姚云杰 黃必洲

摘要：為了研究水泥路面板底脫空評(píng)價(jià)方法及壓漿處治工藝，文章依托某高速公路舊路改擴(kuò)建項(xiàng)目，采用落錘式彎沉儀進(jìn)行水泥混凝土路面板底脫空評(píng)價(jià)分析，并對(duì)壓漿材料配合比設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選，同時(shí)對(duì)壓漿處治方案及質(zhì)量控制檢測(cè)進(jìn)行探討。結(jié)果顯示：采用三級(jí)荷載進(jìn)行彎沉測(cè)試，以荷載-彎沉線性擬合截距絕對(duì)值≥40μm時(shí)判定為板底脫空具有較好的適用性;經(jīng)過五種配合比設(shè)計(jì)方案比選，選取方案一作為最終注漿材料的配合比設(shè)計(jì)方案;為減小行車荷載對(duì)孔內(nèi)漿體強(qiáng)度形成擾動(dòng)影響，建議封閉交通3d左右，由于項(xiàng)目所處廣西地區(qū)，封閉2d即可滿足通行要求;采用落錘式彎沉儀進(jìn)行三級(jí)加載，若荷載-彎沉擬合曲線截距<10μm，則可判定達(dá)到注漿效果，滿足后期加鋪質(zhì)量要求。工程實(shí)踐表明該評(píng)定方式可以較好地控制壓漿效果、保證脫空處治效果。

關(guān)鍵詞：道路工程;板底脫空;壓漿處治;落錘式彎沉儀;配合比設(shè)計(jì)

0 引言

水泥路面由于其高強(qiáng)度、高耐久性、長(zhǎng)使用壽命以及原材易得、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，目前仍較廣泛地應(yīng)用于各級(jí)公路建設(shè)。但水泥路面由于剛度相對(duì)較大，板體底層在行車荷載作用下易出現(xiàn)累積的塑性變形。有水條件下，荷載作用將使板體底部產(chǎn)生動(dòng)水壓力，進(jìn)而逐漸將與水泥板粘結(jié)的基層表面細(xì)集料沖刷，導(dǎo)致形成板底脫空損壞。板底脫空可使板體工作時(shí)類似于懸臂梁狀態(tài)，行車荷載極易使其板體發(fā)生破損，進(jìn)而影響行車舒適性乃至安全性，造成路面運(yùn)營(yíng)質(zhì)量降低。目前對(duì)于板底脫空評(píng)價(jià)，現(xiàn)行規(guī)范并無明確操作規(guī)程及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)研究結(jié)論也不盡統(tǒng)一，有必要對(duì)此進(jìn)行深入研究以制定統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[1-5]。水泥混凝土出現(xiàn)板底脫空病害時(shí)，相對(duì)更換板體，采用壓漿工藝可節(jié)省費(fèi)用達(dá)到2/3，具有較好的經(jīng)濟(jì)性，且壓漿工藝相對(duì)成熟，可有效保證修復(fù)板體質(zhì)量。對(duì)壓漿材料及其方案、質(zhì)量控制進(jìn)行探討對(duì)板底脫空處治具有重要作用[6-9]。

研究擬依托某高速公路舊路改擴(kuò)建項(xiàng)目，首先對(duì)板底脫空判定技術(shù)進(jìn)行分析并確定合適的評(píng)價(jià)方法，然后對(duì)壓漿材料配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行方案比選，并對(duì)壓漿方案及質(zhì)量控制檢測(cè)進(jìn)行探討，以為本項(xiàng)目及相關(guān)項(xiàng)目脫空評(píng)價(jià)與處治提供借鑒與參考。

1 工程概況

依托工程為某高速公路舊路改擴(kuò)建項(xiàng)目，改擴(kuò)建段落全長(zhǎng)96.025km。改擴(kuò)建項(xiàng)目中，舊水泥路面段長(zhǎng)76.652km，舊瀝青路面段長(zhǎng)19.373km。設(shè)計(jì)采用雙向四車道，設(shè)計(jì)時(shí)速為100km/h（部分段落80km/h）。其中，舊水泥路面改造長(zhǎng)度占項(xiàng)目全長(zhǎng)比例達(dá)到約80%。舊水泥路面處治主要包括：路基處治，破碎板更換，板底脫空灌漿，錯(cuò)臺(tái)打磨，水泥混凝土路面填縫料更換，橋梁、涵洞、隧道維修加固等。處治完成后加鋪瀝青混合料面層，以及相關(guān)交安、邊溝等附屬設(shè)施工程。其中，上述舊水泥路面處治項(xiàng)目中，板底脫空具有判別難度大、壓漿處治施工工藝要求相對(duì)較高的特點(diǎn)，因此舊水泥路面板底脫空評(píng)價(jià)及壓漿處治工藝為本項(xiàng)目重點(diǎn)控制項(xiàng)目之一。

