張?zhí)鞓s

摘 要：瀝青混凝土路面唧漿、基層開裂反射至路面層病害是高速公路養(yǎng)護(hù)中的常見病害，采用銑刨重鋪的常規(guī)方法處治，費(fèi)時(shí)費(fèi)工、成本加大且對(duì)高速公路車輛通行有較大的影響。文章分析了路面唧漿病害產(chǎn)生的原因，簡要介紹了高聚物注漿技術(shù)原理，材料性能指標(biāo)及施工工藝。結(jié)合工程實(shí)例驗(yàn)證了高聚物注漿技術(shù)可有效填充路面及基層開裂、局部微空洞，快速恢復(fù)路面結(jié)構(gòu)層功能，是處治路面唧漿病害的一種經(jīng)濟(jì)、高效的技術(shù)手段，對(duì)于延長公路的使用壽命，減少行車安全隱患具有重要的應(yīng)用意義。

關(guān)鍵詞：高速公路；高聚物注漿技術(shù)；唧漿病害

中圖分類號(hào)：U418.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

高速公路瀝青混凝土路面在運(yùn)營中受交通荷載、環(huán)境因素的影響會(huì)出現(xiàn)不同程度的病害，唧漿是路面最為常見的病害之一，主要形成原因是地表水或地下水通過路面或基層裂縫進(jìn)入路面層間或路面與基層間，在凍融循環(huán)及路面重力荷載反復(fù)作用下，在路面結(jié)構(gòu)中形成含水、泥漿的空腔、空洞，并不斷擴(kuò)張，加速路面結(jié)構(gòu)層破壞導(dǎo)致路面開裂，逐漸使基礎(chǔ)失去支撐能力，在荷載重復(fù)作用下，最終將產(chǎn)生板斷裂的現(xiàn)象。采用傳統(tǒng)的路面面層及基層銑刨重鋪，費(fèi)時(shí)費(fèi)工、成本加大且對(duì)高速公路車輛通行有較大的影響。高聚物注漿技術(shù)是一種利用高聚物注漿進(jìn)行路面快速注漿修復(fù)加固的技術(shù)，在“不大開挖”前提下就可以實(shí)現(xiàn)瀝青路面路面層間黏結(jié)不良、基層松散、貫穿性裂縫導(dǎo)致的路面唧漿病害，具有對(duì)車輛通行影響小、工期短、經(jīng)濟(jì)效益高的優(yōu)勢(shì)，越來越受到高速公路養(yǎng)護(hù)的青睞[1]。文章依托高速公路養(yǎng)護(hù)實(shí)例，研究了高聚物注漿技術(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，為同類養(yǎng)護(hù)工程實(shí)施提供參考。

1 工程概況

某高速公路路面結(jié)構(gòu)形式為：中粒式瀝青混凝土上面層4 cm+中粒式瀝青混凝中面層5 cm+粗粒式瀝青混凝土下面層6 cm，水泥穩(wěn)定碎石基層30 cm，水泥石灰穩(wěn)定土底基層20 cm。經(jīng)調(diào)查，該高速公路車流量大，重型貨運(yùn)車輛較多，2003年建成通車，2016年曾實(shí)施過路面維修工程，截至2023年已運(yùn)營7年，其中SK16+900-K17+550段部分路面縱橫向裂縫、脫空、唧漿病害發(fā)展較為嚴(yán)重，尤其降雨后，路面坑槽、唧漿等病害高發(fā)，極易影響行車安全，為確保過往司乘人員的安全性和舒適性，可采用高聚物注漿技術(shù)處治以提高瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層耐久性，延長路面使用壽命。

2 唧漿病害原因分析

瀝青混凝土路面唧漿病害主要由以下原因造成：

（1）荷載型裂縫。在重載交通荷載作用下，路面結(jié)構(gòu)半剛性基層底部位置的拉應(yīng)力超過材料本身的抗拉強(qiáng)度值后，基層結(jié)構(gòu)會(huì)開裂并反射至瀝青混凝土路面處，形成反射裂縫。

（2）施工過程影響。先后攤鋪交接處的冷接縫，結(jié)合不緊密，尤其在新舊路相接處和路肩與路面結(jié)合處極容易出現(xiàn)縱向裂縫，同時(shí)存在半剛性基層收縮裂縫的反射縫。

（3）施工材料影響。瀝青混凝土自然老化，致使瀝青面層溫度收縮或溫度疲勞應(yīng)力（應(yīng)變）大于瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度（應(yīng)變）。

