基于弯沉的沥青路面注浆效果评价

马 强

(中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510230)



基于弯沉的沥青路面注浆效果评价

马 强

(中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510230)

依托工程实例，并应用数理统计分析方法，以弯沉作为路面注浆前后强度的评价控制指标，对注浆处治高等级沥青路面脱空效果进行了显著性检验，为以后高等级沥青路面脱空病害的处治提供了依据。

沥青路面，注浆，弯沉，路面脱空

沥青路面因其具有力学性能良好、行车舒适、交通开放快速[1]等优点在公路建设中得到广泛应用。我国高速公路普遍采用半刚性基层沥青路面结构形式，半刚性基层在动水压力冲刷作用下易产生唧泥、翻浆并导致路面脱空[2]，路面脱空如不及时处理，路面就会出现反射裂缝等病害。处治脱空最常用的方法是注浆加固，即利用注浆管在高压作用下将水泥浆液材料均匀地注入沥青路面脱空处，以填充、渗透、挤密等方式赶走脱空处的积水及空气，经过一段时间后，水泥浆液由松散颗粒胶结为整体[3]。注浆可以改善沥青路面结构原有受力状态，但如何客观准确地评价注浆效果仍值得探讨。本文对某高速公路沥青路面实施注浆前后的路表弯沉进行检测对比，分析注浆处治方法沥青路面承载能力的影响程度。

1 研究路段

某高速属于全国高等级公路网国道主干线中的一段，采用沥青路面结构，双向四车道，宽28 m，按平原微丘区设计。经过几年的运营后，局部路段沥青路面表面出现了坑槽、裂缝等病害，且部分路段承载力不足。为了防止病害的进一步发展，对相关路段进行注浆处治。为了评价注浆处治的效果，对所选路段注浆前后的路表弯沉的变化情况进行检测分析。首先采用贝克曼梁测试路段相同点的静态弯沉；再采用FWD测试注浆后的动态弯沉，反算路面结构各层的动态回弹模量，并与未注浆路段的测试数据进行比较。检测路段情况如表1所示。

表1 检测路段情况

2 贝克曼梁弯沉

路面结构承载能力是路面使用性能的重要部分，反映了路面结构的整体强度特性，一般采用路表弯沉值来表征。采用贝克曼梁进行弯沉检测的结果如表2与图1～图4所示。

通过表1，表2和图1～图4可知：

1)与注浆前相比，路段1左轮迹处弯沉并没有太大改善，部分测试点弯沉反而有所增加，原因是左轮迹处表面裂缝较多，在这些部位注浆后破坏了原有路面结构，导致弯沉增大，路面承载能力并未提高；2)路段1右轮迹处表面病害较少，注浆后弯沉总体降低，承载能力有所提高；3)路段2左轮迹处表面裂缝较多，注浆后弯沉反而增大，路面承载能力并未提高；4)路段2右轮迹处表面病害较少，注浆后弯沉总体降低，承载能力有所提高。

表2 贝克曼梁检测结果 0.01 mm

为了排除随机抽样引起的偶然误差，对注浆前后的弯沉数据进行假设检验。构造合适的统计量对注浆前后两个相关样本(弯沉)的平均值差异情况进行检验，注浆前后弯沉样本的观测值为(xi,yi),i=1,2,…，n，差值di=xi-yi也为正态总体的一个随机样本，其均值为ud=u1-u2，根据数理统计相关理论[4]可知：

(1)

(2)

表3 弯沉变化显著性检验(路段1与路段2)

通过表3可知：1)路段1右轮迹处、路段2右轮迹处注浆前后弯沉平均值在95%的保证率下具有显著性差异，表明该处经过注浆后承载能力有了明显改善；2)路段1左轮迹处、路段2左轮迹处，由于路面反射裂缝等病害较多，在这些部位注浆后破坏了原有路面结构，注浆前后弯沉平均值在95%的保证率下变化不显著，表明该处经过注浆后承载能力并未改善。

3 FWD弯沉

FWD(落锤式弯沉仪)可以测量瞬时冲击荷载作用下路面结构的动态弯沉盆，通过对弯沉盆的分析可以获得路面整体刚度和强度情况。在实际操作中，FWD对弯沉的采集是通过多个传感器实现的，对弯沉数据进行反算可以得到各结构层的模量。对所有路段进行FWD检测，并反算出路面基层顶面回弹模量，结果如表4,表5所示。

表4 基层顶面回弹模量反算结果(路段2，5，6)

由表4可知，与未注浆的路段5，6相比，经过注浆后的路段2其基层顶面回弹模量均有所提高，但提高幅度并不明显，其中左轮迹处反算模量分别提高了0.93%和2.36%，右轮迹处反算模量分别提高了7.44%和2.98%。主要是因为沥青路面轮迹处与基础连续接触，脱空较少，浆液扩散较为困难，导致注浆效果欠佳。

表5 基层顶面回弹模量反算结果(路段1，3，4)

从表5可知，与未注浆的路段3，4相比，经过注浆后的路段1基层顶面回弹模量提高幅度较大，其中左轮迹处反算模量分别提高了17.85%和55.45%，右轮迹处反算模量分别提高了15.03%和2.17%。进行注浆处理有助于提高沥青路面基层顶面当量回弹模量。

4 结语

通过对沥青路面实施注浆前后的路表静态弯沉与动态弯沉进行检测对比，结论如下：

1)路面表面存在大量反射裂缝病害时，路面注浆后弯沉虽然增大，但路面承载能力并未提高，注浆效果不明显；路面表面病害较少时，路面注浆后弯沉总体降低，承载能力有所提高。

2)注浆处理有助于提高沥青路面基层顶面当量回弹模量，但是由于路面脱空轻重程度存在变异性，所以注浆后，沥青路面基层顶面当量回弹模量提高幅度也存在变异性。

3)沥青路面进行脱空处理时，应及时对路面脱空情况进行调查，避免路面出现反射裂缝等病害，及时对路面进行注浆加固，提高路面的注浆效果。

4)如果沥青路面脱空已经导致路表面出现了反射裂缝等病害，此时注浆加固效果不明显，应综合分析路况后采用其他可行的处理方案。

[1] 邓学钧.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2005.

[2] 沈金安，李福普，陈 景.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3] 沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].第2版.北京：人民交通出版社，2008.

[4] 盛 骤，谢式千，潘承毅.概率论与数理统计[M].北京：高等教育出版社，2008.

Grouting effect evaluation in asphalt pavement based on deflection

Ma Qiang

(CCCCFHDIEngineeringCo.,Ltd,Guangzhou510230,China)

The text based on actual project and applied the method of mathematical statistics, used deflection as strength control targets of pavement before and after grouting evaluation. The text has studied the significant analysis for the effect of highway asphalt pavement disengaging treated with grouting. The research results will provide the corresponding

ignificance for the treatment of highway asphalt pavement disengaging.

asphalt pavement, grouting, deflection, pavement disengaging

1009-6825(2016)27-0137-02

2016-07-13

马 强(1985- )，男，工程师

U416.217

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