余小晴

（江西贛粵高速公路股份有限公司,江西 南昌 330025）

0 引言

半剛性基層路面是我國(guó)高等級(jí)公路普遍使用的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，但在長(zhǎng)時(shí)間受干濕和凍融循環(huán)及反復(fù)荷載等環(huán)境因素作用，半剛性基層材料的強(qiáng)度、彈性模量會(huì)因疲勞破壞而逐漸衰減，產(chǎn)生大量裂縫[1-3]。同時(shí)因缺乏合理的排水系統(tǒng)，大多數(shù)水從裂縫中滲入道路結(jié)構(gòu)，受到行車(chē)荷載持續(xù)作用，產(chǎn)生劇烈的動(dòng)態(tài)水壓，最終導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)邊緣磨損[4-6]。目前常用的高聚合物注漿只能填充結(jié)構(gòu)層的空洞，無(wú)法固結(jié)層間松散物，封水作用較為明顯，結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)作用不大，且存在成本較高、施工現(xiàn)場(chǎng)難以控制等問(wèn)題[7-8]；而水泥漿液存在滲透性差、早期強(qiáng)度不足、后期干縮大等問(wèn)題[9-10]。綜上可知，急需研究一種成本適中、施工便捷、力學(xué)性能優(yōu)異的半剛性基層裂縫微創(chuàng)注漿修復(fù)技術(shù)，對(duì)恢復(fù)路面結(jié)構(gòu)整體性，降低養(yǎng)護(hù)施工對(duì)公眾出行的影響，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程應(yīng)用價(jià)值[11]。

因此，該文依托實(shí)體工程，研究有機(jī)注漿材料施工設(shè)備及注漿修補(bǔ)工藝，明確施工參數(shù)。在修復(fù)工作完成后，對(duì)修復(fù)效果進(jìn)行工后評(píng)估，從而完成了有機(jī)注漿材料半剛性基層裂縫的無(wú)挖掘修復(fù)工作，為道路維護(hù)提供了新的思考方向。

1 工程概況

彭湖高速公路雙向四車(chē)道設(shè)計(jì)，路基寬24.5 m，設(shè)計(jì)時(shí)速80 km/h，主線長(zhǎng)度約51.83 km。自建成運(yùn)營(yíng)至今13 年，路面經(jīng)過(guò)自然沉降、車(chē)輛荷載、老化等不利因素影響，路面裂縫發(fā)展較為明顯，已經(jīng)對(duì)路面的正常使用造成不利影響。為營(yíng)造良好的高速通行形象，保證路面運(yùn)營(yíng)安全，需對(duì)現(xiàn)有高速公路路面出現(xiàn)的裂縫情況進(jìn)行有效的養(yǎng)護(hù)處理。

裂縫病害注漿段落位于彭湖高速上行K25+720～K26+592，彭湖高速下行K61+992～K60+304，段落總長(zhǎng)2 560 m，裂縫總長(zhǎng)1 592.4 m。

2 非開(kāi)挖式注漿修補(bǔ)施工工藝研究

2.1 布孔方式及注漿方案的選擇

非開(kāi)挖修補(bǔ)技術(shù)主要包括布孔和注漿[12]。該文根據(jù)半剛性基層的破損狀況及路表病害情況確定孔位布局方式及鉆孔深度，以確保處治效果。其中布孔方式主要分為“梅花樁形”“Z 字形”及“I 字形”三種，主要示意圖及優(yōu)缺點(diǎn)如表1 所示。

表1 布孔方式

因裂縫發(fā)展深度及層位不同，需針對(duì)面層裂縫及基層裂縫進(jìn)行分層注漿，確保裂縫由下自上一體式修復(fù)[13]。擬對(duì)面層裂縫采用淺層打孔方式，打孔深度為8～10 cm，基層裂縫采用深層打孔方式，打孔深度為40～45 cm，面層打孔與基層打孔可交替進(jìn)行，保證裂縫注漿修復(fù)效果。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，選擇三種長(zhǎng)度注漿管，即在瀝青面層表面、深入面層與基層分層處、深入基層內(nèi)部一定深度。其中梅花樁形布孔方式方案因注漿深度較淺，易出現(xiàn)漿液無(wú)法完全到達(dá)基層病害位置的情況，同時(shí)注漿壓力釋放在瀝青面層，會(huì)導(dǎo)致路面拱起。為達(dá)到修復(fù)最佳效果，通過(guò)比選“Z 字形”和“I 字形”布孔方式方案差異性，可選擇合適注漿管長(zhǎng)度進(jìn)行注漿，既能有效處治基層裂縫及病害，又可減少施工控制難度。

但為了減少對(duì)路面的破壞，應(yīng)盡量選?。? cm 的鉆孔，建議孔徑為1.5～2 cm。此外，注漿過(guò)程應(yīng)選擇不同的注漿壓力、攪拌速率進(jìn)行注漿試驗(yàn)，通過(guò)施工狀況、注漿時(shí)間、注漿量及后期的注漿效果確定施工關(guān)鍵參數(shù)。

2.2 改性聚氨酯注漿材料要求

該文通過(guò)雙組份灌漿進(jìn)行注漿配比，A 組成分主要材料為復(fù)合多元醇、催化劑、穩(wěn)泡劑以及增強(qiáng)劑，其中多元醇的比例為m多元醇與1m多元醇2的比值為4 ∶1，催化劑用量為3.2%，增強(qiáng)劑用量為8%，B 組成分為固化劑PAPI-2，且A 組分與B 組分的比值為1 ∶1，灌漿設(shè)備為改裝聚氨酯注漿機(jī)，具體技術(shù)指標(biāo)如表2 所示。

