毛翠榮

[摘要]地聚物注漿施工效率高，路基形成強(qiáng)度快，可大幅度節(jié)省工期，達(dá)到根治路面病害的目的。本文依托葉縣X027鄭莊至水閘段項(xiàng)目養(yǎng)護(hù)和大修工程，針對(duì)路面內(nèi)部裂縫及松散脫空類等其他隱蔽病害，進(jìn)行注漿開挖調(diào)查與路面病害檢測(cè)取證，通過X027路段地聚物注漿修復(fù)加固試驗(yàn)，驗(yàn)證地聚合物注漿技術(shù)的可行性和可靠性。

[關(guān)鍵詞]新型注漿材料；地聚合物；地聚合物注漿技術(shù)；公路病害快速修復(fù)；新技術(shù)應(yīng)用

文章編號(hào)：2095 - 4085（ 2018） 02 - 0075 - 03

快速暢通是公路的最大特征。在實(shí)施維修過程中，盡可能減少對(duì)公路交通的影響。但傳統(tǒng)的維修技術(shù)已經(jīng)難以適應(yīng)此要求，創(chuàng)新公路養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)已是公路維護(hù)關(guān)注的焦點(diǎn)。本文從葉縣X027鄭莊至水閘段項(xiàng)目試驗(yàn)路段病害檢測(cè)，地聚合物注漿修復(fù)實(shí)驗(yàn)人手來探討其在公路病害修復(fù)中的應(yīng)用。

1 應(yīng)用工程概況

河南省平頂山葉縣X027鄭莊至水閘段項(xiàng)目試驗(yàn)路段（以下簡(jiǎn)稱X027試驗(yàn)路段），全長(zhǎng)1.683km（ KO +000～ Kl +683），二級(jí)公路，路面寬度15m，瀝青混凝土路面；1984年鋪筑水泥混凝土路面，后于2013年局部進(jìn)行碎石化，加鋪瀝青混凝土路面，至今通車大約兩年，現(xiàn)納入城市路網(wǎng)范圍。X027路面結(jié)構(gòu)自上而下依次為9cm厚瀝青混凝土面層+25cm水泥混凝土面板（部分路段碎石化）+36cm厚石灰粉煤灰穩(wěn)定砂礫石基層。路面損壞主要以縱橫裂縫及龜裂為主，局部路面伴有車轍、沉陷、坑槽等病害，病害位置主要集中在行車道處，局部開挖后，發(fā)現(xiàn)基層下有膠泥狀軟弱層。需要對(duì)路段彎沉值大，道路結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，路基與基層薄弱，承載力不足問題進(jìn)行病害修復(fù)。

2 路面病害

2.1 路面病害檢測(cè)

X027路段進(jìn)行大修改造前進(jìn)行了GPR連續(xù)檢測(cè)，GPR圖譜分析與開挖取樣，由樣品PCI報(bào)告顯示層間粘結(jié)狀況較差現(xiàn)象普遍存在，不僅存在于面層與基層之間，而且存在于基層與底基層（路基）之間，而且存在基層或路基存在含水區(qū)域，嚴(yán)重影響路面結(jié)構(gòu)性能，如果不進(jìn)行有效處治，將會(huì)極大影響路面使用壽命。路面損壞狀況指數(shù)PCI見表l所示。

根據(jù)表1路面破損狀況評(píng)定該路段道路PCI指數(shù)檢測(cè)，其評(píng)價(jià)結(jié)果顯示PCI指數(shù)<60占比例41%，路面破損情況為差。依據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（ JTG Hl0 - 2009）與《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（ JTG H20 - 2007）的要求，對(duì)該路段病害進(jìn)行全面的人工路面調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示裂縫、車轍、龜裂、唧漿及承載力不足等病害是導(dǎo)致X027路面結(jié)構(gòu)層層間狀況欠佳的主要原因。

