張立志

(山西省公路局大同分局,山西 大同 037006)

1 半剛性基層裂縫檢測(cè)及修補(bǔ)技術(shù)

1.1 裂縫檢測(cè)技術(shù)

鉆芯法:根據(jù)現(xiàn)行《路基路面試驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定,采取現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣的方式,確定公路路面裂縫情況。此種檢測(cè)方式操作較為簡(jiǎn)便,但存在一定的破壞性,且檢測(cè)結(jié)果存在較大局限性。尤其當(dāng)?shù)缆坊鶎哟嬖诎宓酌摽杖毕輹r(shí),該方法無(wú)法適用。

探地雷達(dá)(GPR)檢測(cè):該檢測(cè)方式可在不破壞道路結(jié)構(gòu)的情況下完成道路裂縫檢測(cè),其工作原理主要是通過電磁波在不同介質(zhì)中的反射,根據(jù)接收到的回波信號(hào),利用數(shù)字化反演技術(shù)完成檢測(cè)對(duì)象演示成像,并獲得裂縫深度、寬度等相關(guān)信息,進(jìn)而完成半剛性基層裂縫檢測(cè)。

落錘式彎沉儀(PFWD)檢測(cè):由于行車荷載及外部環(huán)境作用,道路結(jié)構(gòu)達(dá)到承載極限時(shí),會(huì)產(chǎn)生各種質(zhì)量病害。因此,在道路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大規(guī)模破壞前,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修處理,以有效確保其使用性能。通過落錘式彎沉儀可有效模擬行車荷載作用,獲得道路結(jié)構(gòu)加載狀態(tài)下的彎沉盆數(shù)據(jù),能夠全面反應(yīng)道路結(jié)構(gòu)破損情況,具有測(cè)速快、無(wú)破損、準(zhǔn)確性高等優(yōu)勢(shì),在道路維護(hù)工程中應(yīng)用廣泛。

1.2 半剛性基層裂縫修補(bǔ)技術(shù)

(1)薄層罩面技術(shù)。該技術(shù)主要用于處理較為輕微的路面裂縫。其基本原理是通過在道路表面加鋪瀝青薄層對(duì)裂縫進(jìn)行處治,可有效提升道路平整度和路用性能。

(2)功能性維修加固。主要是通過在道路面層下方增設(shè)密封層,以有效增強(qiáng)道路結(jié)構(gòu)整體性、連續(xù)性,提高路面承載能力和防水性能,從根本上抑制基層裂縫產(chǎn)生。

(3)灌漿修復(fù)。根據(jù)施工工藝不同,灌漿修復(fù)技術(shù)又分為靜壓灌漿和高壓灌漿兩種方式。

2 工程概況

某公路工程采用半剛性基層瀝青鋪裝,由于行車荷載及環(huán)境因素影響,其道路表面出現(xiàn)大規(guī)模裂縫病害,嚴(yán)重降低道路路用性能,縮短使用壽命,亟需進(jìn)行維護(hù)處理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,選取1 km裂縫嚴(yán)重路段作為試驗(yàn)段進(jìn)行檢測(cè)分析,通過探地雷達(dá)等檢測(cè)設(shè)備對(duì)道路裂縫實(shí)施全面檢測(cè),其檢測(cè)結(jié)果如表1所示。注漿修補(bǔ)主要針對(duì)基層開裂產(chǎn)生的反射裂縫,因此選取深度達(dá)到基層位置的裂縫進(jìn)行注漿加固。

表1 試驗(yàn)段裂縫檢測(cè)數(shù)據(jù)

3 注漿材料及設(shè)備

3.1 注漿材料

漿體配比設(shè)計(jì):采用A、B兩種漿體進(jìn)行灌注。其中A漿體主要材料為勻泡劑、增韌劑、催化劑及多復(fù)合元醇等;增韌劑、催化劑配比分別為8%和3.2%,多復(fù)合元醇中多元醇1與多元醇2比例為80∶20。

B漿體主要材料為PAPI-2型固化劑。實(shí)際灌注時(shí),A、B兩種漿體比重為100∶85,其相關(guān)性能指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