表2 改性聚氨酯技術(shù)指標(biāo)

2.3 路面裂縫注漿施工工藝

路面裂縫注漿施工工藝如下所述：

（1）選擇I 字形布孔方式，并確定相鄰孔之間的距離為50 cm。

（2）使用直徑為20 mm 的鉆孔設(shè)備，將鉆孔垂直地鉆至基層末端40 cm 處，并在鉆孔過(guò)程中使用吸塵器清除粉塵。

（3）清孔時(shí)，使用氣槍進(jìn)行孔洞清理，確保孔洞內(nèi)部無(wú)殘留塵土；清孔后，將PVC 管和金屬連接管組成注漿導(dǎo)管，并將其插入鉆孔中夯實(shí)至露出地表5～6 cm，以確保與路面連接緊密。

（4）注漿結(jié)束后，拔出注漿導(dǎo)管并立即采用軟木塞封孔穩(wěn)壓，防止?jié){液溢出。

（5）清掃路面溢出的樹(shù)脂材料，使用冷補(bǔ)料修復(fù)道路鉆孔的破損，恢復(fù)路面原狀。

3 注漿工藝優(yōu)化

3.1 優(yōu)化方案

由于道路各層粘合性能較差，注漿過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)注漿液進(jìn)入層間結(jié)構(gòu)后并未有效修復(fù)裂痕情況，還易對(duì)道路表面層造成干擾，導(dǎo)致路面凸起影響注漿修復(fù)工作效果。因此，該文通過(guò)研發(fā)高壓封閉部件打入基層結(jié)構(gòu)，可直接對(duì)層次性的裂縫進(jìn)行灌漿修復(fù)，從而防止灌漿液直接流入層間。

通過(guò)采集巖心樣本，發(fā)現(xiàn)巖心樣本顯示下層的裂縫被注漿材料充分填充，有效地解決了注漿材料無(wú)法灌入下層裂縫的弊端，裂縫的修復(fù)結(jié)果明顯。

3.2 質(zhì)量控制措施

（1）現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆孔過(guò)程中，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔數(shù)量，以及深度進(jìn)行檢查，若不滿(mǎn)足要求，需進(jìn)行二次鉆孔[14]。

（2）嚴(yán)格報(bào)告程序，實(shí)施監(jiān)理旁站制度，施工過(guò)程中監(jiān)理全程跟蹤監(jiān)督[15]。

（3）注漿過(guò)程中，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)注漿壓力以及注漿進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，確保壓漿整體質(zhì)量滿(mǎn)足技術(shù)要求。

（4）質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定實(shí)測(cè)項(xiàng)目孔[16]。

具體實(shí)測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)要求如表3 所示。

表3 實(shí)測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)要求

4 工后評(píng)價(jià)

4.1 取芯檢測(cè)

為進(jìn)一步判斷注漿修補(bǔ)情況，采用路面鉆孔取芯對(duì)裂縫修復(fù)情況進(jìn)行驗(yàn)證，在兩個(gè)注漿孔之間進(jìn)行取芯或是臨近注漿孔取芯[17]。該次注漿共縱縫32 條，單車(chē)道橫縫182 條，隨機(jī)共取26 個(gè)芯樣。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，裂縫處的病害類(lèi)型有面層裂縫、面層不密實(shí)、層間不良、基層裂縫和基層松散，取芯情況如表4 所示。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，總體修復(fù)率約98.7%，裂縫修復(fù)率約96.2%。

表4 芯樣統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4.2 彎沉檢測(cè)

采用彎沉儀對(duì)15 處裂縫處以及距離裂縫20 cm 處的彎沉值進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果如圖1～2 所示。從圖可以看出，裂縫處注漿后彎沉值均有所降低，裂縫處的下降幅度平均值為22.9%，裂縫旁彎沉下降幅度為17.9%，可見(jiàn)注漿材料填充裂縫間隙后，能夠明顯提升路面模量，有效恢復(fù)路表強(qiáng)度，且對(duì)裂縫附近一定范圍內(nèi)的路表強(qiáng)度也有所提升；且當(dāng)裂縫處彎沉值＜15（0.01 mm）時(shí)，彎沉變化較小，因此采用彎沉對(duì)裂縫注漿效果進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)更加關(guān)注彎沉＞15（0.01 mm）的變化情況。

圖1 裂縫處注漿前后彎沉值對(duì)比

圖2 裂縫旁20 cm 彎沉值與彎沉下降率

5 結(jié)語(yǔ)

該文通過(guò)對(duì)彭湖高速公路開(kāi)挖式注漿修補(bǔ)施工工藝進(jìn)行研究，并基于取芯進(jìn)行工后評(píng)價(jià)，得到以下結(jié)論：

（1）經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，提出了對(duì)注漿材料的技術(shù)要求、布孔原則、現(xiàn)場(chǎng)施工工序、控制條件和注意事項(xiàng)等，并提出了注漿施工工藝。

（2）通過(guò)取芯檢測(cè)可知整體注漿修補(bǔ)裂縫效果較好，注漿材料均填充了裂縫、面層不密實(shí)、基層松散和層間不良等病害，有效恢復(fù)路面模量，提升路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，裂縫處病害的總體修復(fù)率約98.7%，裂縫修復(fù)率約96.2%。

（3）利用彎沉儀對(duì)修復(fù)效果進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)裂縫處的下降幅度均值為22.9%，裂縫旁彎沉下降幅度為17.9%。注漿材料填充裂縫間隙后，能夠明顯提升路面模量，有效恢復(fù)路表強(qiáng)度，且當(dāng)采用彎沉對(duì)裂縫注漿效果進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)更加關(guān)注彎沉＞15（0.01 mm）的變化情況。