2.2 路面病害分析

由于葉縣X027路段病害分布較為集中，基本位于行車道處，因此，X027試驗(yàn)路段動(dòng)態(tài)彎沉值差異較大，基層穩(wěn)定性差。針對(duì)X027試驗(yàn)路面內(nèi)部裂縫及松散脫空類等其他隱蔽病害，應(yīng)用落錘式彎沉儀（ FWD）和探地雷達(dá)（GPR）進(jìn)行檢測(cè)（因其不在本章討論范圍，故不作具體分析），縱向每lOm -個(gè)測(cè)點(diǎn)，并結(jié)合鉆孔取芯分析，獲知路面結(jié)構(gòu)層層間狀況欠佳是導(dǎo)致路面裂縫、車轍、龜裂、唧漿及承載力不足等病害的主要原因。路面結(jié)構(gòu)層層間粘結(jié)質(zhì)量的不好，破壞了路面結(jié)構(gòu)的整體性，削弱了路面的承載能力。

2.3 注漿開挖調(diào)查與取證

為進(jìn)一步更加直觀地弄清X027路面結(jié)構(gòu)層層間狀況，采取向路面結(jié)構(gòu)層注射高聚物綠色漿液，待漿液凝固后通過開挖方式進(jìn)行調(diào)查，注漿開挖面積為3m×2.7m。圖1為注漿后現(xiàn)場(chǎng)開挖圖片。

X027路面開挖調(diào)查得到的路面各結(jié)構(gòu)層層間注漿材料分布情況及厚度，面層一基層層間則較大范圍內(nèi)存在注漿材料，且形成明顯層狀，厚度范圍為0～ 15mm；基層一底基層層間注漿材料連片存在，形成完整塊狀，厚度范圍為0～ 40mm。注漿開挖結(jié)果顯示，面層層間粘結(jié)狀況相對(duì)較好，而面層一基層層間與基層一底基層層間的粘結(jié)狀況則較差，這與前面的鉆芯調(diào)查結(jié)果基本一致。

3 地聚合物注漿加固修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 新型注漿材料

葉縣X027鄭莊至水閘段項(xiàng)目試驗(yàn)采用新型注漿材料——地聚合物。地聚合物注漿材料具有良好的彈性和強(qiáng)度，具有較好的抗拉強(qiáng)度。特別是注漿材料采用地聚合物注漿材料預(yù)混和預(yù)包裝的干混料，嚴(yán)格保證了注漿材料的質(zhì)量。該材料除了自身強(qiáng)度高，流動(dòng)度大，可注性好之外，還具有良好的黏結(jié)性，特別是黏結(jié)性能更為突出。通過向道路結(jié)構(gòu)體內(nèi)注射多組份高聚物材料、地聚合物材料漿液，填充結(jié)構(gòu)中的空隙，實(shí)現(xiàn)非開挖、快速、微創(chuàng)防治路面內(nèi)部病害。

3.2 快速注漿修復(fù)技術(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)X027試驗(yàn)路段路面病害的檢測(cè)分析，結(jié)合檢測(cè)路面類型和注漿前檢測(cè)結(jié)果設(shè)計(jì)地聚合物分層注漿方案。（1）先對(duì)于水泥混凝土路面采用板底注漿技術(shù)。（2）對(duì)于半剛性基層路面，采用基底注漿技術(shù)；對(duì)于基層松散半剛性基層和柔性基層路面，采用加載注漿技術(shù)。（3）對(duì)于路基病害，采用深部注漿技術(shù)。具體注漿方案設(shè)計(jì)如下。

3.2.1 其一板底注漿

板底注漿注漿孔布置沿行車方向分布，注漿孔距離板縫0. 25m。孔間距1.2～1.5m，橫向及縱向平均分配；板中均勻加密兩點(diǎn)，如遇到板斷裂，在裂縫處增加注漿孔，使薄弱基層得到補(bǔ)強(qiáng)形成較為完整的整體硬殼層。

3.2.2 其二基底加載注漿

對(duì)于X027試驗(yàn)路段基層松散的半剛性基層路面或柔性基層路面，通過基底注漿對(duì)路基加固是極為重要。為防止高聚物膨脹力將路面頂起，需要采用加載注漿，注漿孔距2. Om，排距2.Om，孔徑16mm，其中，兩側(cè)布孔主要在輪跡帶處，中間布孔位于行車道中心，路基與基層注漿孔交錯(cuò)分布。在基底注漿工藝的基礎(chǔ)上，在注漿孔上方路面施加附加的載荷。加載板尺寸1m×1m，中間有0.05m直徑圓孔，荷載不小于2000kg。加載時(shí)，要求注漿孔露出加載板中間圓孔，以便能夠注漿。

