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        微裂再生注漿加固技術(shù)在舊水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用

        2017-11-01 12:32:35吳超凡方德銘張培旭
        福建交通科技 2017年5期
        關(guān)鍵詞:混凝土檢測(cè)

        ■吳超凡 方德銘 張培旭

        (1.西安長(zhǎng)大公路養(yǎng)護(hù)有限公司,西安 710000; 2.福建省公路局,福州 350004;3.福州市公路局,福州 350002)

        微裂再生注漿加固技術(shù)在舊水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用

        ■吳超凡1方德銘2張培旭3

        (1.西安長(zhǎng)大公路養(yǎng)護(hù)有限公司,西安 710000; 2.福建省公路局,福州 350004;3.福州市公路局,福州 350002)

        舊水泥混凝土路面微裂式再生加固技術(shù)結(jié)合了碎石化和打裂壓穩(wěn)兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了舊水泥路面微裂式破碎后板塊 “斜向開(kāi)裂、裂而不碎、契合良好”,微裂后進(jìn)行路面彎沉與雷達(dá)檢測(cè),針對(duì)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)或路基的具體層位病害,有針對(duì)性地采用路面或路基地聚合物注漿材料加固,提高瀝青加鋪層使用壽命。

        舊水泥混凝土路面 微裂式再生 地聚合物注漿加固 混凝土寬縫修復(fù)

        1 工程概況

        S305福清段(K53+000~K55+000)公路等級(jí)為二級(jí)公路,雙向四車(chē)道水泥路面,兩側(cè)為非機(jī)動(dòng)車(chē)道及人行道,路面寬度22.5m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)路況調(diào)查該路段左右兩幅破碎板率差異較大,其中左幅以重載車(chē)輛通行為主,路面出現(xiàn)嚴(yán)重破損,左幅部分段落1類(lèi)板破碎板率達(dá)到20%以上,具體路面調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表1;右幅以回程空車(chē)為主,路況較好。根據(jù)交通量調(diào)查結(jié)果,該段路面設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道上累計(jì)當(dāng)量軸次:2.587×107,為特重交通等級(jí)。于2014年10月對(duì)左幅舊水泥混凝土路面采用微裂式破碎再生加固后,直接加鋪瀝青混凝土面層,旨在探討舊水泥混凝土路面微裂式破碎再生配合注漿加固技術(shù)的可靠性。

        表1 K53+000~K55+000段左幅路面路面調(diào)查結(jié)果總體評(píng)價(jià)表

        2 微裂式破碎再生加固技術(shù)

        舊水泥路面破碎化施工技術(shù),目前國(guó)內(nèi)常用兩種方法,一種是碎石化,另一種是打裂壓穩(wěn),目的都是防止瀝青加鋪層出現(xiàn)反射裂縫。兩種處理方案各有優(yōu)缺點(diǎn),其中碎石化后加鋪的瀝青路面基本無(wú)反射裂縫,但強(qiáng)度損失較大,容易出現(xiàn)車(chē)轍、網(wǎng)裂、沉陷等病害;打裂壓穩(wěn)強(qiáng)度損失相對(duì)較小,但難以完全消除板底脫空,且板塊塊度較大,容易出現(xiàn)“蹺蹺板”式剪切型瀝青加鋪層反射裂縫。

        水泥路面微裂式再生技術(shù)則是結(jié)合了碎石化和打裂壓穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn),克服兩者的缺點(diǎn),并對(duì)原有路面結(jié)構(gòu)層和路基病害進(jìn)行加固處理,然后對(duì)路表寬縫病害予以處理,最終實(shí)現(xiàn)水泥面板微裂式后達(dá)到“裂而不碎,穩(wěn)而粗糙”的效果,施工步驟如下:

        2.1 水泥面板微裂式破碎

        微裂式破碎再生技術(shù),首先采用專(zhuān)用微裂式破碎設(shè)備(如圖1所示)進(jìn)行舊水泥路面微裂式破碎,使水泥板內(nèi)部形成各方向均勻分布的細(xì)小裂紋,且處于完全契合的嵌鎖狀態(tài),表面塊度在5cm~30cm之間,表面塊體面積不大于0.1m2,舊水泥面板破碎越嚴(yán)重,要求微裂后的路面塊度越小,最終達(dá)到微裂后的面板“斜向開(kāi)裂、裂而不碎、契合良好”。