3.2 注漿機(jī)械

施工設(shè)備:大功率發(fā)電機(jī)1臺(tái)、空壓機(jī)1臺(tái)、注漿機(jī)1臺(tái)、鉆孔機(jī)1臺(tái)、重卡汽車1輛;大力鉗、保護(hù)管、PVC管若干。

輔助工具:電鎬、洋鎬、小鏟、錐桶、卡尺等。

4 半剛性基層裂縫注漿修補(bǔ)技術(shù)要點(diǎn)

4.1 工藝流程

半剛性基層裂縫注漿修補(bǔ)工藝流程如下圖1所示。

圖1 基層裂縫修補(bǔ)注漿技術(shù)工藝流程

4.2 布孔及鉆孔

注漿孔布設(shè)原則:結(jié)合探地雷達(dá)實(shí)際檢測(cè)情況,準(zhǔn)確確定裂縫分布區(qū)域,并合理劃分各注漿孔注漿范圍,確保注漿孔布置的科學(xué)性、合理性,最大限度提高注漿修復(fù)質(zhì)量,通常沿裂縫方向0.5 m間距設(shè)置多道注漿孔。

鉆孔要點(diǎn):采用強(qiáng)度高、質(zhì)量好的鉆頭進(jìn)行鉆孔施工,嚴(yán)格控制孔徑和孔深,確保滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。結(jié)合試驗(yàn)段檢測(cè)數(shù)據(jù)及以往經(jīng)驗(yàn),通常選用規(guī)格為φ20 mm的鉆頭,鉆孔深度為40 cm,確保到達(dá)上基層底部位置。

4.3 清孔

鉆孔完成后,應(yīng)采用性能優(yōu)良的吸塵設(shè)備將鉆孔內(nèi)鉆渣及雜物清理干凈,并通過特制長(zhǎng)嘴高壓空氣泵進(jìn)行二次清孔處理,確保注漿孔暢通無(wú)阻,最大限度保證注漿修補(bǔ)質(zhì)量。

4.4 預(yù)埋注漿導(dǎo)管

注漿管主要包括鋼管和PVC管兩部分。注漿孔清孔完成后,先在孔內(nèi)埋設(shè)長(zhǎng)度為100 mm的PVC管道,注漿時(shí),通過PVC管將漿體引流至基層部位,避免漿液由面層裂縫流出。

待PVC管道埋設(shè)完成后,在進(jìn)行鋼管安裝,通過錘擊方式將鋼管埋入路面,并保證與地面完全接觸,達(dá)到封閉和穩(wěn)壓的目的。

4.5 注漿

結(jié)合注漿材料性能及配比情況,科學(xué)確定注漿壓力,通常為1.0～1.5 MPa,持續(xù)穩(wěn)壓2 min,最大限度保證漿體密實(shí)度。

注漿時(shí)應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)注漿孔狀況,看漿液是否流出,通常以漿液外流作為注漿完成的標(biāo)志;注漿完成后應(yīng)密切關(guān)注注漿設(shè)備壓力表數(shù)值,在壓力值歸零前嚴(yán)禁拆除接頭卡扣,防止發(fā)生安全事故。

4.6 穩(wěn)壓封孔

為避免漿液由注漿管上方移除,確保其完全填充至基層間隙,通過大型扁咀鉗將鋼管固定,待穩(wěn)壓注漿2 min后再3將鋼管拔除,并采用錐形封孔塞封堵注漿孔,持續(xù)5～7 min后將其拆除。

4.7 養(yǎng)生及恢復(fù)交通

待封孔塞拆除后,對(duì)注漿路段進(jìn)行全面清理,并通過冷補(bǔ)方式將鉆孔封閉,最后在公路表面均勻涂刷改性乳化瀝青,將路面恢復(fù)原狀,待乳化瀝青完全破乳后方可開放交通;需特別注意的是,注漿完成后,注漿路段應(yīng)采取封閉管控,嚴(yán)禁所有車輛、行人通行,待養(yǎng)生2h后,且經(jīng)檢測(cè)道路力學(xué)性能滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求后方能允許后續(xù)施工。

