王瑋岳，張寶祥

（1.內(nèi)蒙古大學(xué)交通學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010021；2.河北省公路工程定額站，河北 石家莊 050051）

改革開放以來，高速公路作為經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，得到飛速發(fā)展。高速公路的快速發(fā)展，使得公路交通對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的作用由改革開放初期的瓶頸、滯后到逐步緩解、基本適應(yīng)再到目前的適度超前，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。截止2012年底，全國(guó)高速公路已基本形成四通八達(dá)的網(wǎng)絡(luò)，通車?yán)锍踢_(dá)到98 370km。

近10萬km的高速公路(據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)高速公路中，以半剛性材料為基層的瀝青混凝土路面約占90%，水泥混凝土路面約占10%)，其路面(尤其是瀝青混凝土路面)已經(jīng)或?qū)㈥懤m(xù)進(jìn)入養(yǎng)護(hù)維修期。傳統(tǒng)的高速公路養(yǎng)護(hù)維修，多采用罩面、挖除局部病害重新鋪筑新路面或者二者兼用的方式。不論何種維修方案，都存在工期長(zhǎng)、影響交通、工程量大、投資高、廢棄物污染環(huán)境等問題。

高速公路病害診斷與高聚物注漿快速處治綜合技術(shù)，針對(duì)我國(guó)高速公路養(yǎng)護(hù)的實(shí)際需要，借鑒國(guó)際上公路檢測(cè)及維修技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，以落錘式彎沉儀（FWD）、探地雷達(dá)（GPR）無損檢測(cè)技術(shù)和高聚物注漿技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了高速公路非開挖維修技術(shù)的重大突破，開創(chuàng)了高速公路病害處治的新途徑，其中的“高分子聚合物注漿處治高速公路病害施工工法”被批準(zhǔn)為國(guó)家一級(jí)工法。本文主要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的基本原理、特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)、適用范圍和施工工藝，推廣應(yīng)用情況和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行闡述和分析。

1 高聚物注漿技術(shù)基本原理

1.1 高聚物注漿技術(shù)工作原理

（1）高聚物注漿技術(shù)采用的注漿材料為新型非水反應(yīng)類不敏感型自膨脹閉孔高分子聚合物，原材料為兩種預(yù)聚體液體。當(dāng)這兩種液體混合在一起時(shí)，即刻發(fā)生聚合反應(yīng)，膨脹并形成泡沫狀固體。

（2）注漿前，采用落錘式彎沉儀(FWD)或探地雷達(dá)(GPR)快速診斷路面病害，分層、分段檢測(cè)評(píng)價(jià)路面使用性能和病害情況，制定針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)維修方案。注漿后再進(jìn)行無損檢測(cè)，評(píng)價(jià)注漿效果。

（3）根據(jù)無損檢測(cè)結(jié)果，將注漿管下到路面病害位置，向其中注入兩種高聚物預(yù)聚體材料，材料迅速發(fā)生反應(yīng)，膨脹固化，達(dá)到填充脫空孔隙、排除積水、擠密壓實(shí)，治理病害的目的。

1.2 落錘式彎沉儀（FWD）

通過計(jì)算機(jī)控制下的液壓系統(tǒng)提升并下落一重錘，對(duì)路面施加脈沖荷載。載荷的大小通過改變錘重和提升高度可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)調(diào)整，并通過剛性圓盤作用到路面上。路面的變形由若干個(gè)傳感器測(cè)定。

由于FWD測(cè)速快，精度高，并較好地模擬了行車荷載的動(dòng)力作用，目前被認(rèn)為是較為理想的路面無損檢測(cè)設(shè)備。特別是FWD能夠準(zhǔn)確測(cè)定多點(diǎn)彎沉，從而為路面結(jié)構(gòu)反分析提供了基礎(chǔ)。

1.3 探地雷達(dá)檢測(cè)路面病害工作原理

探地雷達(dá)的工作原理是用無載波高速脈沖作為探測(cè)地下目標(biāo)的信號(hào)源，其脈沖參數(shù)可因目標(biāo)探測(cè)要求而選定。用寬帶天線將高速脈沖換成脈沖電磁波進(jìn)行輻射，一部分經(jīng)發(fā)射天線直接到達(dá)接收天線形成直達(dá)波，一部分進(jìn)入地下傳播。由于電磁波在不同電性、不同形態(tài)的介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、強(qiáng)度、波形均隨之變化，因而可根據(jù)測(cè)得的波的傳播時(shí)間、幅度和波形來判斷介質(zhì)的不同結(jié)構(gòu)特性與深度。

2 高聚物注漿技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

2.1 高聚物注漿技術(shù)的特點(diǎn)

（1）輕質(zhì)

材料非常輕，其密度不到水泥漿或?yàn)r青材料的10%。對(duì)本已存在軟弱問題的基層或底基層，材料所施加的荷載非常小。

（2）膨脹

高聚物材料的自由膨脹比可達(dá)20∶1，在其經(jīng)過之處可以填充任何脫空和裂縫，同時(shí)可以進(jìn)一步壓密和強(qiáng)化周圍的材料。

