水泥灌浆技术在砼路面板底脱空维修中的应用

（广西建工集团 第二建筑工程有限责任公司，广西 南宁 530022）

【摘 要】文章介绍了砼路面板底脱空的形成机理、脱空对砼路面产生的不良后果及水泥灌浆技术对维修板底脱空的适用条件、作用及效果，并详细探讨灌浆技术在砼路面板底脱空维修中的工艺要求和注意事项，旨在为对混凝土路面板底脱空情况下进行维修提供技术参考，规范施工过程，提高混凝土路面的养护效果，延长公路的使用寿命。

【关键词】混凝土路面；板底脱空；水泥灌浆；施工工艺；作用效果

【中图分类号】U416.216 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）06-0087-03

0 引言

砼路面也称水泥混凝土路面，属于刚性路面，因为其刚度大、抗压能力大、耐久性好、耐磨性好等优点，是中国公路广泛采用的路面结构。二级及以上等级公路的设计年限都在15年以上，但由于超载、路基施工缺陷等因素，砼路面公路往往在使用过程中，会产生多种形式的损坏。其中，砼路面的板底脱空是一种严重的损坏形式，它还将加速公路发生其他更严重的病害。因此，在公路养护中，应该及早发现，并分析其产生的原因，及时对其进行维护，保证公路的功能正常。对于板底脱空维修，现在多采用水泥灌漿法或沥青灌浆法。本文主要研究水泥灌浆技术在维修板底脱空维修中的应用，当砼路面严重脱空或底基层脱空时，主要采用水泥灌浆法进行维修，水泥灌浆法的优点在于成本低，不需要对旧路拆除新建，施工效率高，对基层处治效果好。

1 砼路面板底脱空成因

混凝土路面板底脱空成因比较复杂，有施工质量、材料性能等自身的原因，也有车辆荷载或者气候等外界因素。一般来说，路面板在车辆荷载作用，或者遭受温度变化产生温度应变，这时路面板和基层先出现局部微细脱离，如果公路排水不良，路面板块接缝填隙料失效，自由水渗入板底土，导致含水量过大，或路基发生不均匀沉降，增大行车动荷载作用，导致砼面板受力不均，将加速土的液化，造成板底材料流失，局部微细脱离发展成板底和基层的脱空，严重情况会形成空洞，从而造成面板失去均匀的支撑，最终在行车荷载作用下产生弯裂。路面开裂，将加速公路其他严重病害的产生，如唧泥、错台等。

2 水泥灌浆作用及其机理

水泥灌浆通过灌浆泵将符设计配制具有膨胀性和良好流动性水泥砂浆灌入路面基层，水泥砂浆很好地渗透扩散到底基层材料中，基层材料和水泥砂浆发生胶凝作用，改变了基层材料的结构状态，大大提高了底基层的压实度和水稳定性。在压力作用下，使水泥砂浆挤密填充板底脱空，并对底基层材料产生挤压作用，恢复底基层的压实度和改变面板的不均匀受力情况，提高面板的承载能力，从源头上阻断脱空的再次发生，进而提高路面的使用寿命和降低后期的维护成本。

3 灌浆技术要求

水泥灌浆技术在工程项目的不同领域被广泛使用，但针对公路板底脱空维修情况下，其施工要求将有别于其他情况，其差别主要包括灌浆材料、钻孔孔径、孔深、配套施工机械等方面。在公路检测工作中，根据我国交通部行业标准《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1—2001）确定板底脱空的说明，即通过弯沉测定法测定弯沉值，当弯沉值超过0.2 mm时，则确定板底脱空，应采取水泥砂浆灌浆处理。通过水泥灌浆处理，将水泥浆液填充路面基层或空洞，阻止板底进一步脱空带来的其他更严重病害，延长公路使用寿命，提高公路的使用效益。灌浆技术的施工工艺为定板、布孔、钻孔、压浆、封口、养护，每个工序都要按照要求严格控制施工。本文重点探讨砼路面板底脱空维修的水泥灌浆法施工技术要求及施工注意要点，为施工提供技术参考。