3.2.3 其三深部注漿

深部注漿注漿管置于基層中間，注漿孔直徑0.016m，鉆孔深至路基頂面。深部注漿適用于路基深部病害，具體深度根據(jù)結(jié)構(gòu)層情況確定。要根據(jù)檢測(cè)確定的路基病害位置注漿，避免缺陷路面冒漿及工作壓力的損失。

3.3 封孔、養(yǎng)生及彎沉檢測(cè)

注漿結(jié)束后，采用木塞封孔，清理注漿孔周圍溢出灑落的漿液；待漿液初凝后即可去除木塞，采用水泥砂漿抹平孔位。新型注漿材料養(yǎng)生2～4h后應(yīng)及時(shí)開放交通，便于恢復(fù)注漿過程中對(duì)路面產(chǎn)生的劈裂及隆起。封孔4h后，即可對(duì)灌漿前標(biāo)注點(diǎn)號(hào)的孔位進(jìn)行彎沉值檢測(cè)，并應(yīng)自始至終使用同車、同重量、同儀器、同等條件下對(duì)同一標(biāo)注點(diǎn)進(jìn)行彎沉值檢測(cè)，保證記錄的完整性，觀察注漿前后及強(qiáng)度形成的過程，積累經(jīng)驗(yàn)，有效提升二次注漿的成功率。

4 注漿效果分析

4.1 質(zhì)量評(píng)定

為了調(diào)查本路段通車路面的承載能力，本次選擇兩處代表路段進(jìn)行路面彎沉檢測(cè)，分別是KO+350～ KO +740段和KO +760～ Kl +350段，其中KO+350～ KO +740段路面出現(xiàn)縱橫裂縫及龜裂，局部路面伴有車轍、沉陷、坑槽等破壞，KO +760～ Kl+350段未出現(xiàn)明顯病害，檢測(cè)結(jié)果見表2所示。

本次實(shí)驗(yàn)需達(dá)到的效果為：針對(duì)病害處注漿后的結(jié)構(gòu)承載能力擬達(dá)到無明顯病害路面處的承載能力表2。

（1）注漿前后動(dòng)態(tài)彎沉檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析。注漿至養(yǎng)生期后對(duì)道路注漿前測(cè)量點(diǎn)位進(jìn)行貝克曼梁動(dòng)態(tài)彎沉復(fù)測(cè)，注漿前后動(dòng)態(tài)彎沉檢測(cè)結(jié)果對(duì)比見圖2所示。

據(jù)圖2檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析。1）注漿前對(duì)原路進(jìn)行承載力檢測(cè)，動(dòng)態(tài)彎沉平均值為41 （0. Olmm），統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明注漿前動(dòng)態(tài)彎沉值≥42（0.Olmm）測(cè)點(diǎn)占比39.1%。2）注漿后進(jìn)行承載力檢測(cè)。動(dòng)態(tài)彎沉平均值為24（0.Olmm），統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明注漿后測(cè)試動(dòng)態(tài)彎沉值均≤36（0.Olmm），3）注漿后動(dòng)態(tài)彎沉值與注漿前相比可降低13%～69%，

（2）彎沉檢測(cè)計(jì)算結(jié)果分析。注漿前后瀝青路面表面病害處新型注漿材料注漿后的動(dòng)態(tài)彎沉值均控制在36（0.Olmm）以下，代表彎沉值為35（0.Olmm）小于無病害完好路面的代表彎沉值37 （0.Olmm）；平均彎沉值較處治前降低了41. 460/0，標(biāo)準(zhǔn)差降低了46%，代表彎沉值降低了42%，表明新型注漿材料可大大提高路面的彎沉值，達(dá)到并超過現(xiàn)有無病害路面的承載能力。

4.2 探坑開挖效果分析

為檢測(cè)注漿后漿液在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的分布效果，實(shí)驗(yàn)采用探坑進(jìn)行觀測(cè)，具體如下。注漿養(yǎng)生3d后對(duì)沉陷位置樁號(hào)KO +360處進(jìn)行了探坑開挖，觀測(cè)注漿材料在結(jié)構(gòu)層內(nèi)的分布情況以及對(duì)病害處治效果，探坑開挖深度至路基（開挖深度90cm）。