2 板底脫空判定

對(duì)于水泥混凝土路面板體脫空判定，現(xiàn)行規(guī)范并無明確、統(tǒng)一的判定標(biāo)準(zhǔn)，本項(xiàng)目實(shí)施期間僅有以下規(guī)范對(duì)板底脫空進(jìn)行了相關(guān)表述：

（1）《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范（JTJ073.1-2001）》對(duì)板底脫空有簡(jiǎn)要表述：采用5.4m貝克曼梁進(jìn)行板底脫空評(píng)定，當(dāng)板角彎沉值≥20（0.01mm）時(shí)可判定該板體存在脫空現(xiàn)象。該方法簡(jiǎn)單易行，可操作性強(qiáng)，但需采用專用加載測(cè)量且所需檢測(cè)配合人員較多。同時(shí)該方法判定指標(biāo)相對(duì)簡(jiǎn)單，并未考慮不同下承層對(duì)彎沉影響，判定準(zhǔn)確性有待考量。

（2）《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD40-2011）》說明可使用落錘式彎沉儀進(jìn)行板底脫空評(píng)定。采用落錘式彎沉儀多級(jí)荷載進(jìn)行加載檢測(cè)，但具體如何評(píng)定并無明確操作規(guī)程及評(píng)價(jià)體系。該方法由于采用全自動(dòng)落錘式彎沉儀，具有操作方便、快速、測(cè)值精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，但相關(guān)操作規(guī)程及評(píng)定指標(biāo)仍需根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行制定。

（3）另外，也有文獻(xiàn)及工程實(shí)例顯示可采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行水泥混凝土路面脫空檢測(cè)。該方法理論技術(shù)完備，已在路基巖溶探測(cè)等地質(zhì)勘探領(lǐng)域取得了較好的應(yīng)用效果。但該法對(duì)操作人員要求相對(duì)較高，且采用該法進(jìn)行水泥混凝土路面板底脫空評(píng)價(jià)工作量較大，導(dǎo)致評(píng)價(jià)效率較低，因此該法目前僅適用于關(guān)鍵性工程領(lǐng)域。

綜合上述各檢測(cè)方法優(yōu)缺點(diǎn)，項(xiàng)目采用落錘式彎沉儀進(jìn)行水泥混凝土路面板底脫空評(píng)價(jià)，具體操作規(guī)程為：

（1）測(cè)試前對(duì)測(cè)試區(qū)域進(jìn)行簡(jiǎn)單清掃，避免松散顆粒對(duì)落錘式彎沉儀承載板及傳感器產(chǎn)生影響。

（2）將落錘式彎沉儀承載板放置于板角，距離縱、橫縫距離應(yīng)≤20cm。具體布置要求如圖1所示。

（3）采用三級(jí)荷載進(jìn)行彎沉測(cè)試（本項(xiàng)目采用6t-8t-10t三級(jí)加載）。測(cè)試時(shí)，每個(gè)荷載下落錘錘擊4次，取后三次均值作為該級(jí)荷載測(cè)定值。為減小溫度對(duì)檢測(cè)的影響，應(yīng)在陰天進(jìn)行測(cè)試。

（4）測(cè)試完成后，對(duì)三級(jí)荷載進(jìn)行荷載-彎沉數(shù)據(jù)線性擬合。綜合其他項(xiàng)目工程實(shí)踐，本項(xiàng)目以當(dāng)擬合截距絕對(duì)值≥40μm時(shí)，判定為板底脫空（見圖2）。

經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，依托工程采用上述操作規(guī)程及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)具有較好的適用性，可作為全線推廣使用。

3 壓漿材料配合比設(shè)計(jì)比選

為了保證注漿材料具有較高的強(qiáng)度、較好的流動(dòng)性及較小的收縮性，通過前期探索試驗(yàn)，選取5種配合比設(shè)計(jì)方案進(jìn)行試驗(yàn)比選，具體方案設(shè)計(jì)如表1所示。

對(duì)上述各方案進(jìn)行坍落度、凝結(jié)時(shí)間等基本性能指標(biāo)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下頁(yè)表2～4所示。

由表2～4分析可知：

（1）方案三、方案四凝結(jié)時(shí)間較大，不利于注漿過程的及時(shí)凝固與穩(wěn)定，且二者坍落度較小，流動(dòng)性相對(duì)較差，不利于漿體材料在脫空區(qū)內(nèi)部的自由流動(dòng)。

（2）方案五由于沒有摻加粉煤灰及硅灰，較方案一、方案二具有較高的早期強(qiáng)度，但各方案后期強(qiáng)度（14d之后）基本相同。

（3）相較其他各方案，僅方案一、方案四具有良好的膨脹性能，其中方案一膨脹性最佳。

綜上分析，方案一具有較短的凝結(jié)時(shí)間、較高的抗壓強(qiáng)度、優(yōu)異的膨脹性能，因此選取方案一作為最終注漿材料的配合比設(shè)計(jì)方案。

4 板底脫空壓漿方案及質(zhì)量檢測(cè)

