市政道路“白改黑”中补强压密注浆施工技术探析

2020-10-10宋小峰王大明

工程质量 2020年8期

宋小峰，王大明

（1.南通市建设工程质量监督站，江苏南通 226618；2.南京林业大学土木工程学院，江苏南京 210037）

0 引言

随着我国城市进程的不断加快，城市路网建设规模的不断扩大，人民对道路安全及舒适出行的要求越来越高，同时为了提升城市整体风貌，20 世纪 90 年代建设的混凝土路面急需进行提升改造。其中“白改黑”是混凝土路面提升改造的常用方法，是混凝土道路提升改造的首选。所谓市政道路“白改黑”是指在接近或超过一定使用年限的灰白色混凝土路面上铺设沥青混合料，将原有路面改造成成性能良好的黑色沥青混合料路面［1］。补强压密注浆施工技术是市政道路“白改黑”重要的施工流程，直接影响“白改黑”的施工质量。因此，对市政道路“白改黑”中补强压密注浆施工技术进行探析具有重要意义。

1 工程概况

南通市 A 道路“白改黑”提升改造工程，改造全长3.29 km，机动车道道路宽 18 m，双向 6 车道。设计方案为在旧水泥混凝土路面的基础上进行沥青混合料面层加铺，加铺结构：0.8 cm 碎石纤维封层+6 cm 高黏高弹沥青混凝土（AC-20C，K≥96 %）+乳化沥青粘层油0.5 L/m2+4 cm 沥青玛蹄脂碎石（SMA-13，SBS 改性沥青K≥97 %）。

2 补强压密注浆施工技术应用要点

压密注浆是通过浆液的扩散、胶凝、劈裂过程使得原来松散的结构层或层间空隙凝结成一个整体，形成一个结构新、强度高、稳定性好的“结石体”，从而达到提高强度的目的［2］。在应用压密注浆施工技术时，需注意以下几个方面的施工要点。

2.1 前期调查与准备

在市政道路“白改黑”压密注浆前，需针对水泥混凝土路面结构特点，对旧水泥混凝土路面状况进行调查评价，调查内容包括路面承载能力、路面破损状况等内容。首先，通过对水泥混凝土板块逐一编号、逐一统计的办法对路面破损进行统计，路面破损状况采用断板率、平均错台量两项指标进行评定。根据调查结果将路面破损状况分为优良、中、次、差四个等级如表 1 所示，坏板、断裂板、错台等病害处理后再进入下道工序施工。

表1 水泥混凝土路面破损状况评定标准

其次，采用弯沉检测方法从整体承载能力、板块脱空情况和接缝传荷能力三个指标状况对水泥混凝土路面的承载能力进行评价如表 2 所示。旧水泥混凝土路面接缝（或裂缝）两侧的板边弯沉应同时满足接缝（或裂缝）两侧的板边弯沉差≤6（0.01 mm）、板边平均弯沉≤14（0.01 mm）、接缝传荷系数＞40（%），方可进行沥青层加铺［3］。

调查结果表明：原水泥混凝土道路板块平均错台量较小（≤3 mm）、路面断板率较小（≤5 mm），路面破损状况评价等级为优良。弯沉平均值在 20（0.01 mm）左右、全线四成板块横向接缝两侧弯沉差≥6（0.01 mm），接缝传荷能力差，板块整体承载能力一般，需通过换板、压浆等措施提高路面承载能力。设计拟对全线板块进行补强压密注浆加固处理。此外，需对道路沿线气候条件、地下水位以及路基和路面排水状况、已承受的交通荷载及预计的交通需求、交通量轴载组成及增长率、地下管网分布等进行进一步调查分析。同时，根据工程进度计划制订施工机械需用计划，及时组织好施工机械的进场就位，并定期检查保养，使其设备完好率达到 95 % 以上。

表2 承载能力评价标准

2.2 浆液制备

根据图纸要求本次注浆加固施工主要采用普通型注浆材料，由 425 号水泥，内掺膨胀剂 12 % 替代等量水泥，外掺水玻璃 3.5 %，水灰比 0.5。该材料除了自身强度高、流动度大、可注性好之外，还具有良好的黏结性，特别是对于各类碱性材料其黏结性能更为突出。经与淤泥土、黏土、二灰土、水泥稳定碎石、三渣混合后，试验均取得较为理想的物理性能，是基层加固较为理想的材料。在浆液制备过程中应搅拌均匀，搅拌时间不得＜3 min，且浆液自制备至用完的时间不得超过其凝结时间，且不得＞30 min。同时，浆液在制备、注浆等环节应保持在 5 ℃～40 ℃，低于 5 ℃ 应采取保温措施方可施工，高于 40 ℃ 得施工。

