高速公路路面高聚物注浆维修养护技术研究

王志雄、张弛

（江西赣粤高速公路股份有限公司九江管理中心都昌养护所，江西 九江 332500）

0 引言

注浆材料主要是化学材料与粒状材料，其中粒状材料包含水泥、黏土或者水泥黏土类。在粒状材料的制作环节，如将水泥、石灰等材料经过充分的混合，制作成为悬浊液，进行基层结构的注浆作业。但是该材料在使用时极易出现离析沉淀的情况，影响施工的质量。而采用化学注浆的方式则不会出现这些问题。聚氨酯类高分子聚合物为性能非常稳定的材料，作为高聚物注浆施工的主要材料，已经全面应用在公路、大坝、地基等结构的修补处理，具备较好的防水效果。因此，结合实际情况选择合适的施工材料，保证高速公路路面的施工效果合格，切实提升施工质量，对病害的修复产生积极的作用[1]。

1 高聚物注浆维修养护技术的优点

第一，早期强度比较高。高聚物材料具备一定的膨胀性，在注入之后短时间内快速做出反应。通常经过15min 的反应即可达到强度的90% 以上，韧性比较高。

第二，膨胀性可控。结合现场施工的需要，合理地调整材料的膨胀倍率，满足不同条件下使用的需要，对于裂缝、脱空等问题都能产生应有的效果，不会导致路面拱起的问题发生。

第三，黏度性比较低。目前应用的高聚物注浆材料黏性都不高，流动性高，可以及时填充细微的裂缝，实现结构性能的提升。

第四，胶结性较高。因为高聚物材料的胶结性好，经过和碎石、土胶结反应之后，性能恢复比较明显，具备较高的承载性能。

第五，防水效果好。在注入高聚物材料后，固化反应之后性能得到提升，裂缝修补后能够达到防水性标准。

第六，耐久性好。高聚物材料的耐腐蚀性能好，结构稳定，性能优越。

第七，环保价值高。高聚物材料在长期浸水的作用下，材料的性能更加稳定，对地下水、环境不会产生过大的干扰[2]。

2 高聚物注浆材料的施工工艺

2.1 加强路面隐蔽病害检测分析

在病害处理开始前，要做好病害问题的探测和分析，当前的检测技术主要是落锤式弯沉仪技术、探地雷达技术。经过实际经验分析发现，应用探地雷达设备可以快速发现高速公路路面的隐蔽病害问题。在检测的过程中，通过设备发射的测线，结合现场病害问题特性，增加测线的密度，提高检测的精度。对于初步探测确定的病害部位，再应用落锤式弯沉仪实施进一步的验证，测定其承载性能，确定承载力是否合格，根据病害问题确定养护措施，以达到性能恢复的效果。

2.2 严重唧泥、翻浆病害的处治

如果高速公路采用的是半刚性基层的形式，路面的水分极易通过裂缝进入胶结材料，经过车辆荷载的持续作用，演变为唧泥、翻浆的问题。在这种情况下，选择应用高聚物注浆养护方式，利用材料的膨胀性特点，及时填充内部的空隙以及脱空空间，将积水排出去，并且将材料和基层粒料有效结合，提高板结的性能。在现场的施工作业中，注浆孔通常要设置在距离裂缝20cm 的两边，并且两侧注浆孔交叉设置。通常来说，注浆施工通过管道方式直接注入，可以根据病害深度差异，选择合适的注浆管，提高注浆的效果和质量。

2.3 路面承载力不足的恢复

高速公路项目出现破碎、脱空等严重的问题，导致结构承载性能不合格，逐步演变为大范围的网裂或者局部沉陷。应用高聚物注浆维修养护技术进行修复处理，快速恢复承载性能，发挥出材料的胶结性作用，及时解决松散结构的问题，提高整体性。在施工中，应该注意如下问题：其一，合理设置注浆孔。在行车道中布置注浆孔，沿着车辆行驶方向，间隔1m 设置，垂直车辆行驶方向，间隔距离为60cm 左右。其二，钻孔、下入注浆管。明确钻孔部位后，开始钻孔作业，深度设定为60cm 左右，将注浆管插入10cm 的深度。其三，循环保压注浆。通过使用加压注浆的方式施工，压力符合要求，如果发现浆液无法打入内部，要及时关闭阀门，经过一定时间的固结反应后，不会喷出浆液时停止注浆施工，并且进行第二次注入施工，以达到结构性能的要求。其四，拆除、检测。注浆完成后拆除管道，对注浆效果进行检查，确保结构性能合格[3]。