        2.2 水泥面板微裂后檢測(cè)與注漿加固

        水泥路面破碎后進(jìn)行逐板檢測(cè),如塊度不滿足要求,繼續(xù)微裂式破碎,再進(jìn)行彎沉檢測(cè)。針對(duì)彎沉較大位置再采用雷達(dá)檢測(cè),分析判定水泥路面微裂式破碎后承載能力不足的具體原因,究竟是路面結(jié)構(gòu)層脫空、松散,還是路基承載能力不足;對(duì)路基承載能力不足或路面結(jié)構(gòu)層脫空的采用地聚合物注漿材料進(jìn)行加固,通過(guò)注漿專(zhuān)用設(shè)備,在壓力條件下,將流動(dòng)性高、滲透性強(qiáng)的地聚合物注漿材料注入微細(xì)空隙中,排除層間水分、空氣,填充層間空隙,補(bǔ)強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度,具體材料指標(biāo)如表2所示。通過(guò)注漿加固,水泥路面微裂式破碎后的承載能力達(dá)到設(shè)計(jì)要求,若局部仍未能達(dá)到要求,則需采用其他方式予以處治。

        圖1 微裂式破碎設(shè)備施工現(xiàn)場(chǎng)

        表2 地聚合物注漿材料性能技術(shù)指標(biāo)

        2.3 路表病害處理與加鋪

        水泥路面微裂式破碎加固后,對(duì)個(gè)別破碎板縫寬大于5cm、縫深大于5cm的V型槽,采用彈性混凝土進(jìn)行修復(fù),其它位置表面清掃干凈后噴灑粘層油,即可加鋪瀝青混凝土面層。

        圖2 微裂后表面效果

        3 S305福清段水泥路面微裂式加固應(yīng)用

        3.1 水泥路面微裂式破碎

        針對(duì)S305福清段水泥路面的結(jié)構(gòu)形式,采用66KJ的微裂式破碎設(shè)備,從中部向兩側(cè)進(jìn)行微裂式破碎,破碎后的表面如圖2所示,在非開(kāi)裂位置取芯,發(fā)現(xiàn)路表未開(kāi)裂位置,內(nèi)部也產(chǎn)生斜向開(kāi)裂,具體如圖3所示。

        3.2 微裂式破碎后檢測(cè)與注漿加固

        圖3 微裂縫斜向分布在結(jié)構(gòu)層內(nèi)部

        對(duì)微裂碎石化后的水泥混凝土路面所有板塊進(jìn)行FWD彎沉檢測(cè),每個(gè)板塊檢測(cè)頻率為4個(gè)板角和1個(gè)板中,共計(jì)5個(gè)點(diǎn)位。針對(duì)板塊彎沉值異常部位輔以探地雷達(dá)檢測(cè),診斷出究竟是路面結(jié)構(gòu)內(nèi)病害還是路基病害,具體檢測(cè)如圖4、圖5所示。

        通過(guò)FWD彎沉檢測(cè)和探地雷達(dá)輔助檢測(cè),數(shù)據(jù)分析、比較,分別指出水泥路面結(jié)構(gòu)層病害或路基病害的位置后,采用地聚合物注漿材料,經(jīng)注漿泵通過(guò)注漿管及花管注入道路路床和路面結(jié)構(gòu)層中。聚合物注漿材料在壓力條件下,注入微細(xì)空隙中,排除層間水分、空氣,填充層間空隙,使路面各結(jié)構(gòu)層連接為一個(gè)整體,從而消除路面、路基結(jié)構(gòu)內(nèi)病害,提高路面結(jié)構(gòu)承載能力。

        注漿養(yǎng)生3d后,項(xiàng)目業(yè)主和監(jiān)理單位檢測(cè)中心對(duì)注漿后板塊進(jìn)行動(dòng)態(tài)彎沉檢測(cè)及探地雷達(dá)檢測(cè),結(jié)果表明注漿后水泥路面彎沉平均值為20.10(0.01mm),代表值為30.84(0.01mm),滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求,注漿前后彎沉值對(duì)比曲線圖如圖7、圖8及圖9所示。

        圖4 動(dòng)態(tài)彎沉檢測(cè)

        圖5 探地雷達(dá)檢測(cè)