3.1 灌浆浆液配制

水泥灌浆法采用水泥砂浆进行注浆，浆液浓度要求具有满足灌浆要求的流动性和密实性，考虑到公路的通车功能，尽量减少灌浆对通车的影响。因此，水泥砂浆需要采用早强型水泥和早强剂，保证砂浆具有早强性；考虑到灌浆的目的是对空洞和脱空进行填充并对砼面板产生抬动作用，因此水泥砂浆配制需加入膨胀剂，保障砂浆的膨胀性。考虑到浆液不应该有大量水，以免渗透作用增加路基土含水率和避免水泥砂浆水灰比不满足配合比要求，因此水泥砂浆配制需添加减水剂。根据规范要求，工地配制的水泥砂浆应满足初凝和终凝时间要求，原则上初凝时间不早于2 h，保障施工具有足够的时间；终凝时间不超过3.5 h，且注浆后12 h，砂浆抗压强度能达到3.5 MPa，保障砂浆的早强效果。

一般工程上使用的原材料，水泥选择的是早强型的32.5 R或42.5 R普通硅酸盐水泥，砂选择满足顺利灌浆的细砂，采用Ⅱ级粉煤灰增加流动性，此外应该根据设计要求，选择质量合格的早强剂、膨胀剂及减水剂，砂浆用水一般选择洁净饮用水。

根据研究和工程经验表明，水泥砂浆建议采用水泥、水、砂和早强剂的质量比大约在1∶0.45∶0.3∶0.01时，压浆效果较好。早强剂和膨胀剂的用量比值，一般控制在2.5～3。灌浆浆液的配合比应该根据上述的工程经验参数和相关试验研究成果，结合工程实际情况需求，通过注浆试验和配比试验，最终确定。

3.2 布孔和钻孔要求

砼路面是设置伸缩缝的多块板组合而成的带状结构，在需要灌浆的区域，水泥灌浆法以每块板作为布孔单元，布孔孔数的选择有多种方式，孔数根据脱空严重情况，按照4孔或者5孔布置。工程目前多采用单元板上等距布置5个孔，呈梅花状，孔位距板边大于0.5 m，以保证灌浆作用均匀和减少伸缩缝存在对灌浆效果的影响，灌浆效果比较好。实际工程中，公路路面板往往存在裂缝，此时应该在裂缝两侧各增加一个距裂缝不小于0.3 m的灌浆孔。此外，灌浆孔应该避开路面行车轮迹带位置。

钻孔采用48 mm直径钻杆，钻孔深度达底基层底部，该灌浆深度值可以保证路面灌浆作用效果覆盖路面范围。钻孔过程严格控制钻进方向竖直，避免成孔倾斜，从而影响灌浆质量。

3.3 灌浆管安装

砼路面板底脱空水泥灌浆法维修成孔后，采用橡胶管插入孔口作为衬垫，以便插入套管能更好地与孔口壁紧密结合，防止孔口漏浆。套管插入深度控制为露出路面10 cm，保证注浆管和套管连接的长度；套管底部距离孔底10 cm，保证浆液有足够空间压浆和足够的灌浆量。注浆管和套管的搭接长度要求大于5 cm，连接处密封，避免出现爆浆、漏浆、无压力等现象。

3.4 压浆要求

（1）灌浆控制。灌浆压力的选择应结合砼路面厚度、破坏情况和板底脱空程度等因素综合考虑取值，根据工程经验一般采用1.5 MPa，提压过程应缓慢均匀直至达到灌浆设计压力，如果板底脱空严重，基层压实度太小，边坡冒浆，会导致无法提压，则当发现冒浆现象时，先暂停灌浆，等待浆液凝结后再恢复灌浆。过大的压力，将会对砼面板产生过大的抬动，造成路面板上拱开裂；过小压力，达不到填充脱空区域、挤密基层的作用。

灌浆顺序原则上是按照砼路面面板沉降量或者吸浆量由大到小孔位的顺序灌注，或从面板周边孔开始，再进行中间孔灌浆。工地目前多采用第二种灌浆顺序，灌浆过程一孔一灌，待灌浆结束，应立即转移下个孔继续灌浆，灌浆工艺严禁串联灌浆。