（4）西北地區(qū)晝夜溫差較大，低溫條件下瀝青面層抗拉強(qiáng)度低，造成低溫收縮裂縫，且縫上寬下窄、間距近似相等。由于路面基層材料產(chǎn)生裂縫并快速向上延伸到瀝青面層，形成的基層反射裂縫，上窄下寬、較不規(guī)則?；鶎映霈F(xiàn)縱橫向裂縫反射至路面層造成路面層開裂，降雨和降雪后地表水通過路面裂縫滲入面層內(nèi)或結(jié)構(gòu)層間在氣溫作用下凍融循環(huán)，造成結(jié)構(gòu)層局部應(yīng)力環(huán)境變化，加之路面荷載反復(fù)作用下加劇路面層含水空腔、微裂隙不斷擴(kuò)大，造成路面結(jié)構(gòu)層局部破損加劇，形成路面坑槽、唧漿等病害。

唧漿不僅影響路面的感官性，而且對(duì)行車安全性存在很大的隱患，公路養(yǎng)護(hù)要做到常巡視、早發(fā)現(xiàn)、多分析、早處治，這樣才能以最少的代價(jià)及早消除隱患。經(jīng)分析，該工程中唧漿病害屬于瀝青混凝土路面在外部荷載、溫度作用、材料性能老化等綜合因素作用下產(chǎn)生的病害。

3 高聚物注漿技術(shù)基本原理

由于唧漿病害具有隱蔽性、多變性等特點(diǎn)，且路面面層酥化現(xiàn)象有明有暗、有深有淺不易發(fā)現(xiàn)，高聚物注漿的原理是利用探地雷達(dá)等無損檢測(cè)技術(shù)探明路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)裂縫、微空腔等唧漿病害的走向、深度，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行鉆孔灌漿[2]。灌漿時(shí)，將按照一定比例配置的路面專用高聚物注漿A、B2種材料，通過壓力注漿管道注射至路面基層中相互混合，發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，體積快速膨脹并形成泡沫狀的具有較高強(qiáng)度的高聚物固體材料，封閉結(jié)構(gòu)層空腔、裂隙，排出層間積水，形成封水層，擠密加固結(jié)構(gòu)層，使面層和基層形成整體性，從而起到加固地基和提高路面整體性的作用，實(shí)現(xiàn)不開挖路面結(jié)構(gòu)層、高效、低價(jià)處治路面基層病害的目的[3]。

4 高聚物注漿技術(shù)工藝要求

4.1 高聚物注漿材料性能要求

高聚物注漿材料由主劑（A組分）和固化劑（B組分）組成，按照設(shè)計(jì)規(guī)定比例混合交聯(lián)后迅速發(fā)泡膨脹，并凝結(jié)固化形成力學(xué)性能優(yōu)良的高分子聚合物，特殊的分子結(jié)構(gòu)使其具有高強(qiáng)度、高韌性、高黏結(jié)力。材料的貯存：應(yīng)將A組分主劑及B組分固化劑存放于40 ℃以下的干燥環(huán)境中，在標(biāo)識(shí)的貯存期內(nèi)使用。施工生產(chǎn)中未使用完的原料必須充入干燥空氣或氮?dú)?，密封保存。高聚物注漿A、B組分材料及固化工藝參數(shù)見表1—表3。

4.2 高聚物注漿工藝適用范圍

高聚物注漿主要應(yīng)用于瀝青混凝土及水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層快速注漿修復(fù)加固，適用于路面層間黏結(jié)不良、基層松散、貫穿性裂縫等病害維修，其主要的技術(shù)特點(diǎn)有：

（1）施工便捷、效率高。采用高聚物注漿技術(shù)修復(fù)瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層，不養(yǎng)生施工效率高，可實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)快出”，最大程度地減少了施工對(duì)路面的行車干擾。材料注射后 15 min 左右即可達(dá)到90%的強(qiáng)度，交通即可放行。

（2）耐久性好。高聚物注漿技術(shù)修復(fù)路面結(jié)構(gòu)層，可實(shí)現(xiàn)一次注漿，路面面層、基層等多層修復(fù)。

高聚物注漿材料發(fā)生固化反應(yīng)后其體積迅速膨脹，可達(dá)原液體體積的10～20倍，有效填充了路面結(jié)構(gòu)層中脫空、開裂及松散部分，并形成固結(jié)作用，且可對(duì)路面松散結(jié)構(gòu)再壓實(shí)。高聚物注漿材料具有較強(qiáng)的抗拉、抗壓強(qiáng)度，韌性強(qiáng)，無收縮，防水性能優(yōu)良，耐久性好。

（3）經(jīng)濟(jì)效益好。高聚物注漿技術(shù)僅針對(duì)病害路段病害定位處治，避免了路面銑刨重鋪中超挖等情況發(fā)生，其路用經(jīng)濟(jì)效益好，達(dá)到了降本增效的目的。

