武曉玲

(山丹縣交通規(guī)劃設(shè)計隊,甘肅 張掖 734100)

公路經(jīng)過長時間的通車運行,其瀝青路面難免出現(xiàn)一些病害,其中以裂縫最為常見,而且裂縫不斷發(fā)展還會形成更大規(guī)模和更嚴重的破壞。目前在公路養(yǎng)護針對裂縫病害最常用也是最有效的處理方法為灌縫。而為達到理想的灌縫效果,需根據(jù)工程實際情況對灌縫技術(shù)應(yīng)用進行深入探討。

1 工程概況

某公路路面采用40 cm后水穩(wěn)砂礫基層與18 cm厚瀝青面層。由于該段路基屬于高填方路基,在其外側(cè)設(shè)有擋墻,路堤施工時與擋墻銜接部位的部分未能壓實,導(dǎo)致通車后因受到自身重力及行車載荷持續(xù)作用使擋墻一側(cè)的路堤出現(xiàn)固結(jié)變形,引起不均勻沉降現(xiàn)象,最終在超車道的中部與緊急停車道處出現(xiàn)縱向開裂。經(jīng)取芯后可知,此處裂縫呈上窄下寬狀,已經(jīng)從面層與基層結(jié)構(gòu)中貫穿,且基層部位的裂縫寬度達到6 mm,導(dǎo)致基層結(jié)構(gòu)嚴重破碎。對此,經(jīng)研究決定采用灌縫的方法處治該裂縫。

2 灌縫材料設(shè)計

2.1 材料選擇

普通水泥砂漿主要由三部分組成,即水、砂、水泥,為保證漿體強度,在進行砂漿配置的過程中宜選擇PO42.5水泥;為盡可能減少或防止砂漿發(fā)生干縮,使砂漿有良好流動性,宜采用粒徑不超過0.3 mm,且含泥量不超過1%的細砂。另外,要想使砂漿有更好流動性及早期強度,減少干縮,還需要摻入一定量的減水劑與膨脹劑,其具體摻量根據(jù)實際情況確定。

2.2 評價指標確定

在灌縫中使用的砂漿除了要有足夠的強度,還要有良好流動性。如果強度不足,會使灌縫后路面強度無法得到有效提升;而流動性直接決定了砂漿可灌性質(zhì),當(dāng)流動性較強時,說明可灌性良好,但要注意流動性并非越高越好,以內(nèi)流動性過高可能導(dǎo)致離析、泌水。對此,按照7 d抗壓強度不低于10 MPa的要求,需將流動度控制在20～30 s以內(nèi)。

2.3 抗壓強度試驗

根據(jù)以往實踐經(jīng)驗可得到初始配合比,即水泥∶砂∶水∶膨脹劑∶減水劑=1∶0.35～0.70∶0.47～0.59∶0.16∶0.01。水灰比采用該范圍的中值,即0.53,測定不同砂灰比條件下砂漿抗壓強度。根據(jù)相關(guān)試驗結(jié)果可知,砂漿抗壓強度達到最大的砂灰比為0.49。

2.4 流動度試驗

出于對經(jīng)濟性的綜合考慮,需要在符合流動度要求的基礎(chǔ)上盡可能增加用砂量,流動度試驗結(jié)果如表1所示。

表1 流動度試驗結(jié)果

從表1數(shù)據(jù)可知,當(dāng)砂漿水灰比為0.59時,采用0.47～0.53的砂灰比可以使砂漿流動度達到施工要求,如果繼續(xù)增加水灰比,則很容易導(dǎo)致砂漿離析?；诖?建議將水灰比選定為0.59。

2.5 抗壓強度驗證

對流動度能夠達到要求的砂漿配合比實施抗壓強度試驗,參與試驗的砂灰比有四種,分別為0.47、0.50、0.53與0.56,砂漿水灰比采用推薦值,即0.59,按照這一水灰比分別制作不同的砂漿,并分別實施抗壓強度試驗,試驗結(jié)果如表2所示。

表2 抗壓強度試驗結(jié)果(水灰比:0.59)

從表2結(jié)果可以看出,抗壓強度達到最大的砂灰比為0.50?；诖丝蓪⑸皾{生產(chǎn)配合比確定為:水泥∶砂∶水∶膨脹劑∶減水劑=1∶0.50∶0.59∶0.16∶0.01。根據(jù)凝結(jié)時間試驗相關(guān)要求,通過實測可知該生產(chǎn)配合比對應(yīng)的凝結(jié)時間可滿足灌漿施工要求。

3 灌縫施工工藝

3.1 灌縫時機確定

灌縫要在天氣狀況良好的情況下進行,不可在雨天進行,否則雨水將對裂縫內(nèi)部空間造成影響,導(dǎo)致灌縫完成后的路面無法形成良好強度,同時在灌縫結(jié)束后的短期也不可有雨,為養(yǎng)生創(chuàng)造良好條件。時機的選擇決定了灌縫成敗,所以必須引起施工單位的重視[1]。

