非开挖式注浆加固技术在旧水泥混凝土路面病害处治中的应用

2015-11-04林燕华

建材与装饰 2015年30期

关键词：结构层面板注浆

林燕华

（莆田荔城区交通建设开发有限公司　351100）

非开挖式注浆加固技术在旧水泥混凝土路面病害处治中的应用

林燕华

（莆田荔城区交通建设开发有限公司351100）

针对水泥混凝土路面产生的面板裂隙、板角出现断裂、错台等病害，首先分析旧水泥混凝土路面上病害产生原因，注浆处治病害的原理，根据CD型地聚合物材料具有渗透性和流动性好，强度增长快等特点，在省道S202线路面改造过程中旧板病害的处治，实践表明：采用CD型地聚合物注浆后，显著提高旧路面承载能力，基本实现消除路面结构内缺陷。

水泥混凝土；路面病害；CD型地聚合物注浆；非开挖式结构补强

1　概述

随着城市建设快速发展，城区交通量迅速增长，使得道路路面病害问题日益凸现。水泥混凝土路面病害主要表现为面板出现裂隙、板角出现断裂、错台等。路面病害的产生不仅影响行车舒适性及安全性，而且裂缝的扩展和渗水会使路面结构损坏逐渐加重。传统的养护维修方法是：挖除旧水泥混凝土面板，然后对基层或路基进行补强后重新换板。该处治方法的缺陷是：无法利用旧路的残余强度和材料，且由于小面积修补施工存在压实度不足、影响临近板块等，修补后路面使用寿命无法达到预期效果，同时维修时间长、干扰道路交通大。[1～2]

为此，寻找一种非开挖、迅速开放交通、具有良好效益的维修方法显得尤为重要。本文选取莆田市省道S202线K479+540～K479+720段，由西安长大公路养护技术有限公司开发具有流动性和渗透性好、早期强度高的CD型地聚合物注浆材料，采用非开挖式注浆加固补强技术，有效弥补了传统维修处治方法的不足。

2　试验段工程概况

省道S202线K479+540～K479+720路段旧水泥混凝土路面结构为：22cm水泥混凝土面层+15cm水泥稳定碎石基层。多年通车运行后面板出现裂隙、板角出现断裂、错台等病害，影响车辆正常行驶。鉴于本路段交通量较大，路面处治时，封闭交通时间不宜过长的特点，因此采用CD型地聚合物注浆处理路面病害，旨在有效解决上述传统处治方法的难题，同时验证该处治方法的可行性和有效性。

3　水泥混凝土路面病害成因分析

通过现场查勘省道S202线K479+540～K479+720路面病害形式，发现原旧水泥路面板底脱空、路基承载能力不足是引起该段路面病害的主要原因。地基在动力荷载的作用下失稳和震陷，仅仅修复破损的路面并不能使病害得到根治，修复后的路面使用一段时间后，裂缝、错台等病害会再次出现，因此必须对软弱的地基进行加固。[1]

4　旧水泥路面非开挖式注浆加固技术处治原理与CD型地聚合物材料

4.1旧水泥路面非开挖式注浆加固技术

注浆法（或称灌浆法）是通过注浆管把浆液均匀地注入土层或路面结构层中，通过裂缝渗透、填充、压密、扩张挤走路基、基层结构土体缝隙内的积水和空气，将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的浆脉。[3]

因此，注浆法处治水泥混凝土路面病害具有以下特点：①注浆应消除水泥混凝土面板板底脱空；②结构层裂缝、孔隙较小，注浆材料应具有很好的渗透性、流动度，方能渗透、填充结构层内孔隙；③注浆压力不能太大，防止造成沥青加铺面层拱起；④注浆材料早期强度上升需较快，缩短养护时间，减小交通干扰。[4]

4.2CD型地聚合物注浆材料

CD型地聚合物注浆材料具有如下特点：超高流动性与渗透性、激活基层或路基填土中的惰性材料、抗水冲刷能力强、强度高。20℃下水灰比为0.34时，CD型地聚合物注浆材料的性能见表1。

表1　CD型地聚合物注浆材料性能

5　注浆处治施工工艺与效果

5.1施工工艺

图1　水泥混凝土路面病害注浆处治施工工序图

（1）弯沉检测：采用贝克曼梁弯沉仪或FWD落锤式弯沉仪进行施工前全面检测。

（2）注浆区域确定：根据弯沉检测结果，在弯沉值无法满足设计要求的位置，确定为注浆处治范围，并对注浆区域进行喷漆标定。

（3）定孔：在标定好的注浆区域内按照梅花状或矩形状布设注浆孔，在弯沉值较大区域可适当增加1～2孔。注浆孔距为1.0～2.0m，排距为1.5m，现场布孔时可作适当调整，孔位调整间距应小于30cm。

图2　梅花桩注浆孔与矩形桩注浆孔布设示意图

（4）钻孔：使用直径φ16mm的钻头，严格按照标注的孔位进行钻孔，钻孔深度穿透旧水泥面板与旧水泥混凝土路面基层直至路床顶面。为防止钻孔深度不足或过深，可以在钻杆上进行钻孔深度位置标记。

（5）清孔：钻孔时，应及时用工具将孔周围钻杆带出的灰尘粉末清扫干净；并用吹尘机或小型空压机通孔，将孔内和孔周围灰尘吹净。

（6）制浆：CD型地聚合物注浆料需严格按照水灰比进行混合搅拌。试验段CD型地聚物注浆混合料水灰比为0.32～0.34。

（7）注浆：注浆孔清孔完毕后，安装注浆管与注浆头；将注浆头放置在塑料桶中启动注浆设备，调整压力至设计注浆压力（1.5MPa）并进行试注观测；注浆头置入注浆孔并密封严实；开启注浆泵，稳压态注浆，待注浆压力上升超过设计注浆压力1.5MPa时，或注浆设备活塞停止5s以上时，或路面抬升立即停止注浆，拔出注浆头，移至下一孔。

（8）封孔：注浆作业结束后，及时用木塞封闭注浆时的冒浆孔，并擦洗注浆孔周边溢出的浆液。

（9）养护：注浆板块的养护时间不低于24h，注浆量比较大的面板，要根据天气情况适当增加养护时间。

（10）开放交通：待养护时间满足要求后，开放本施工单元。

5.2效果分析

通过对试验段路面聚合物注浆处治施工，结合施工前后贝克曼梁弯沉检测数据，分析注浆处治路面病害的效果。

注浆施工前后贝克曼梁弯沉检测结果分类统计如表2～3所示。

表2　施工前后弯沉分类统计记录表

由表2、表3和可知：

（1）注浆后路面结构承载能力和均匀性显著提高：施工前试验路段板角弯沉值大于20（0.01mm）的占64%，注浆施工后板角弯沉值全部小于20（0.01mm），注浆后的弯沉值下降了约70%，弯沉均匀性也得到了显著地提高。

（2）注浆量状况：施工前检测弯沉值较小的点，在设计注浆压力下（注浆最大控制压力为1.5MPa）注浆时间较短（单孔最短注浆时间少于1min）出现冒浆，表明路面结构层间病害较小；施工前检测弯沉值较大的点在设计注浆压力下（注浆最大控制压力为1.5MPa）注浆时间较长（单孔最长注浆时间超过1h）注浆量较多。