灌浆技术在水泥混凝土路面维修中的应用

2013-08-15张传旺

山西建筑 2013年12期

张传旺

(襄汾县交通运输局，山西襄汾 041500)

我国很多公路路面施工材料是采用水泥混凝土材料，在全国所有公路类型中所占比例较大［1］。水泥混凝土路面特点包括:受温度条件影响不大、强度高、具有的刚度较大、公路能正常使用较长时间等特点。缺点:路面存在较多接缝处理，支撑重量力度不够，对于外界压力敏感性较强，因此容易出现裂缝、路面脱空以及唧泥现象等情况，最终造成公路路面损坏。因此，采取有效措施预防及修补路面唧泥、裂缝情况以及脱空等病害，做好路面养护处理工作，帮助延长水泥混凝土公路的使用时间，对于提高农村公路通行水平有着非常重要的实际意义。

1 公路病害成因

农村水泥混凝土公路路面发生裂痕、唧泥以及路面脱空情况，会造成公路断板或是路面开裂。出现这些公路损害情况的影响因素包括:1)施工操作中的质量控制;2)公路基层自身质量和基层组成情况;3)通行车辆普遍出现超载。近年来，公路路面施工中通常是采用稳定类型集料作为基层施工材料，这些材料具有的弹性模量明显小于与混凝土材料路面所具有的弹性模量。因此，在反复承受超大荷载作用下，路面下垫层结构会出现塑性变形，这类变形情况不断累积，从而出现混凝土面板结构脱离路面基层结构，使基层和面板结构这两者间出现细小缝隙，最终造成路面沉降、开裂以及脱空。另一方面，外界湿度和温度不断发生改变，混凝土板结构中温度分布表现为非线形，造成面板发生向下翘曲，或者是向上翘曲现象，从而加快了公路基层与混凝土面板之间的分离。如果发生裂缝现象，一旦没能及时进行路面养护，遇到雨天时雨水就会通过裂缝流进公路基层，大量雨水侵入然后聚集在一起就出现积水区域。在车辆反复通行过程中，会对路面产生外界压力，使积水区和基层细料不断发生相互作用，从而形成泥浆并通过路面缝隙部位渗出形成唧泥。

2 明确脱空板块的方法

明确脱空板块的方法有:1)弯沉测定方法;2)人工观察方法。其中弯沉测定方法是通过检测板角弯沉数值，若检测所得数值大于某规定限值，就说明这板块存在脱空情况［2］。采用人工观察是否出现脱空，是利用肉眼查看路面接缝、唧泥以及开裂情况，然后进行评估板块是否出现脱空现象。当雨天过后路面出现唧泥现象，或者是可以在检测过程中让一辆大型装货车辆从路面行驶通过，如果感应到路面板块发生竖向位移，则判定为混凝土板块发生脱空现象。采用这种方法不足之处就是科学依据不强，主管判断占据主要部分，有时会出现判断错误情况。还可以采用锤击板角部位，通过听音来辨别有没有出现脱空情况。尽管如此，还是存在一些部位不能通过肉眼检查得出，此时应采用弯沉仪器设备来帮助测定脱空部位。先将水泥混凝土公路路面荷载最差部位处出现横向及竖向开裂位置的附近某一点充当检测点，选择两台BZZ-100型轴载测定车以及长杆长为5.4 m的弯沉仪器。并将检测点划分成主测点和副测点，规定车辆正常行驶方向作为前方，主测点应定在横向开裂部位前方约10 cm位置，然后增加卸载，放置一台弯沉仪器。副测点位置定在横向裂缝后方约10 cm位置，不增加荷载作用，此处也放置弯沉仪。两台弯沉仪均放置完成后，根据前进方向进行右轮测试，而且右轮距离竖向裂缝长度为30 cm。使测定车背离测点位置匀速行驶，车速为5 km/h。按照双指标控制方法，主测点检测出的弯沉值超过了0.2 mm，另一方面主测点和副测点两个检测值之差超过0.06 mm，则认为板块存在脱空情况。