（3）早強(qiáng)

高聚物材料能夠迅速完成膨脹和固化，并且在15分鐘內(nèi)達(dá)到其最終強(qiáng)度的90%。材料具有良好的彈性和強(qiáng)度，特別是具有良好的抗拉強(qiáng)度，能夠滿足工程應(yīng)用的需要。

（4）防水

材料可以排除下層積水，并且在注漿時(shí)和注漿后都不受潮濕條件的影響。固化之后材料可以阻止水的進(jìn)一步滲透，對(duì)路面裂縫和接縫有良好的密封作用。

（5）耐久

材料穩(wěn)定性強(qiáng)，耐久性好。

（6）安全

材料在國(guó)內(nèi)外經(jīng)過了廣泛的試驗(yàn)，符合美國(guó)環(huán)保署和歐盟標(biāo)準(zhǔn)，呈惰性性質(zhì)。在周圍環(huán)境中呈中性，不危害環(huán)境，不污染土壤和水。材料不受霉菌和真菌的侵蝕。

（7）快速

注漿過程方便快捷，不需要養(yǎng)生，極大地縮短了施工時(shí)間。注漿后可以迅速開放交通，對(duì)交通干擾較小，這對(duì)于大交通量的干線道路是十分重要的。

（8）微損

注漿孔約16mm，對(duì)結(jié)構(gòu)基本無損壞。

（9）可控

注漿過程可以實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（10）多用

高聚物注漿技術(shù)可用于建筑物地基加固、地板沉降修復(fù)、道路及機(jī)場(chǎng)道面維修和橋梁、隧道以及堤壩等基礎(chǔ)設(shè)施維修加固。

2.2 高聚物注漿技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

大量工程的應(yīng)用效果表明，整合了先進(jìn)的無損檢測(cè)技術(shù)和高聚物注漿技術(shù)的高速公路病害處治高聚物注漿技術(shù)與傳統(tǒng)維修技術(shù)相比，具有三個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。

（1）根治病害

應(yīng)用FWD、GPR無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)路段進(jìn)行快速檢測(cè)，全面分析路基路面質(zhì)量狀況，科學(xué)診斷病害成因，在此基礎(chǔ)上采用高聚物注漿技術(shù)進(jìn)行針對(duì)性維修，達(dá)到根治病害的目的。

（2）節(jié)省造價(jià)、保護(hù)環(huán)境

采用高聚物注漿技術(shù)，一次注漿，多層修復(fù)，實(shí)現(xiàn)了維修范圍和維修工藝雙精細(xì)。與路面挖補(bǔ)方案相比，既節(jié)約材料、避免超挖、顯著節(jié)約維修費(fèi)用，又減少?gòu)U棄料有效保護(hù)環(huán)境。

（3）施工快捷

高聚物注漿施工效率高，而且不需要養(yǎng)生，從而大幅度節(jié)省工期，減少了交通干擾。

3 高聚物注漿技術(shù)適用范圍

高聚物注漿技術(shù)適用于高速公路、市政道路和機(jī)場(chǎng)道面脫空、沉陷、唧泥、強(qiáng)度不足等病害處理，包括：水泥混凝土路面脫空、唧漿、沉陷病害處治；剛性基層瀝青混凝土路面開裂、唧漿、基層松散和強(qiáng)度不足病害處治；路基壓實(shí)度不足、路面沉陷病害處治等。以無損檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的高速公路病害處治高聚物注漿技術(shù)如圖1所示。

圖1以無損檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的高速公路病害處治高聚物注漿技術(shù)

4 高聚物注漿技術(shù)工藝流程

高聚物注漿施工工藝流程如圖2所示。

圖2 高聚物注漿施工工藝流程圖

5 推廣應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)效益分析

2007年，原河南省交通廳、河南省科技廳以京港澳高速公路安陽至新鄉(xiāng)段為依托，聯(lián)合組織實(shí)施了高速公路快速檢測(cè)維修技術(shù)示范工程，共處治裂縫2.4萬條，維修面積達(dá)30萬m2。驗(yàn)收專家一致認(rèn)為示范工程是我國(guó)高速公路養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的重大實(shí)踐和成功范例。之后，陸續(xù)在各?。▍^(qū)）數(shù)十條高速公路應(yīng)用，累計(jì)修復(fù)病害面積達(dá)100萬m2。

2012年，在河北保定至天津、黃驊港至石家莊高速公路應(yīng)用，共處治基礎(chǔ)松散、脫空、開裂、不密實(shí)以及水損害唧泥等病害路面達(dá)1.5萬m2，效果良好。

測(cè)算結(jié)果顯示，采用高聚物注漿技術(shù)與傳統(tǒng)的開挖換填維修比較，等面積維修費(fèi)用節(jié)約67%，減少超挖面積大于20%，節(jié)省工期70%以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著；同時(shí)，還避免了開挖產(chǎn)生廢料，減少環(huán)境污染。

6 結(jié)語

高聚物注漿處治高速公路病害技術(shù)，具有快速、耐久、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高速公路“檢查無破損、維修不開挖”，具有顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益和較高的推廣價(jià)值。

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