3.2 裂縫預(yù)處理

對裂縫進行預(yù)處理的目的在于確保之后的灌縫施工順利完成,所以預(yù)處理是決定灌縫能否取得理想效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié),如果預(yù)處理不到位,將有可能使?jié){液由于受到壓力作用導(dǎo)致溢出,不僅影響灌縫效果,還會造成資源浪費?；诖?應(yīng)先對裂縫的內(nèi)壁與周圍進行處理,清除灰塵與積水,然后利用密封膠封堵清理完成后的裂縫,期間確保密封膠到達縫底。此外,還要對取芯部位兩側(cè)存在的裂縫進行封堵,因為此處受到的壓力較大,在必要時可在孔洞兩側(cè)分別20 cm左右的位置使用環(huán)氧樹脂進行密封[2]。

3.3 鉆芯布孔

(1)孔徑確定與控制

對于在瀝青路面中使用的取芯機,其鉆頭規(guī)格主要有兩種,即110 mm與60 mm,相比之下,采用60 mm鉆頭進行取芯相對容易,且孔洞尺寸不大,無需使用過多的砂漿及環(huán)氧樹脂,更重要的是不會給原路面造成太大的破壞,因此在一般情況下應(yīng)優(yōu)先考慮使用60 mm鉆頭。

(2)孔深確定與控制

為了使注入的砂漿可以到達目標位置,孔深的確定要充分考慮裂縫內(nèi)部情況。如果裂縫并未引起土基開裂,則孔深到達上基層即可,而如果裂縫導(dǎo)致土基開裂,則孔深需要到達整個基層,即將整個基層貫穿[3]。

(3)孔位確定與控制

孔位一般沿裂縫分布方向在其中心進行布置。相鄰兩個鉆孔之間的距離大小對砂漿灌入能否達到飽滿有直接影響,如果鉆孔之間的距離過小,將除了會增加鉆孔方面的投入,還會對施工進度造成很大影響,造成浪費;而如果鉆孔之間的距離過大,將導(dǎo)致砂漿難以灌滿,使最終的灌縫效果大打折扣?；诖?本次制定了如下三種布孔方案:方案一:第一觀察孔和灌漿孔之間相距30 cm,第二觀察孔和灌漿孔之間相距50 cm;方案二:第一觀察孔和灌漿孔之間相距70 cm,第二觀察孔和灌漿孔之間相距100 cm;方案三:第一觀察孔和灌漿孔之間相距150 cm,第二觀察孔和灌漿孔之間相距200 cm[4]。

(4)孔洞清理

按照上述參數(shù)完成鉆孔操作后,及時將孔洞中存留的灰塵及積水清理干凈,此后還要借助高壓液化氣罐對于路表面相距10 cm的孔洞進行加熱,使其內(nèi)壁達到完全干燥。

3.4 設(shè)置封堵管

為了給灌漿創(chuàng)造便利條件,要在鉆孔完成后在孔內(nèi)設(shè)置封堵管,同時安裝支持拆卸能有效避免溢漿的封蓋。按照1∶1的比例對環(huán)氧樹脂與聚酰胺樹脂進行混合,將其攪拌均勻后立即涂抹在鉆孔的內(nèi)壁與封堵管處,然后把封堵管設(shè)置在鉆孔內(nèi),使其比路面略低,最后在鉆孔與封堵管之間形成的區(qū)域內(nèi)填入樹脂。

3.5 灌漿

對注漿管和封堵管進行連接,同時將灌漿機剛開始的注漿壓力設(shè)置為0.6 MPa。在灌漿開始后,應(yīng)對觀察孔實際狀態(tài)做動態(tài)觀察,如果發(fā)現(xiàn)漿液溢出,應(yīng)立即設(shè)置蓋板進行封堵,之后方可繼續(xù)灌漿。與此同時,經(jīng)常觀察裂縫中是否產(chǎn)生溢漿,如果發(fā)現(xiàn)溢漿,需立即開始卸壓,并將灌漿機關(guān)閉。施工中按照以上三種方案分別實施試驗性施工,經(jīng)實踐可得采用前兩種方案時漿液從觀察孔中溢出,說明這兩套方案的鉆孔間距設(shè)置的過小。按照方案三進行布孔,確定一定壓力條件下漿液可達到最遠距離,采用初始壓力開始灌漿后,很快壓力就停止變化,且漿液數(shù)量為減少,經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)無漿液溢處,對此,按照0.1 MPa的頻率提升灌漿壓力,在壓力數(shù)值達到1.0 MPa后,漿液數(shù)量開始減少,同時在與灌漿孔相距1.5 m的位置發(fā)現(xiàn)溢漿,此時立即對該觀察孔進行封堵,然后繼續(xù)提升灌漿壓力;在壓力升高至1.5 MPa后,漿液開始從裂縫中噴出,隨機立即停灌。在與灌漿孔相距2 m的位置并沒有出現(xiàn)溢漿,基于此,當(dāng)壓力為1.0～1.5 MPa時,6 mm寬裂縫單側(cè)砂漿灌入距離可以達到1.5～2.0 m。通過對上述流程的適當(dāng)重復(fù),可確定其它裂縫灌漿可達到的最遠距離[5]。