（4）環(huán)保無污染。高聚物注漿材料無毒，不污染環(huán)境，避免了路面銑刨產(chǎn)生的廢料造成環(huán)境污染[4]。

4.3 高聚物注漿工藝要求

高聚物注漿的工藝要求如下：進(jìn)行道路作業(yè)區(qū)布設(shè)→應(yīng)用無損雷達(dá)檢測(cè)路面結(jié)構(gòu)層病害→施工放線→路面結(jié)構(gòu)層垂直鉆孔→清孔→安裝注漿管與注漿帽→注漿→注漿后注漿效果檢測(cè)→封孔→開放交通。其中一些關(guān)鍵工藝對(duì)注漿的效果有著極大的影響。

（1）地質(zhì)檢測(cè)：首先使用探地雷達(dá)對(duì)道路隱患部位進(jìn)行檢測(cè)，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)路面病害情況，針對(duì)瀝青面層、基層開裂情況，準(zhǔn)確判斷道路病害。

（2）施工安全：根據(jù)公路安全施工操作規(guī)程的要求，制定切實(shí)可行的保通方案，經(jīng)相關(guān)部門評(píng)審批準(zhǔn)后進(jìn)行封道施工。

（3）施工放線：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)面層反射裂縫走向及雷達(dá)探測(cè)的裂縫深度，沿裂縫兩側(cè)25 cm處，間距為100 cm進(jìn)行梅花布孔。在唧漿點(diǎn)周圍采用梅花布孔，孔間距30 cm?？孜蝗鐖D1、圖2所示。

（4）鉆孔：注漿孔直徑18 mm，鉆孔深度控制在底基層以下5 cm，該次打孔深度為75 cm。根據(jù)孔深，選擇大于孔深的鉆桿，在鉆孔過程中要鉆桿始終要與路面保持垂向，首鉆一次成孔，成孔后復(fù)鉆幾次，方便孔內(nèi)灰塵排出，保證成孔質(zhì)量。

（5）清孔：及時(shí)清理鉆孔后孔中及路面處的灰塵，使用專用清孔吸塵器進(jìn)行初次孔內(nèi)灰塵清理，為保證清孔徹底性，再用空壓機(jī)接塑料軟管深入孔內(nèi)清除余灰；如病害復(fù)雜出現(xiàn)積水，需整片區(qū)域布孔，不間斷排水，確保積水排除干凈。

（6）安裝注漿管及注漿帽：清孔后，及時(shí)安裝注漿管及注漿頭。注漿管的設(shè)計(jì)長度須根據(jù)路面面層厚度來確定，注漿管一般要透過路面面層深入基層中，切忌因注漿管長度不足在路面上中下面層間，在注漿壓力作用下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層脹裂破壞。在該工程中，路面結(jié)構(gòu)層厚度為15cm，注漿管采用28cm長的?16mmPVC管。沿注漿孔下入注漿管后，清理注漿帽凹型邊緣，將注射帽敲入注漿管內(nèi)，并保證連接緊密。

（7）注漿施工：注漿前對(duì)注漿設(shè)備管路進(jìn)行檢查，避免管路堵塞。注漿槍口混合器試打檢驗(yàn)，觀察是否混合均勻，對(duì)不固化或非完全固化現(xiàn)象應(yīng)引起注意。用專用夾具夾牢注漿帽和注射槍，開始實(shí)施注漿，通過導(dǎo)管分別把A、B型高聚物注漿料送入注槍口，使之充分混合到達(dá)結(jié)構(gòu)層裂縫、空隙、空腔內(nèi)，高聚物注漿料在10～50 s內(nèi)快速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，固化膨脹完成空隙填充，修復(fù)基層。注漿過程中要嚴(yán)格控制注漿壓力，對(duì)出現(xiàn)回壓現(xiàn)象應(yīng)立即停止注漿，避免材料凝膠堵塞槍口，正常注漿壓力按3～7 MPa進(jìn)行控制，注漿的有效范圍為注漿孔外圍1.5 m，應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工地點(diǎn)溫度，調(diào)整注漿材料比例和混合反應(yīng)時(shí)間；施工過程中，還應(yīng)注意觀察路面裂縫及附近注漿孔，若鄰近注漿孔有漿液溢出或裂縫中有高聚物材料滲出，則表示裂縫已經(jīng)飽滿。

（8）封孔：注漿完成后用專用封口材料封閉注漿孔，清理施工現(xiàn)場(chǎng)后開放交通。

（9）施工過程質(zhì)量控制：應(yīng)對(duì)鉆孔數(shù)量、位置及深度進(jìn)行檢查。鉆孔質(zhì)量若不滿足要求，需進(jìn)行二次鉆孔。在注漿過程中，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)密封套件穩(wěn)壓封孔時(shí)間進(jìn)行控制，確保注漿整體質(zhì)量。施工過程質(zhì)量控制要求見表4。

