高水速凝注浆技术在高速公路路面开裂处理中的应用

【摘要】目前沥青路面开裂的主要原因可分为三大类：即荷载型裂缝、非荷载裂缝及沉降裂缝。由于沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的，因此，处理时应找准原因采取针对性的处理措施。本文结合安徽山区某高速公路路面开裂原因分析，并根据其现有道路现场的实际情况提出处理措施，为其他类似工程路面开裂处理提供一定参考。

【关键词】路面开裂；沥青路面；处理措施；高水速凝注浆

1.设计情况

1.1路基

本段山区高速公路路线穿越斜坡洼地，地形横坡较陡，路基设计时根据其地形特点采用分离式高低路基，路基右侧设置重力式路堤挡墙，墙顶最大填土高度为8.0米，路基填料来源于左侧路堑挖方碎石土。

1.2路面

本段山区高速公路路面类型为沥青混凝土，总厚度74cm，其结构型式为：4cm细粒式沥青混凝土AC-13C+6cm中粒式沥青混凝土AC-20C+8cm粗粒式沥青混凝土AC-25+36cm水泥稳定碎石基层+20cm水泥稳定碎石底基层。

2.现场调查

2.1调查结果及原因分析

本段山区高速公路路面裂缝位于右侧路面，在硬路肩与行车道交界处（路缘带）出现纵向裂缝，长度约100米，宽约4～6毫米，呈张开状，缝两侧出现1～2毫米的竖向高差，裂缝起迄段落主要集中在本段山洼处的中部，现场对本段路堤挡墙进行仔细察看，现场察看结果表明，挡墙墙身、墙顶平直，挡墙未出现位移、变形、开裂等异常情况，仅见墙身靠近山体一端有早期施工引起的斜裂纹，对挡墙不会产生安全隐患，通过对现场的仔细观察并综合分析后认为，路面产生开裂的主要原因是由路基沉降引起的，路基沉降的形成主要是本段路堤填料为土石混填，土主要是指全风化花岗岩等细集料，施工时由于作业面小，加之设置挡墙，路基压实困难，在水及车辆荷载的作用下细颗粒土体会产生轻微移动使得路基空隙变大进而会产生沉降。

2.2拟定处理方案

鉴于当时本条路为试运行阶段，交通量小，施工方便，为彻底解决由路基沉降引起路面开裂病害得到彻底根治，根据现场调查的结果，故本次设计处理方案拟采用无需破坏路面的钻孔注浆技术处理来治理由路基沉降而引起的路面开裂问题，质量可靠，经济合理，工期较短。

3.设计方案

在进行方案设计时，要注意到布孔原则和方法。布孔原则为：布孔要结合注浆的特点、路基形态综合考虑；同时布孔应视路基的填土高度和实际情况而定。

布孔方法则根据原路基施工时的原始资料，路基填土高度，估算路基空隙率，初定注浆孔孔深和注浆量。注浆孔采取梅花形布置，孔间距3.0m，路面两侧最外侧孔距土路肩边缘保留1.5m距离。在大规模施工前，必须先进行注浆试验，以确定注浆压力、浆液稠度、浆液初凝时间以及添加剂种类与含量等。钻孔间距及深度布置见图1所示：

4.注浆原理及材料选择

4.1注浆法的原理

钻孔注浆法是通过液压、气压或电化学法原理对下沉部分钻孔通过注浆管，施加一定压力将浆液均匀注入路面基层、路基填筑土、甚至地基中，以充填、渗透、挤密等方式灌入填料的空隙，经人工控制一段时间后，浆液将原来的松散颗粒或裂隙胶结为整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定的良好的“结石体”，防止或减弱路基的再下沉，达到加固路基，治理病害的目的。

4.2注浆材料介绍

一般工程中采用的水泥浆加添加剂，在实践中普遍存在凝固时间不宜控制、和易性差和体积干缩等弊病。本次处理推荐使用水泥浆加添加剂的普通注浆法。压浆材料采用高水速凝材料，该材料由A/B两种固体粉末材料组成，使用时与粉煤灰混合均匀加水搅拌，浆液配比为：高水材料：粉煤灰：水=1：3.5：3.5，A、B两种浆液单独放置24h以上不凝固，可以长距离、长时间输送、存放、易于施工；材料的凝结时间也可以调控，两种材料混合后，凝结时间可以控制在10～60分钟，早期强度高，2h后可达1.5Mpa以上；混合材料凝固过程及凝固以后不收缩[1]。

5.注浆施工工艺

5.1成孔

钻孔时，为确保原路基不受破坏，成孔的孔径应尽量小，可采用Φ75mm～Φ110mm，必须采用干钻法、风钻法或冲击法成孔，严禁加水，否则路堤受水浸泡，路基原结构受到破坏，造成不必要的经济损失，还会给注浆带来不必要的麻烦，钻孔深度视路基的高度和填料情况而定[2]。