3.6 養(yǎng)生

在灌漿完成后,先將封堵管取出,為便于取出,可事先對封堵管進行加熱;將封堵管取出后,利用砂漿對形成的孔洞進行填補;在養(yǎng)生過程中應(yīng)做好交通控制,禁止任何車輛從灌漿區(qū)域上經(jīng)過,確保漿體材料良好硬化,在漿體形成足夠的強度后,才可正式開放路段的交通。在完成以上灌縫施工后,需在砂漿強度形成后選取芯樣,用于檢驗此次灌縫的效果。經(jīng)鉆芯檢驗可知,灌入的砂漿可以使基層結(jié)構(gòu)粘結(jié),對裂縫進行了根治,能有效避免新裂縫的產(chǎn)生,驗證了以上施工工藝的合理性與可行性。

3.7 裂縫預(yù)防措施

裂縫處理只是一個方面,更加重要的是在施工中預(yù)防裂縫的產(chǎn)生。為防止因路基發(fā)生橫向失穩(wěn)導(dǎo)致縱向裂縫產(chǎn)生,需要在路線設(shè)計過程中防止路線從洼地中穿過,包括分布在平原段上的局部洼地,也可以在路堤兩側(cè)通過工程處理將表面層的水流截斷,防止其流向路堤,同時輔以邊溝進一步加強排水[6]。在條件允許的情況下還可以設(shè)置深度較大的盲溝,使其和地面排水充分結(jié)合,也就是在邊溝的下方設(shè)置盲溝,使盲溝中的水排除到附近河流或溝渠,若附近沒有河溝等可以排水的地方,需要在路堤附近開挖集水池,防止自由水不斷滲流至路堤下層土體,最終杜絕縱向裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展。適當(dāng)增加設(shè)計深度,在進行路基設(shè)計的過程中,如路基處在坡面上,則雨雪很容易滲入到路堤邊部下地基的上部土層,導(dǎo)致路堤承載力大幅降低。如果上側(cè)邊部地基實際承載力大幅下降,將使上部路堤產(chǎn)生外傾式沉降,最終導(dǎo)致路面被掰開,產(chǎn)生縱向裂縫。對此需要在路堤上側(cè)坡面增設(shè)邊溝,防止表面水持續(xù)流向路堤,必要時還可設(shè)置深度更大的盲溝來截斷已經(jīng)進入到土層內(nèi)的自由水,以免這部分水順坡流進路堤下層地基[7]。另外,選擇合適的位置增設(shè)涵洞,直接將水引流至路堤的另外一側(cè)。如果路堤邊部沒有得到充分碾壓,導(dǎo)致實際密實度和路堤中部土層實際密度存在明顯差別,則在降雨后會有大量雨水通過路肩及邊坡表面進入,導(dǎo)致路堤邊部產(chǎn)生明顯的沉降,進而使路面邊緣出現(xiàn)縱向裂縫,對此要在施工中重視路堤邊部碾壓,確保橫向密實度達到均勻。只要路面產(chǎn)生裂縫,不論裂縫類型,都會為水的滲入提供通道,若層間水無法及時排除,則在車輛反復(fù)碾壓作用后,會導(dǎo)致混合料遭到嚴重沖刷,導(dǎo)致瀝青和石料之間剝離,引起坑槽和唧漿等病害。因此,只要路面出現(xiàn)裂縫,就必須采取灌縫等措施進行處理[8]。

4 結(jié) 論

(1)路面灌縫所用砂漿的配合比以路面實際情況為依據(jù)結(jié)合以往工程經(jīng)驗確定,本次施工所用砂漿的具體配比為:水泥∶砂∶水∶膨脹劑∶減水劑=1∶0.50∶0.59∶0.16∶0.01。

(2)裂縫灌縫處理施工工藝流程為:確定適宜的灌縫時機→對裂縫進行必要的預(yù)處理→鉆孔布置→設(shè)置封堵管→灌漿→養(yǎng)生。在以上工藝流程中,對裂縫進行必要的預(yù)處理和鉆孔布置是決定最終灌縫效果的關(guān)鍵工序。

(3)在大規(guī)模灌縫施工中,鉆孔直徑一般按60 mm控制,而鉆孔深度需根據(jù)裂縫破壞情況進入基層或到達土基。當(dāng)裂縫寬度為5～10 mm時,鉆孔之間的距離以3～10 m為宜;當(dāng)裂縫寬度超過10 mm時,鉆孔之間的距離以10～20 m為宜。對于灌漿壓力,要想達到理想的灌漿效果,需不低于1.0～1.5 MPa。