3 工程案例分析

某高速公路项目总长度为30km，设计速度120km/h，为双向八车道。经过对现场勘察发现，该项目的病害问题较为严重，经过养护单位综合分析，确定采用高聚物注浆维修养护技术进行处理，以快速恢复性能。该项目病害问题主要是板底脱空与横纵裂缝，将制作合格的材料通过专用设备注入，形成整体结构，快速恢复高速公路的性能，提高施工质量。

3.1 施工参数设计

3.1.1 钻孔密度

施工采取钻孔注浆的方式，所以钻孔设置非常重要。通过对现场勘察发现，路基存在不均匀性问题，无法从空间分布、空间形态方面出发进行钻孔设置，所以经过技术人员分析确定应用均匀布孔的方式，密度为30～50m2布置1 孔，间距6.0～7.5m。

3.1.2 钻孔深度

根据现场勘察确定注浆深度，再明确钻孔深度。该项目设定为5～6m，局部位置调整为2～4m，确保钻孔注浆施工效果合格。

3.1.3 斜孔设计

根据现场的养护要求，钻孔设置时存在一定的倾斜度，角度的设定要从路基高度、岩溶松散土层深度、孔位与路基中心线垂直距离等方面布置，由技术人员计算后确定。

3.2 注浆工艺流程

3.2.1 确定注浆位置

现场应用探地雷达、落锤式弯沉仪等设备进行板底脱空部位的定位。组织人员进行现场管制，禁止任何人员与车辆进入，再进行注浆养护施工。设备进入现场，按照预先的布孔方案开展施工。

3.2.2 钻孔清孔

（1）明确钻孔数据后开始进行钻进作业。按照设计方案的要求进行定位处理，并对每个孔编号，由技术人员进行测量放样，确定具体的钻孔位置，以满足现场钻进作业的要求。在安装钻孔设备的环节，必须保证其误差不超过50cm，如果存在严重的偏差，应及时进行调整，达到设计方案的要求即可。

（2）在每次钻孔环节，都要将钻孔后芯样取出检测。在钻孔工作全部完成之后，质检人员对每一孔进行检测，如果发现钻孔的质量存在问题，立即采取处理措施。检查合格后，及时开展清孔处理，通常应用清水冲洗的处理方式，达到内部钻进施工的标准要求。上述各个工序符合要求后，才能开始后续的注浆作业，否则要及时返工处理[4]。

3.2.3 注浆

（1）清孔工作全部完成后，检测是否存在孔位坍塌的问题，经过检测完全符合标准后才能开始注浆作业。注浆工作开始前，先将注浆导管安装在规定部位上，并且在管道外壁涂抹黄油以达到顺利穿入的效果。通过砂浆进行PVC 管的固定，同时保持30～40cm 的外露长度。安装好注浆管之后，及时将高浓度浆液注入内部，并做好孔口封闭处理，防止杂物进入结构内，完成结构施工。

（2）在岩溶路基注浆工作中，通过路基坡脚的部位实现注浆处理，按照中心位置开展注浆，保持注浆作业的连续性。压力从低到高设置，控制在1.2MPa以内。在压力保持恒定后，按照40L/min 的速度注浆，保持30min 没有发生冒浆的现象为止。

（3）注浆工作结束后，及时拔出注浆管，防止内部凝固后无法拔出，以确保施工顺利进行。注浆管不能一次性拔出，应该采取分区的方式进行，每次向上拔出50cm 左右。全部拔出之后，及时清洗管道，为后续作业提供基础。