5.2注浆

（1）布设注浆管：在沉陷位置进行PVC花管注浆，注浆管采用Ф50mmPVC打孔制作，小孔直径Ф10mm，呈60°放射状分布，竖间距10cm，PVC花管在下部4m范围内打孔，上部2m不打孔，以提高路基下部填料的强度。PVC花管长度不小于6m。

（2）注浆的主要技术要点是确定注浆压力、注浆浓度和操作规程。注浆压力是保证注浆质量的重要因素。如果压力过小，浆液流不到预计范围内，扩散范围小易形成空白区；如果压力过大，侧会损坏原路基结构，顶破路面或冲垮边坡，致使浆液沿路基薄弱部位冲出路基达不到注浆的目的，因此，注浆压力应通过现场试验确定[3]。

6.施工质量控制

在进行施工质量的控制中，要注意做到以下几点：

（1）现场施工员应认真作好施工记录，记录内容主要包括：①详细记录路面开裂的具体位置，裂缝宽度、裂缝错台或下沉高度，钻孔位置；②认真填写压浆记录；③定期制作灰浆试块进行抗压强度试验，準确掌握开放交通所需的最短时间。

（2）压浆必须按照一定顺序进行，一般应先压路缘外侧的孔作为帷幕，再压四周的孔，也是起帷幕作用，然后隔行隔孔注浆。第一次成孔深度从孔底开始注浆，注浆管逐步上提，当注浆量小于1L/min或冒浆后，稳压3分钟，可正常止浆。

（3）若孔段单位吸浆量远大于理论估算值，应分析查明原因后再作相应处理。

（4）试验人员应深入工地，对压浆材料的质量进行抽检。

7.检测及监测

检测与检测工作主要做好以下几点：

（1）在注浆前、注浆后7天均应对路基路面状况进行检测及试验对比。

（2）检测及实验项目有：弯沉检测及地质雷达（或面波）无损检测，并配合少量钻孔抽芯在不同深度取样进行相关土工实验及抗压强度测试，并与处理前的检测资料进行对比。

（3）施工过程中应对路面的裂缝变形状况进行监测，以配合控制注浆压力、孔深、施工工艺等。

（4）施工过程中应随时检查施工记录。

（5）注浆施工时应密切进行位移变形监测，一旦发生变形立即停止施工。

8.路基沉降变形观测

为了有效了解路基沉降变形状况及注浆处理效果，应在注浆处和附近为注浆处设立沉降观测点，观测应贯穿施工前、施工期间、施工后各阶段连续进行，主要包括如下内容：

（1）路面观测：路面观测点按纵向5米，横向3米的间距（即5×3=15点）布设观测点，测量路面注浆前、注浆期间、注浆后各观测点的路面标高，观测时间持续至施工结束90天。

（2）裂缝及挡墙观测方法：①裂缝，首先在裂缝两侧每隔5米间距打入钢钉并编号，分别测量两对应钢钉的间距，同时测量每个钢钉的顶面高程并记录测时温度、湿度及时间，每天观测一次，观测时间持续至施工结束后90天；②硬路肩外侧，在硬路肩外侧边缘处每隔5米间距做标记点，同时测量各点坐标及高程；每天观测一次，观测时间持续至施工结束后90天；③挡墙，在墙顶每隔3米打入钢钉或不易清除的记號，分别测量其点的坐标及高程，同时在墙端（嵌入岩体）部位标注记号，测量其坐标及高程并记录测时温度、湿度及时间，每天观测一次，观测时间持续至施工结束后90天；②、③两项的观测，应在中风化基岩露头的山体上设立基准点[4]。

9.结束语

采用高水速凝材料注浆技术在本项目路面裂缝处理中取得了明显地效果，为以后类似高速公路路面裂缝处理积累了宝贵的设计经验。

参考文献

[1]欧小艳.浅论在路基沉降处理中注浆法的应用.公路与管理，2009年第29期：937-938页.

[2]周旭明.高水速凝材料充填下沿空留巷技术试验研究[J].山东煤炭科技，2013，05：125-127.

[3]苟芳.高聚物注浆技术在绕城高速公路路面病害处治中的应用[J].西南公路，2014，03：5-9.

[4]赵龙飞，李硕，杨洋.高聚物注浆技术在高速公路沥青路面维修中的应用[J].科技致富向导，2013，26：24+190.

作者简介

周玉强，男，1977年4月，浙江德清人，现工作单位为合肥铁路工程学校，讲师职称，主要研究方向为公路与桥梁技术方向.