4.8 驗(yàn)收項(xiàng)目及要求

鉆孔檢查。鉆孔完成后應(yīng)對(duì)孔深、孔徑、數(shù)量及布設(shè)位置等進(jìn)行全面檢查,確保滿足設(shè)計(jì)要求,若達(dá)不到要求應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施,必要時(shí)應(yīng)重新鉆孔。

鉆孔施工過程中,施工方應(yīng)安排專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)和監(jiān)督,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆孔質(zhì)量,確保滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求;注漿時(shí),嚴(yán)格控制注漿速率及穩(wěn)壓時(shí)間,保證注漿密實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。

4.9 質(zhì)量及環(huán)保保證措施

半剛性基層裂縫修復(fù)過程,需重視質(zhì)量控制、環(huán)境保護(hù),以提升項(xiàng)目建設(shè)的社會(huì)效益。

(1)在對(duì)建筑材料進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí),必須嚴(yán)格按照各項(xiàng)指標(biāo),對(duì)原材料的品質(zhì)和規(guī)格進(jìn)行全面的檢驗(yàn),務(wù)必選用質(zhì)量有保障的產(chǎn)品。加強(qiáng)原材料的入場(chǎng)檢驗(yàn),嚴(yán)格審核入場(chǎng)原材料的出廠憑證,嚴(yán)格按照原材料試驗(yàn)規(guī)程和技術(shù)規(guī)范的要求,對(duì)每一批次的材質(zhì)合規(guī)性進(jìn)行核查,定期進(jìn)行抽樣,嚴(yán)禁不合格的產(chǎn)品進(jìn)入施工場(chǎng)地,以保證工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

(2)建立和完善的質(zhì)量管理制度,設(shè)立包括總工程師,技術(shù)員,現(xiàn)場(chǎng)施工員、專業(yè)技術(shù)小組組長(zhǎng)組成的技術(shù)隊(duì)伍,合理分工,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,提高技術(shù)交底的工作效率。

(3)健全質(zhì)量管理制度,加強(qiáng)監(jiān)理人的責(zé)任意識(shí);嚴(yán)格按照質(zhì)量管理的要求進(jìn)行建筑質(zhì)量檢查,關(guān)鍵施工環(huán)節(jié),質(zhì)檢工程師要對(duì)其進(jìn)行全程旁觀,并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的指導(dǎo),以保證其質(zhì)量。

(4)在工程施工中,質(zhì)量檢驗(yàn)人員要加強(qiáng)施工過程的控制,對(duì)不合格施工工序,要及時(shí)制止,在施工過程中,質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)要加強(qiáng)旁站巡視。

(5)保證作業(yè)場(chǎng)地的作業(yè)面和周圍環(huán)境的清潔衛(wèi)生,并對(duì)廢棄物料、污染物等進(jìn)行及時(shí)的回收和處置;在施工場(chǎng)地內(nèi)應(yīng)設(shè)立專用垃圾堆放區(qū),并有專人負(fù)責(zé)對(duì)垃圾的堆放管理,定期用運(yùn)輸車將其運(yùn)到指定地點(diǎn),卸貨時(shí)應(yīng)保持車輛的平穩(wěn)性,嚴(yán)禁隨意丟棄。

(6)根據(jù)本工程的具體情況,設(shè)計(jì)出合理的環(huán)境保護(hù)措施,并對(duì)其進(jìn)行靈活的調(diào)整。建筑企業(yè)應(yīng)主動(dòng)學(xué)習(xí)有關(guān)環(huán)境保護(hù)的最新法律、法規(guī),并在施工管理中營(yíng)造良好的綠色施工環(huán)境。

5 工后檢測(cè)與評(píng)定

5.1 雷達(dá)探測(cè)