2.3 注浆布孔设置

对于需补强压密注浆的板块，施工前根据设计图纸与现场实际情况相结合绘制注浆布孔图，并与现场进行对比保证施工图纸和布孔图的准确性。注浆孔采用梅花形式布孔，孔径Φ5 cm，在四个板角处距相邻接缝 50 cm 位置布设注浆孔，板块中央布设排气孔，也可根据病害的分布实际情况相应调整，注浆孔布置如图 1所示。

图1 注浆孔布置图（单位：mm）

2.4 注浆钻孔

注浆钻孔可采用冲击钻机、振动钻机及液压钻机等进行钻孔。一般情况下，宜采用冲击钻机钻进路基层，基层以下宜采用振动钻机或液压钻机钻进。钻孔孔位与设计孔位偏差不宜＞20 cm，钻孔应保持垂直，允许偏斜率 1.5 %，钻孔深度应根据道路病害种类的深度、道路结构层实际厚度和荷载作用的主要应力工作区深度综合确定，宜超过道路基层实际厚度 10 cm，或深入路基病害深度范围内，一般孔的深度在 25～60 cm。此外，钻机施工时，应分序布置交错施工，同序孔钻孔应符合设计要求，后序孔的钻孔施工应在前序孔的注浆材料同条件养护试块达到 5 MPa 以上后进行［4］。钻孔时应详细记录孔位、孔位调整、孔深、地层变化，遇地下管线或路基状况不良部位等特殊情况时孔位和孔深应根据现场情况进行孔位调整或钻孔加深，并做好记录。最后，钻孔中应及时清除钻进时产生的粉尘，施工完毕后统一处理。

2.5 注浆控制

市政道路“白改黑”补强压密注浆施工技术中最关键的环节是注浆压力及注浆量的控制。注浆压力应根据加固部位道路路面、基层和路基的现状及破损程度，经注浆试验确定注浆压力范围。在无当地工程经验的情况下，道路基层和路基注浆设计的最小注浆压力可按下式（1）计算，最大注浆压力应经注浆试验确定，注浆工作压力不应破坏道路结构层，同时不应超过单次或累计抬升量的限值。

式中：pmin为最小注浆压力，MPa；h为路面到注浆点的深度，m；λ为注浆点以上土体（路基、基层等）的平均重度，kN/m3；σ为路基的抗拉强度，MPa。

在实际施工过程中，当注浆孔深在为 25～35 cm 时，应将注浆压力控制在 0.4～0.6 MPa 范围内，保证浆料稳定、高效地注入。同时随着注浆孔深的加深，应实时调整注浆压力，使其处于稳定状态。只有当孔深、注浆压力与实际施工情况相匹配时，才能保证补强压密注浆施工的顺利进行［5］。

注浆量应根据道路检测病害的类型、范围和严重程度，并结合道路各层的孔隙率和注浆工作压力等因素，由试验确定。在无当地工程经验情况下，设计的注浆量可按下式（2）计算：

式中：Q为注浆量，m3；V为土体体积，m3；Cc为土的压缩指数；p0为压缩临塑荷载，MPa；Δp为超过压缩临塑荷载的注浆压力，MPa；e1为注浆后的孔隙比；f为加压系数，可根据现场情况，取1.05～1.20。

注浆应由外向内、分序进行、隔孔跳注，当道路面层和基层存在裂缝、松散、破损等情况，宜采用先上部基层低压后下部路基较高压注浆，下部注浆应在上部注浆材料同条件养护试块达到 5 MPa 以上后进行。注浆施工应连续进行，并应做好施工记录，当注浆孔附近出现明显异常，应立即停注，待查明原因并采取相应处理措施后及时补浆，间断时间应小于浆液的初凝时间。当满足下列条件之一时可终止注浆［6］：①注浆工作压力达到注浆设计压力的上限，停止注浆静压 3～5 min；若压力下降则继续注浆，直至邻孔冒浆为止；②在工作压力下单孔注浆量达到设计注浆量的 3 倍以上时；③当邻孔、道路表面纵横缝发生串浆或冒浆、冒积水时，继续注浆 10～20 s；④道路表面单次抬升量超过 5 mm 或累计抬升量超过 15 mm 时。注浆结束后，待浆液达到初凝状态方可拔管，拔管后及时采用封孔塞或快硬类水泥砂浆封堵抹平，并确保孔内填充密实，同时应对注浆加固区域进行封闭养护≥ 3 d。