3 灌浆技术原理

原有水泥混凝土公路设计原理中，是将混凝土板块当作弹性薄板，具有的挠度比较小，事先假设路面板块与公路地基不出现脱空现象。水泥混凝土面板属于准脆性建筑类型材料，具有的弯拉强度相对来说比较小，出现的抗压强度也比较高。当面板不出现问题时，板块均匀作用在地基上，每一处荷载作用，面板所受应力值都不大。若发生脱空情况，板角位置因为失去地基支撑，在外界荷载作用下(汽车行驶)板块中会出现超大剪应力，产生的弯拉应力也较大，使弯拉强度数值超过一定限定值而造成路面受到破坏。灌浆技术是通过施加一定压力在注浆管上，均匀将浆液注入公路路面下垫层，或是灌入面板底部空隙中，达到填补缝隙的作用。另一方面，还能将空隙部位中的空气及积水排出，使浆液占据了原先出现空隙的位置，然后一定时间后浆液变硬，从而获得强度良好的板块。

4 浆液材料以及压浆设备选择

选用的压浆及施工设备包括:压浆泵设备、钻孔机、发电设备以及胀卡头工具、灰浆搅拌设备等，应该按照灌浆材料差异以及管路长度等条件来确定压浆泵压力值。当灌浆材料选用粉煤灰和水泥材料时，压浆泵的最初压力应选择2.0 MPa。灌浆材料加入细砂材料时，初始压力值可以进行适当提高。选用压浆管直径为60 mm，排浆管直径为50 mm。采用搅拌效率达到6 m3/h，而且搅拌轴可以达到70 r/min转速的灰浆搅拌机。作为压浆施工重要工具的胀卡头，其是水泥混凝土板块与压浆管相互连接的中间介质，应选择内部直径大小为38 mm，外部直径大小为107 mm的胀卡头。通常灌浆材料是由细砂、水以及水泥材料、外掺剂以及粉煤灰材料构成。由于灌浆材料质量好坏会对灌浆效果造成直接影响，因此应该通过相关实验来帮助确定灌浆选料。实验过程中将浆液制作成一定体积大小的试件，采用标准养护方法进行养护7 d，然后测定该试件抗压强度，如果强度超过5.0 MPa则说明灌浆配料良好［3］。

5 施工工艺

首先将灌浆设备安装完成，然后检查设备能否正常工作，最后布置好孔位。按照不同板块的弯沉、破坏程度，明确需要进行施工灌浆加固的路面板块及大小。通常情况下，一块板布能布置4个～5个孔，明确孔所在位置之后应该在路面板块上作好记号。把钻孔设备放在孔位上，启动钻机设备，查看钻头旋转方向正确且在转动过程中有水渗出，此时才可以进行钻孔操作。钻头直径与灌注嘴直径大小相同，孔深达到基层内部2 cm～3 cm，选用海绵吸出孔内积水，然后使胀卡头安装在孔位上，确保胀卡头稳固。应选择从下沉程度严重的部位开始灌浆，采用由远及近，从大到小的灌浆顺序。使灌浆设备喷嘴放进钻孔内部，然后做好孔口封闭工作预防出现浆液从孔口周围渗出。开启灌浆机，使压力泵产生的压力逐渐增大达到2 MPa～3 MPa，然后开始进行灌浆操作。等到出现浆液从板块四周或是其他孔位流出时，表示板块下方缝隙已被灌满完成。此时减小压力泵的压强后，放置3 min～6 min，然后提起喷嘴即刻使用木塞塞住塞孔，避免浆液渗出。待浆液实现初凝之后可以拔出木塞，最后选用10号砂浆进行封孔，然后抹平。采用相同的施工方法对其他路面板块进行灌浆施工。完成全部灌浆工作之后7 d，进行检测主测点和副测点这两个检测点的弯沉数值，当两者数值之差小于设计规定弯沉数值时，表明灌浆效果良好。