注漿完成后,通過探地雷達(dá)對(duì)注漿效果實(shí)施綜合分析及評(píng)定,其具體結(jié)果如下。

(1)注漿前后該公路工程半剛性基層路面裂縫分布狀況;豎向方框表示裂縫存在的具體形式,注漿前,裂縫內(nèi)存在大量氣體,由于氣體介質(zhì)與固體介質(zhì)介電常數(shù)存在顯著差異,探地雷達(dá)會(huì)產(chǎn)生極為顯著的檢測(cè)信號(hào),形成色彩較重的圖像。

(2)注漿后,因漿體充滿縫隙,將內(nèi)部氣體全部排出,使裂縫位置介電常數(shù)基本相同,進(jìn)而使探測(cè)雷達(dá)信號(hào)減弱,生成色彩較淺的圖像。

(3)注漿前,半剛性基層結(jié)構(gòu)處于破碎、松散狀態(tài),其密實(shí)度較低,存在較多空隙,橫向方框內(nèi)雷達(dá)信號(hào)強(qiáng)烈,且雜亂無(wú)章;注漿后橫向方框內(nèi)信號(hào)明顯減弱,表明同類材料介電常數(shù)較為接近,充分證明漿液已完全填充基層裂縫。

5.2 取芯及室內(nèi)評(píng)價(jià)

(1)注漿結(jié)束后,采用橫縫法在注漿區(qū)域鉆取直徑為150 mm、長(zhǎng)度為400 mm的芯樣,確保深度達(dá)到上基層底部。通過芯樣檢測(cè)發(fā)現(xiàn),漿體材料將基層、面層、基底瀝青混凝土牢固固結(jié)形成整體,進(jìn)而全面增強(qiáng)半剛性基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。

(2)根據(jù)施工設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),將芯樣制成高度為15 cm的標(biāo)準(zhǔn)試件,通過劈裂試驗(yàn)測(cè)得試件劈裂強(qiáng)度。結(jié)果顯示:公路工程面層及碎石基層結(jié)構(gòu)注漿修復(fù)后,其劈裂強(qiáng)度分別為1.31 MPa和1.123 MPa。

(3)經(jīng)注漿加固后的半剛性基層芯樣劈裂強(qiáng)度為1.13 MPa,其破壞位置位于基層完整部位,充分表明采用注漿修復(fù)對(duì)半剛性基層裂縫處理具有顯著效果,且注漿修復(fù)后基層強(qiáng)度顯著高于原基層瀝青混凝土強(qiáng)度;道路面層部位芯樣強(qiáng)度為1.31 MPa,主要是由于瀝青材料具有較強(qiáng)的抗劈裂性能。通過劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)證明:注漿修復(fù)技術(shù)能有效處理半剛性基層裂縫問題,通過注漿加固基層、面層、基底瀝青混凝土牢固固結(jié)成一個(gè)整體,使半剛性基層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性顯著增大,修復(fù)效果顯著。

6 結(jié) 論

綜上所述,結(jié)合某公路工程裂縫具體狀況,采用非開挖基層方式對(duì)半剛性基層實(shí)施注漿修復(fù)。根據(jù)試驗(yàn)段注漿修復(fù)試驗(yàn),確定了注漿材料配比及設(shè)備參數(shù),并提出了裂縫注漿修補(bǔ)技術(shù)要點(diǎn)。通過探地雷達(dá)及鉆芯取樣等方法對(duì)注漿修復(fù)效果進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)定,得出如下結(jié)論。

(1)經(jīng)高壓注漿修復(fù),漿體材料通過注漿孔與裂縫填充至基層空隙,將基底瀝青混凝土、基層、面層牢固固結(jié)形成整體,顯著提高基層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和整體性。

(2)通過劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)?zāi)軌蚩闯?有機(jī)漿體材料可與半剛性基層牢固結(jié)合,形成整體結(jié)構(gòu),增強(qiáng)基層承載性能,其劈裂強(qiáng)度高達(dá)1.13 MPa,顯著高于原基層瀝青混凝土強(qiáng)度,充分表明注漿修復(fù)技術(shù)對(duì)半剛性基層裂縫處理效果顯著,值得推廣應(yīng)用。