（4）封孔。高聚物注浆工作结束后，立即封堵处理，防止表面的杂物进入结构，确保结构的性能符合要求。最为常用的封孔材料是密封胶，应用时将其加热到200℃，灌入注浆孔达到封堵的效果。

（5）做好现场清理工作。注浆结束后立即清扫现场，保持交通正常通行。

3.3 路用性能评价

3.3.1 路面状况评价

在维修养护工作结束后，高速公路经过3 个月的通行，检查高聚物的通行效果，具体评价结果见表1。通过表1数据分析，发现经过注浆修复工作之后，路面的情况达到优良的效果，不仅可以恢复高速公路路面的性能，同时还能延缓病害的进一步恶化，促进结构性能的全面提升，路面的通行质量得到很大的提升。

表1 注浆修复后路面破损状况评价

3.3.2 路面弯沉检测

应用落锤式弯沉仪展开注浆维修处理前后的弯沉值检测，发现应用高聚物注浆施工后结构承载性能提升比较明显，具体数据可见表2。

表2 注浆前后道路弯沉变化情况

经过对表2数据分析，应用高聚物注浆维修养护技术开展高速公路的基底脱空病害处理，发现总体承载性能得到很大的提升。注浆开始前检测弯沉值在200μm 左右，经过注浆操作后提升30%以上，路面结构的性能恢复明显。

3.4 质控措施

3.4.1 控制注浆过程

（1）在注浆作业现场施工中，通过跳孔的方法进行，以免相邻孔位灌浆施工产生挤压的作用，从而提高结构的整体性能。

（2）注浆工作按照从上到下的顺序逐一进行，防止在现场出现串浆的问题。

（3）考虑到现场的土层结构条件，选择合适的泥浆配比参数，并合理增加外加剂，以提升水泥浆液的性能，促进加固效果的提升，路面性能恢复效果合格。

3.4.2 避免注浆问题

（1）在注浆施工中，如果存在冒浆或者漏浆的现象，应采取下述处理措施：一是加强水泥浆浓度控制，保持浓度性能合格，并且确保注浆压力、注浆量符合标准，不存在影响工程质量的因素。二是在浆液制作环节，按照要求加入速凝剂，以缩短凝结时间。三是对于冒浆部位应该向下开挖0.5m，并加入规定比例的速凝水泥材料，也可以使用织物完成填充处理，预防出现冒浆的问题。

（2）如果吸浆量比较大，在现场作业过程中，应该合理地增加注浆直径的尺寸，还要关注现场的注浆压力与浓度。施工后及时进行检查，达到填充密实度的标准，以满足养护效果的要求。

3.5 安全文明施工

其一，在岩溶路基在现场施工中，注浆作业的顺序符合要求。保持文明施工，组织专业人员对现场安全进行监督和检查，有效地防止发生安全事故，提高项目施工的安全性水平。

其二，加强现场环境保护和管理，合理处置废物、废水，还要加强噪声控制，以免造成严重的环境污染问题[5]。

3.6 质量分析

从岩溶地层电阻率、地震波速、岩溶空洞区的填充率、渗透率方面出发，选择合适的方式进行质量检查。如果发现存在质量不合理的情况，立即采取措施处理，规避质量缺陷和问题。

4 结语

总之，随着高速公路的发展，养护技术种类日益增多，技术水平也在不断提高，如碎石封层、微表处、超薄罩面等，对于公路路面性能的恢复产生积极的作用，可以全面提升路面的平整度、抗滑性等性能，延长使用寿命。但是微表处、超薄罩面等技术只能针对轻微裂缝病害的处理，而基层、底基层出现严重病害问题后，难以达到性能恢复的效果。传统基层养护通过结构层翻挖重修的方式，成本高、资源消耗量大，同时还会阻碍交通通行。而高聚物注浆维修养护技术能快速恢复基层结构的性能，处理下部的病害问题，且成本低、效果好、维修方便，逐步成为高速公路的基层与底基层的修补技术。同时，在往后开展养护工程时，需要加大力度对高聚物材料性能与技术工艺进行研究，为公路养护工程提供参考。