分析注漿效果。1）舊水泥混凝土面層與上基層層間。探坑分層開挖至上基層頂面觀測(cè)到：上基層頂面發(fā)現(xiàn)裂縫，舊水泥混凝土面層與上基層層間有分布均勻的一層注漿材料，厚度約lcm，加固了層間結(jié)合的脫空部位；另外個(gè)別碎石化后或破碎舊水泥面板裂縫，也有注漿材料滲入，穩(wěn)定了舊水泥混凝土板塊，并可有效阻止雨水的下滲。2）上基層與下基層層間。分層開挖至下基層頂面觀測(cè)到：下基層頂面未發(fā)現(xiàn)裂縫，上基層與下基層層間有部分松散體，并有少量灰、白色注漿材料漿液滲入，可起到加固作用。3）下基層與路基間。分層開挖至路基頂面觀測(cè)到：路基頂面發(fā)現(xiàn)裂縫，處于潮濕狀態(tài)下的路基呈膠泥狀，注漿材料呈放射狀非均勻的分布在裂隙與松散土石周圍，潮濕未凝固；有效的填補(bǔ)裂隙、凝結(jié)固結(jié)松散層，起到加固、提高結(jié)構(gòu)層承載能力的效果，但原有路基含水量大，注漿材料形成強(qiáng)度相對(duì)較慢。注漿完成后7d在兩側(cè)車道中部各選取5處進(jìn)行復(fù)注，評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)取復(fù)注率≤30%為合格。

5 實(shí)驗(yàn)效果與總結(jié)

效果：根據(jù)交通量統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次約為：3 x106（次/車道），屬中等交通等級(jí)，計(jì)算后路面頂面交工驗(yàn)收彎沉值Ls= 28.1（0. Olmm），如注漿后加鋪9cm瀝青混凝土面層，原路面頂面交工驗(yàn)收彎沉值要求為L(zhǎng)s= 36.3 （0. Olmm），本次實(shí)驗(yàn)路段注漿后代表彎沉值為35（O.Olmm），滿足設(shè)計(jì)要求，因此，我們?cè)谠擁?xiàng)目中微創(chuàng)注漿技術(shù)的應(yīng)用是成功的。

6 結(jié)語

葉縣X027公路修復(fù)試用地聚合物壓密注漿技術(shù)實(shí)施加固，經(jīng)使用研究觀察，地聚合物注漿技術(shù)試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期目的，取得了良好的補(bǔ)強(qiáng)效果。地聚物注漿快速修復(fù)技術(shù)與傳統(tǒng)維修方法相比，具有一下社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。（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)上采用地聚物注漿技術(shù)進(jìn)行針對(duì)性維修，達(dá)到根治病害的目的。（2）施工快捷。地聚物注漿施工效率高，形成強(qiáng)度快，從而大幅度節(jié)省工期，減少了交通干擾。（3）保護(hù)環(huán)境。采用地聚物注漿技術(shù)，經(jīng)過權(quán)威部門檢驗(yàn)地聚物注漿材料是綠色無污染的，有利于環(huán)境保護(hù)。（4）節(jié)省造價(jià)。與灌縫、銑刨重鋪等方案相比，顯著節(jié)省工程造價(jià)。

參考文獻(xiàn)：

[1]季曉麗，陳榮，鐘世云.地聚合物注漿技術(shù)在道路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)市政工程，2011，（04）：25.

[2]季曉麗，陳榮，鐘世云.地聚合物注漿材料在治理橋頭跳車病害中的應(yīng)用[J].華東公路，2010，（04）：20.

[3]李會(huì)安（導(dǎo)師：張洪亮）.非開挖式地聚合物注漿技術(shù)研究與應(yīng)用[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)碩士論文，2015.

[4]胡婷（導(dǎo)師：胡國(guó)祥；杜峰）.高速公路瀝青路面半剛性基層預(yù)防性補(bǔ)強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].武漢：武漢工程大學(xué)碩士論文，2015：04.

[5]張旭芝，符飛躍，王星華，軟流塑淤泥質(zhì)地層劈裂注漿加固試驗(yàn)研究[J].地下空間，2003，（12）：30.

[6]李敢，張弘，梁木森，等.高聚物注漿在半剛性基層預(yù)防性補(bǔ)強(qiáng)中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2015.（11）：15.