（10）注漿效果檢測(cè)：注漿完成后，養(yǎng)生15～20 min后即可進(jìn)行注漿效果檢測(cè)?？捎美走_(dá)復(fù)檢、取芯抽檢來檢測(cè)注漿質(zhì)量：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。

（11）施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：施工驗(yàn)收應(yīng)在注漿材料強(qiáng)度形成后進(jìn)行，分別進(jìn)行芯樣完好率、抗壓強(qiáng)度恢復(fù)率計(jì)算，其驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表5。

芯樣完好率檢測(cè)：對(duì)注漿位置的取芯抽檢直觀判斷注漿質(zhì)量，取芯頻次不少于每200 m裂縫長度取1個(gè)芯樣，取芯過程中宜選用150 mm的鉆頭，取芯位置應(yīng)為兩個(gè)注漿孔中間，應(yīng)取至注漿的層位，試樣應(yīng)完整；應(yīng)對(duì)芯樣觀察并記錄，包括取芯位置、裂縫發(fā)展層位、注漿材料填充情況；芯樣完好率為單個(gè)裂縫芯樣中注漿材料飽滿度≥80%的芯樣個(gè)數(shù)與裂縫芯樣總個(gè)數(shù)的比值。

檢測(cè)抗壓強(qiáng)度的恢復(fù)率檢測(cè)：按《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E51—2009）中無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)裂縫處及相應(yīng)路面完好處進(jìn)行取芯，且裂縫處取芯頻次不得少于每300 m裂縫長度取1個(gè)芯樣，每組裂縫處及相應(yīng)路面完好處芯樣應(yīng)在相同試驗(yàn)條件下進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，抗壓強(qiáng)度恢復(fù)率為裂縫注漿處芯樣的抗壓強(qiáng)度與相應(yīng)路面完好處芯樣的抗壓強(qiáng)度比值。

通過以上2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，要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)注。

5 高聚物注漿效果評(píng)價(jià)

該唧漿注漿處治工程于2023年8月完工，通過注漿前后探地雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比及取芯抽檢結(jié)果顯示：原唧漿、縱橫縫部位的路面結(jié)構(gòu)層密實(shí)度好，無明顯空洞，芯樣密實(shí)，說明高聚物對(duì)原基層脫空部分進(jìn)行了有效地填充，經(jīng)跟蹤觀測(cè)對(duì)比，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)降雨后觀察，該高速公路原唧漿路段高聚物注漿處治后，路面再無明顯的唧漿、開裂病害發(fā)生，表明路面積水不會(huì)再次侵入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，唧漿處治效果顯著，有效地提升了路面使用壽命。

6 結(jié)語

高聚物注漿技術(shù)通過高聚物漿液充分填充路面結(jié)構(gòu)層裂隙、空洞，并在路面結(jié)構(gòu)層中形成防水層，從而有效阻止了地表水滲入路面及路基結(jié)構(gòu)，避免了唧漿等路面結(jié)構(gòu)層的水損壞病害的發(fā)生、發(fā)展，結(jié)合雷達(dá)無損探測(cè)技術(shù)、鉆芯取樣驗(yàn)證，高聚物注漿技術(shù)可有效處置路面結(jié)構(gòu)層裂隙、空洞，使得路面結(jié)構(gòu)層的完整性得到了快速、有效的恢復(fù)，提高路面的耐久性是一種經(jīng)濟(jì)、便捷、高效的路面唧漿病害處治方法，但注漿技術(shù)施工具有隱蔽性，需強(qiáng)化施工管理和注漿效果檢測(cè)，才可達(dá)到預(yù)期的目的。

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The Application of High Polymer Grouting in the Treatment of an Expressways Asphalt Pavement Slurry Damage

ZHANG Tianrong

（High Maintenance Institute，Lanzhou Highway Development Centre of Gansu Province，Lanzhou Gansu 730200，China）

Abstract：Asphalt concrete pavement slurry damage and reflection of base cracking to pavement layer are common diseases in expressway maintenance.The conventional methods such as milling and resurfacing are time-consuming and labor-consuming， which increase the cost and have a great impact on the traffic of expressway vehi?cles.The paper analyzes the causes of pavement slurry damage， and briefly introduces the technical principle of high-polymer-grouting， material performance index and construction technology. Combined with the engineering example， it is proved that the high polymer grouting technology can effectively fill the pavement and base cracking，local micro-voids and quickly restore the function of the pavement structure layer， it is an economical and efficient technical means to treat the disease of slurry damage. It has important application significance for prolonging the service life of expressway and reducing the hidden danger of driving safety.

Key words：expressway; high-polymer-grouting; slurry damage