài)，說明芯樣基層呈松散狀態(tài)主要是由于二灰基層強度較弱，取芯過程中造成基層破碎。

3.4 注漿后路面結(jié)構(gòu)層開槽分析

為了能直觀反映水泥注漿效果，分別選取K1445+027右幅(A公司)、K1445+255右幅(B公司)、K1445+400右幅(C公司)3處注漿段進行路面開挖，其中K1445+027為填方路段，K1445+255、K1445+400為挖方路段，開挖位置位于兩個注漿孔之間。

(1) K1445+027處(A公司)路面開挖情況：注漿孔正好位于新舊路面基層交界位置。2個注漿孔旁基層位置都發(fā)現(xiàn)有水泥漿擴散情況，擴散范圍至槽身長邊的位置，擴散范圍30 cm；1個注漿孔的級配碎石層有水泥漿擴散情況，水泥漿擴散寬度25 cm，另外1個注漿孔未發(fā)現(xiàn)水泥漿擴散情況。

(2) K1445+255處(B公司)路面開挖情況：注漿孔位置位于舊路(基層)一側(cè)距路面基層交界位置45cm。路面二灰基層頂面有水泥漿擴散情況，水泥漿面積約占開挖面積的1/5，注漿孔旁基層及級配碎石層位置均發(fā)現(xiàn)水泥漿。

(3) K1445+400處(C公司)路面開挖情況：注漿孔位置位于舊路(基層)一側(cè)距路面基層交界位置>50 cm[開挖新路(水泥路面)一側(cè)50 cm未見新舊路面基層交界位置]，2個注漿孔旁基層位置都發(fā)現(xiàn)水泥漿擴散情況，擴散范圍達到兩側(cè)開挖寬度50 cm；注漿孔旁級配碎石層位置1個注漿孔有水泥漿擴散情況，水泥漿位于級配碎石層下半部，水泥漿擴散寬度30 cm，另外1個注漿孔未發(fā)現(xiàn)水泥漿擴散情況。

4 水泥注漿效果評價

(1) 彎沉檢測效果評價

通過對比水泥注漿試驗段注漿前、后的彎沉值，3個試驗路段彎沉值均明顯降低，A、B、C公司彎沉值分別降低9%、11.7%、15.3%，說明水泥注漿后路面拼寬接縫處的路面承載能力普遍有所提高。由于路面彎沉受到路面各結(jié)構(gòu)層溫度、濕度狀況影響較大，注漿后的路面承載能力還有待進一步跟蹤觀測。

(2) 雷達檢測效果評價

由雷達檢測的圖像信號分析可知，3家公司的試驗段分別在加寬拼接縫處、加寬拼接縫左(舊路)0.25 m、1.00 m處的注漿前后雷達檢測剖面圖對比變化規(guī)律基本一致，可見在一定范圍內(nèi)，水泥注漿對路面拼寬接縫處的空洞、松散具有填充密實的效果。

(3) 鉆芯檢測效果評價

由鉆芯芯樣可知：在所取的18個芯樣中，僅有2個芯樣可看到明顯的水泥漿填充現(xiàn)象，而鉆芯孔一般距注漿孔60～75 cm，說明水泥漿很難擴散到距注漿孔60 cm以外處。

(4) 路面開槽效果評價

通過3處路面結(jié)構(gòu)開挖后觀察可知：1處(填方路段)注漿孔位置位于新舊路面基層交界位置，2處(挖方路段)注漿孔位置位于舊路面基層一側(cè)。6個注漿孔位置旁路面基層處均發(fā)現(xiàn)水泥漿擴散情況；6個注漿孔位置旁級配碎石層處，有4個注漿孔有水泥漿擴散情況(擴散寬度25 cm、30 cm)，其余2個注漿孔均未發(fā)現(xiàn)水泥漿擴散情況。

5 結(jié)論

(1) 水泥注漿能有效降低水泥路面加寬拼接縫處的彎沉值，注漿后平均降低12%，可見水泥注漿在短期內(nèi)能快速有效提高路面承載能力。

(2) 通過對雷達檢測剖面圖、現(xiàn)場鉆芯和路面結(jié)構(gòu)層開挖分析可知，水泥注漿處理水泥路面加寬拼接縫在一定擴散半徑內(nèi)，在局部松散、空洞區(qū)中產(chǎn)生了一定效果。

(3) 鉆芯取樣及路面開挖后的觀察結(jié)果和路面雷達檢測剖面圖基本一致，說明路面雷達可以作為評價路面加寬拼接縫水泥注漿效果的一種檢測工具。