水泥路面板底脱空评价及压浆处治工艺

姚云杰 黄必洲

摘要：为了研究水泥路面板底脱空评价方法及压浆处治工艺，文章依托某高速公路旧路改扩建项目，采用落锤式弯沉仪进行水泥混凝土路面板底脱空评价分析，并对压浆材料配合比设计方案进行比选，同时对压浆处治方案及质量控制检测进行探讨。结果显示：采用三级荷载进行弯沉测试，以荷载-弯沉线性拟合截距绝对值≥40μm时判定为板底脱空具有较好的适用性;经过五种配合比设计方案比选，选取方案一作为最终注浆材料的配合比设计方案;为减小行车荷载对孔内浆体强度形成扰动影响，建议封闭交通3d左右，由于项目所处广西地区，封闭2d即可满足通行要求;采用落锤式弯沉仪进行三级加载，若荷载-弯沉拟合曲线截距<10μm，则可判定达到注浆效果，满足后期加铺质量要求。工程实践表明该评定方式可以较好地控制压浆效果、保证脱空处治效果。

关键词：道路工程;板底脱空;压浆处治;落锤式弯沉仪;配合比设计

0 引言

水泥路面由于其高强度、高耐久性、长使用寿命以及原材易得、造价低等优点，目前仍较广泛地应用于各级公路建设。但水泥路面由于刚度相对较大，板体底层在行车荷载作用下易出现累积的塑性变形。有水条件下，荷载作用将使板体底部产生动水压力，进而逐渐将与水泥板粘结的基层表面细集料冲刷，导致形成板底脱空损坏。板底脱空可使板体工作时类似于悬臂梁状态，行车荷载极易使其板体发生破损，进而影响行车舒适性乃至安全性，造成路面运营质量降低。目前对于板底脱空评价，现行规范并无明确操作规程及评定标准，相关研究结论也不尽统一，有必要对此进行深入研究以制定统一的评价标准[1-5]。水泥混凝土出现板底脱空病害时，相对更换板体，采用压浆工艺可节省费用达到2/3，具有较好的经济性，且压浆工艺相对成熟，可有效保证修复板体质量。对压浆材料及其方案、质量控制进行探讨对板底脱空处治具有重要作用[6-9]。

研究拟依托某高速公路旧路改扩建项目，首先对板底脱空判定技术进行分析并确定合适的评价方法，然后对压浆材料配合比设计进行方案比选，并对压浆方案及质量控制检测进行探讨，以为本项目及相关项目脱空评价与处治提供借鉴与参考。

1 工程概况

依托工程为某高速公路旧路改扩建项目，改扩建段落全长96.025km。改扩建项目中，旧水泥路面段长76.652km，旧沥青路面段长19.373km。设计采用双向四车道，设计时速为100km/h（部分段落80km/h）。其中，旧水泥路面改造长度占项目全长比例达到约80%。旧水泥路面处治主要包括：路基处治，破碎板更换，板底脱空灌浆，错台打磨，水泥混凝土路面填缝料更换，桥梁、涵洞、隧道维修加固等。处治完成后加铺沥青混合料面层，以及相关交安、边沟等附属设施工程。其中，上述旧水泥路面处治项目中，板底脱空具有判别难度大、压浆处治施工工艺要求相对较高的特点，因此旧水泥路面板底脱空评价及压浆处治工艺为本项目重点控制项目之一。

2 板底脱空判定

对于水泥混凝土路面板体脱空判定，现行规范并无明确、统一的判定标准，本项目实施期间仅有以下规范对板底脱空进行了相关表述：

（1）《公路水泥混凝土路面养护技术规范（JTJ073.1-2001）》对板底脱空有简要表述：采用5.4m贝克曼梁进行板底脱空评定，当板角弯沉值≥20（0.01mm）时可判定该板体存在脱空现象。该方法简单易行，可操作性强，但需采用专用加载测量且所需检测配合人员较多。同时该方法判定指标相对简单，并未考虑不同下承层对弯沉影响，判定准确性有待考量。

（2）《公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD40-2011）》说明可使用落锤式弯沉仪进行板底脱空评定。采用落锤式弯沉仪多级荷载进行加载检测，但具体如何评定并无明确操作规程及评价体系。该方法由于采用全自动落锤式弯沉仪，具有操作方便、快速、测值精准的优点，但相关操作规程及评定指标仍需根据项目特点进行制定。

（3）另外，也有文献及工程实例显示可采用地质雷达进行水泥混凝土路面脱空检测。该方法理论技术完备，已在路基岩溶探测等地质勘探领域取得了较好的应用效果。但该法对操作人员要求相對较高，且采用该法进行水泥混凝土路面板底脱空评价工作量较大，导致评价效率较低，因此该法目前仅适用于关键性工程领域。

综合上述各检测方法优缺点，项目采用落锤式弯沉仪进行水泥混凝土路面板底脱空评价，具体操作规程为：

（1）测试前对测试区域进行简单清扫，避免松散颗粒对落锤式弯沉仪承载板及传感器产生影响。

（2）将落锤式弯沉仪承载板放置于板角，距离纵、横缝距离应≤20cm。具体布置要求如图1所示。

（3）采用三级荷载进行弯沉测试（本项目采用6t-8t-10t三级加载）。测试时，每个荷载下落锤锤击4次，取后三次均值作为该级荷载测定值。为减小温度对检测的影响，应在阴天进行测试。