        圖6 地聚合物注漿施工

        圖8 左2車(chē)道注漿前后彎沉值對(duì)比曲線圖

        圖9 左3車(chē)道注漿前后彎沉值對(duì)比曲線圖

        3.3 路表病害處理

        微裂式破碎再生與地聚物注漿加固補(bǔ)強(qiáng)滿足要求后,對(duì)個(gè)別破碎板塊縫隙過(guò)寬或破碎再生甭邊(裂縫寬度大于5cm、深度大于5cm)位置,通過(guò)清理縫間的泥砂,采用彈性混凝土進(jìn)行修復(fù),避免了泥砂形成的層間薄弱環(huán)節(jié),也彌補(bǔ)了后續(xù)瀝青面層在該處碾壓不實(shí),提高了寬縫兩側(cè)荷載傳遞能力。

        圖10 典型寬縫病害

        3.4 微裂后路表處治技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

        (1)利用試驗(yàn)、檢測(cè)對(duì)施工工程質(zhì)量進(jìn)行控制;自檢小組把住現(xiàn)場(chǎng)自檢關(guān);施工班組把好每道工序關(guān)。

        (2)寬縫里的泥砂應(yīng)敲散、剝離,用鼓風(fēng)機(jī)將浮土、雜物全部清除,保持寬縫底部干燥。在清理寬縫的過(guò)程中,將縫周?chē)顒?dòng)的小碎塊挖掉,清理干凈。

        (3)彈性混凝土施工工序:寬縫表面撒布一層粘層油→攤鋪彈性混凝土→碾壓成型。

        (4)彈性混凝土松鋪系數(shù)1.3,壓實(shí)設(shè)備采用小型振動(dòng)壓路機(jī)。當(dāng)碾壓時(shí)出現(xiàn)粘輪現(xiàn)象時(shí),在碾輪上少量灑水。

        圖11 微裂后寬縫修復(fù)

        (5)壓實(shí)成型后的路面做好早期養(yǎng)護(hù),并封閉交通2~6h。

        (6)寬縫修補(bǔ)施工選擇在干燥和較熱的季節(jié),并在雨季前及日最高溫度低于15℃到來(lái)以前半個(gè)月結(jié)束。合理安排好后序工藝流程,寬縫修補(bǔ)完成要及時(shí)進(jìn)行面層瀝青攤鋪。

        4 試驗(yàn)段觀測(cè)

        2017年4月對(duì)該水泥路面微裂式再生加固后的表面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察,通車(chē)運(yùn)營(yíng)兩年多后瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)良好,表面沒(méi)有反射裂縫、推移等病害。

        5 結(jié)論

        水泥混凝土路面微裂式再生加固在S305福清段應(yīng)用結(jié)果表明:

        (1)水泥混凝土路面微裂式破碎后,路表較為粗糙,防止了瀝青加鋪層出現(xiàn)推移破壞,板塊微裂式破碎處治達(dá)到預(yù)期要求,瀝青加鋪層未出現(xiàn)反射裂縫。

        (2)水泥混凝土路面微裂式再生后,針對(duì)局部彎沉較大的位置,采用路基加固型或結(jié)構(gòu)層加固型的地聚合物注漿加固處治,路面剛度達(dá)到設(shè)計(jì)要求,瀝青加鋪層未出現(xiàn)局部沉陷或網(wǎng)裂病害。

        (3)水泥混凝土路面微裂式再生加固后,針對(duì)路表的寬縫等缺陷,采用彈性混凝土進(jìn)行處治,瀝青加鋪層未出現(xiàn)局部病害。

        圖12 瀝青面層攤鋪

        綜合以上的處治效果,以及水泥混凝土路面微裂式再生加固處治在國(guó)內(nèi)多條公路應(yīng)用結(jié)果表明,水泥路面微裂式再生加固處治技術(shù)能夠達(dá)到防止加鋪層出現(xiàn)反射裂縫、推移、沉陷、網(wǎng)裂等病害,是一項(xiàng)較好的水泥路面改造處治技術(shù),值得大規(guī)模推廣使用。

        [1]楊雪冬.路面破碎技術(shù)在舊水泥路面改造中的應(yīng)用 [J].黑龍江科技信息,2013(27).

        [2]陳松健.舊水泥混凝土板的破碎技術(shù)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化 ,2010(19.

        [3]銀力,李麗民.混凝土路面改造的破碎技術(shù)[J].建筑機(jī)械,2008(23).

        [4]吳東杰,吳超凡.水泥混凝土路面微裂式破碎技術(shù)在S308修武至焦作改建工程應(yīng)用[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版).

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