（2）灌浆结束标准。灌浆分2次注浆，灌浆过程要注意观察。当灌浆出现混凝土路面板四周伸缩缝、裂缝或者其他孔冒出，或者灌浆压力表压力值达到1.5 MPa，或者发现混凝土板开始抬升时，则暂停灌浆，完成第一次灌浆。如果出现边坡冒浆或者其他异常情况，也应暂停灌浆。灌浆暂停间歇至第一次灌浆浆液初步沉淀凝结，一般等待时间为15 min左右，再继续进行第二次灌浆，灌浆的压力控制小于第一次灌浆压力，当等到灌浆出现除第一次灌浆结束情况以外的剩余其他现象的时候，该孔灌浆结束。

3.5 封孔养护

单孔灌浆结束，应该马上拔出套管，然后使用木塞堵孔，以免水泥砂浆返流和压力散失，影响灌浆质量。木塞堵孔时间一般控制为8～10 min，然后拔除木塞。灌浆封孔材料选择注浆水泥砂浆，封孔选择在灌浆结束1 d后进行。封孔后3 d内，必须对封孔水泥砂浆进行养护。当砂浆抗压强度达到3.0 MPa时，即可开放交通。在灌浆结束后，应立马清扫路面施工垃圾，特别是残留地面的水泥浆液应该及时冲洗，防止地面浆液凝结造成清理困难，影响路面清洁。注意避免水泥浆液残留路面或者流入裂缝，否则会对今后进行沥青罩面施工质量带来不良影响。

3.6 灌浆质量检查

灌浆质量的检查，应该在灌浆结束7 d后进行，检查方法可以采用测定弯沉值方法测定，符合弯沉值标准即灌浆合格；或者通过取芯观测芯样，芯样显示混凝土板与基层顶面间的填充密实，基层芯样完整，再观察路面板无明显错台或雨后路面板无唧泥现象，即可判定灌浆质量合格。如果灌浆质量不合格，则应该按照灌浆工艺，在该不合格区域加设灌浆孔进行补灌。

4 灌浆施工的其他注意事项

4.1 做好施工记录

灌浆工程属于隐蔽工程，灌浆效果的好坏不能直观地评定，需要分析施工过程中的各种记录，以便确定灌浆质量效果和及早发现灌浆问题，并调整灌浆工艺参数，保证灌浆质量。因此，灌浆过程应做好施工记录，包括施工前路面损坏状况的记录、孔位的记录、施工过程各个环节施工数据记录，为灌浆效果分析和灌浆工艺改进提供可靠的基础数据。

4.2 施工安全措施

砼路面水泥灌浆维护，不会关闭整个道路交通，只是进行作业控制区布置，公路上往来车辆对施工人员带来安全隐患。因此，施工过程中，应该采取施工安全措施，確保施工安全。同其他公路养护要求一样，在灌浆开始施工前，应布置养护维修作业控制区，按照交通流方向设置警示牌、安全警示墩等安全设施；施工结束，开放交通应该按照交通流反向撤除安全设施，确保施工安全。

5 砼路面灌浆的效益评价

砼路面板底脱空时，采用拆除旧版重建的处治方式，施工工艺复杂、进度慢和工期长、施工成本高，而且对交通运营带来很大影响，社会效益和经济效益差。发生板底脱空的路面板，一般性能还很好，但拆除既造成资源浪费，又对城市造成建筑垃圾污染、粉尘污染，环境效益差。此外，拆除的过程，工人常常对传力杆的处理不当，影响到相邻路面板块，对路面造成因维护而产生的破坏。砼路面板底脱空处治采用灌浆技术，施工简单、经济、高效，对交通车辆行驶影响小，同时避免出现上述拆除重建带来的种种问题，具有很高的社会效益、环境效益和经济效益。

6 结语

通过水泥灌浆施工，高效、快速地解决了水泥混凝土路面板底脱空问题，作为公路维护技术人员，应该全面掌握该施工技术，规范指导施工，保证灌浆施工质量。本文研究总结已有的施工经验和研究成果，结合笔者的工作实践，详细阐述水泥混凝土面板板底脱空形成的原因，灌浆对脱空处治的机理，以及灌浆的施工工艺技术要求和注意事项，旨在指导公路维护技术人员科学、合理地组织施工，控制施工质量，保证脱空处理效果，为公路运营养护作出一份贡献，促进中国公路养护事业的发展。

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[责任编辑：陈泽琦]

【作者简介】林家富，男，广西玉林，本科，广西建工集团第二建筑工程有限责任公司高级工程师，从事建筑工程技术管理工作。