（4）测试完成后，对三级荷载进行荷载-弯沉数据线性拟合。综合其他项目工程实践，本项目以当拟合截距绝对值≥40μm时，判定为板底脱空（见图2）。

经试验验证，依托工程采用上述操作规程及评定标准具有较好的适用性，可作为全线推广使用。

3 压浆材料配合比设计比选

为了保证注浆材料具有较高的强度、较好的流动性及较小的收缩性，通过前期探索试验，选取5种配合比设计方案进行试验比选，具体方案设计如表1所示。

对上述各方案进行坍落度、凝结时间等基本性能指标试验，试验结果如下页表2～4所示。

由表2～4分析可知：

（1）方案三、方案四凝结时间较大，不利于注浆过程的及时凝固与稳定，且二者坍落度较小，流动性相对较差，不利于浆体材料在脱空区内部的自由流动。

（2）方案五由于没有掺加粉煤灰及硅灰，较方案一、方案二具有较高的早期强度，但各方案后期强度（14d之后）基本相同。

（3）相较其他各方案，仅方案一、方案四具有良好的膨胀性能，其中方案一膨胀性最佳。

综上分析，方案一具有较短的凝结时间、较高的抗压强度、优异的膨胀性能，因此选取方案一作为最终注浆材料的配合比设计方案。

4 板底脱空压浆方案及质量检测

4.1 压浆处治关键工艺

（1）采用落锤式弯沉仪确定板底脱空位置后，根据注浆板底分布按单车道、双车道分别进行布孔设置（见图3），必要时可根据脱空严重程度增加或减少注浆孔数量。按上述标号布孔顺序进行钻孔、注浆作业，其中标号“①”表示脱空区域较大或病害较严重板角区域。为保证注浆效果，钻孔直径应与灌浆嘴直径保持一致，一般可采用50mm钻头。

[JZ][XCXM7-32.TIF;%112%112][TS（][HT5"H][JZ]图3 水泥混凝土板体注浆布孔设置图[TS）]

（2）为保证注浆效率，在确定脱空位置后，应提前将注浆孔钻取完成，并使用空压机将孔内钻孔废屑及杂物吹出，然后采用泡沫对钻孔进行封堵，以保证注浆孔内部的洁净与干燥。

（3）压浆作业应采用专用灌浆泵进行，其应首先对脱空区域较大或病害较严重布孔点进行注浆。灌浆過程中，应保证压力在1.5MPa以上。压浆时若浆液从未注浆钻孔冒出，应采用专用防堵塞封堵。注浆完成后取出且该孔可不进行二次注浆。压浆完成后，应采用高强砂浆封堵。

（4）压浆作业完成后，为减小行车荷载对孔内浆体强度形成扰动影响，建议封闭交通3d左右。由于项目所处广西地区，气温相对较高，经现场试验，封闭2d即可满足通行要求。

4.2 质量检测

各参建方严格执行自检、抽检程序，其中施工单位在进行压浆作业时，应检测各原材料质量及配比，同时制作7cm×7cm×7cm立方体试件，并进行7d抗压强度试验，保证7d抗压强度≥3MPa。若强度检测出现不合格，应溯源追踪压浆使用段落，进行重新注浆或换板处理。

龄期达到后，为检测注浆质量是否符合要求，通过各方前期试验及论证，采取如下方式进行评定：采用落锤式弯沉仪进行三级加载，若荷载-弯沉拟合曲线截距<10μm，则可判定达到注浆效果，满足后期加铺质量要求。上述评定标准也作为验收质量要求。工程实践表明该评定方式可以较好地控制压浆效果、保证脱空处治效果。

5 结语

本文依托某高速公路旧路改扩建项目，首先对板底脱空判定技术进行分析并确定了合适的评价方法，然后对压浆材料配合比设计进行方案比选，并对压浆处治方案及质量控制检测进行探讨，得出如下结论：

（1）采用三级荷载进行弯沉测试（本项目采用6t-8t-10t三级加载），对三级荷载进行荷载-弯沉数据线性拟合，当拟合截距绝对值≥40μm时，判定为板底脱空。经试验验证，依托工程采用该评定标准具有较好的适用性，可全线推广使用。

（2）经过五种配合比设计方案比选，综合分析各性能指标，方案一具有较短的凝结时间、较高的抗压强度、优异的膨胀性能，因此选取方案一作为最终注浆材料的配合比设计方案。

（3）压浆作业完成后，为减小行车荷载对孔内浆体强度形成扰动影响，建议封闭交通3d左右。由于项目处于广西地区，气温相对较高，经现场试验，封闭2d即可满足通行要求。

（4）采用落锤式弯沉仪进行三级加载，若荷载-弯沉拟合曲线截距<10μm，则可判定达到注浆效果，满足后期加铺质量要求。工程实践表明该评定方式可以较好地控制压浆效果、保证脱空处治效果。

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