4.1 壓漿處治關(guān)鍵工藝

（1）采用落錘式彎沉儀確定板底脫空位置后，根據(jù)注漿板底分布按單車道、雙車道分別進(jìn)行布孔設(shè)置（見圖3），必要時(shí)可根據(jù)脫空嚴(yán)重程度增加或減少注漿孔數(shù)量。按上述標(biāo)號(hào)布孔順序進(jìn)行鉆孔、注漿作業(yè)，其中標(biāo)號(hào)“①”表示脫空區(qū)域較大或病害較嚴(yán)重板角區(qū)域。為保證注漿效果，鉆孔直徑應(yīng)與灌漿嘴直徑保持一致，一般可采用50mm鉆頭。

[JZ][XCXM7-32.TIF;%112%112][TS（][HT5"H][JZ]圖3 水泥混凝土板體注漿布孔設(shè)置圖[TS）]

（2）為保證注漿效率，在確定脫空位置后，應(yīng)提前將注漿孔鉆取完成，并使用空壓機(jī)將孔內(nèi)鉆孔廢屑及雜物吹出，然后采用泡沫對(duì)鉆孔進(jìn)行封堵，以保證注漿孔內(nèi)部的潔凈與干燥。

（3）壓漿作業(yè)應(yīng)采用專用灌漿泵進(jìn)行，其應(yīng)首先對(duì)脫空區(qū)域較大或病害較嚴(yán)重布孔點(diǎn)進(jìn)行注漿。灌漿過程中，應(yīng)保證壓力在1.5MPa以上。壓漿時(shí)若漿液從未注漿鉆孔冒出，應(yīng)采用專用防堵塞封堵。注漿完成后取出且該孔可不進(jìn)行二次注漿。壓漿完成后，應(yīng)采用高強(qiáng)砂漿封堵。

（4）壓漿作業(yè)完成后，為減小行車荷載對(duì)孔內(nèi)漿體強(qiáng)度形成擾動(dòng)影響，建議封閉交通3d左右。由于項(xiàng)目所處廣西地區(qū)，氣溫相對(duì)較高，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，封閉2d即可滿足通行要求。

4.2 質(zhì)量檢測(cè)

各參建方嚴(yán)格執(zhí)行自檢、抽檢程序，其中施工單位在進(jìn)行壓漿作業(yè)時(shí)，應(yīng)檢測(cè)各原材料質(zhì)量及配比，同時(shí)制作7cm×7cm×7cm立方體試件，并進(jìn)行7d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，保證7d抗壓強(qiáng)度≥3MPa。若強(qiáng)度檢測(cè)出現(xiàn)不合格，應(yīng)溯源追蹤壓漿使用段落，進(jìn)行重新注漿或換板處理。

齡期達(dá)到后，為檢測(cè)注漿質(zhì)量是否符合要求，通過各方前期試驗(yàn)及論證，采取如下方式進(jìn)行評(píng)定：采用落錘式彎沉儀進(jìn)行三級(jí)加載，若荷載-彎沉擬合曲線截距<10μm，則可判定達(dá)到注漿效果，滿足后期加鋪質(zhì)量要求。上述評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)也作為驗(yàn)收質(zhì)量要求。工程實(shí)踐表明該評(píng)定方式可以較好地控制壓漿效果、保證脫空處治效果。

5 結(jié)語(yǔ)

本文依托某高速公路舊路改擴(kuò)建項(xiàng)目，首先對(duì)板底脫空判定技術(shù)進(jìn)行分析并確定了合適的評(píng)價(jià)方法，然后對(duì)壓漿材料配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行方案比選，并對(duì)壓漿處治方案及質(zhì)量控制檢測(cè)進(jìn)行探討，得出如下結(jié)論：

（1）采用三級(jí)荷載進(jìn)行彎沉測(cè)試（本項(xiàng)目采用6t-8t-10t三級(jí)加載），對(duì)三級(jí)荷載進(jìn)行荷載-彎沉數(shù)據(jù)線性擬合，當(dāng)擬合截距絕對(duì)值≥40μm時(shí)，判定為板底脫空。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，依托工程采用該評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)具有較好的適用性，可全線推廣使用。

（2）經(jīng)過五種配合比設(shè)計(jì)方案比選，綜合分析各性能指標(biāo)，方案一具有較短的凝結(jié)時(shí)間、較高的抗壓強(qiáng)度、優(yōu)異的膨脹性能，因此選取方案一作為最終注漿材料的配合比設(shè)計(jì)方案。

（3）壓漿作業(yè)完成后，為減小行車荷載對(duì)孔內(nèi)漿體強(qiáng)度形成擾動(dòng)影響，建議封閉交通3d左右。由于項(xiàng)目處于廣西地區(qū)，氣溫相對(duì)較高，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，封閉2d即可滿足通行要求。

（4）采用落錘式彎沉儀進(jìn)行三級(jí)加載，若荷載-彎沉擬合曲線截距<10μm，則可判定達(dá)到注漿效果，滿足后期加鋪質(zhì)量要求。工程實(shí)踐表明該評(píng)定方式可以較好地控制壓漿效果、保證脫空處治效果。

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