公路沥青路面注浆补强养护效果检测

2022-09-20卢振文

运输经理世界 2022年2期

卢振文

（江西省公路工程检测中心，江西南昌 330006）

0 引言

公路养护过程中，加铺旧路是最常用的一类养护措施，在加铺旧路的前期阶段，需要处理基层松散、土基回弹模量不符合需求的路基。根据调查可知，路面沉陷、网裂与纵向裂缝等都是由于水分进入、施工压实作业不当等原因导致路基承载力下降造成的，因此需要采取针对性的处理措施。注浆法作为一种常见的治理路面脱空、沉陷的技术方法，在当前的路基病害处理工程中得到了广泛的应用。

1 工程概况

该公路于2012年底建成通车，沥青路面结构为3cmAK-13B+7cmAC-16I+8cmAM25+25cm 6% 水泥稳定石屑+23cm 级配碎石。该公路所在地区夏秋季节高温多雨，降雨丰富，白天日照强烈。在运行过程中，随着交通量的持续增大和超载超限车辆的增多，同时长期受到高温多雨环境的影响，部分沥青路面先后出现坑槽、网裂、下沉、唧浆等病害，严重威胁到公路运行的安全性和舒适性。当前，公路所在地区沥青路面大多采用开挖方式进行补强处理，这种处理措施工期长、工序烦琐，交通组织难度大，无法快速开放交通。灌浆作为较为成熟的施工工艺，应用于公路沥青路面基层补强中切实可行。为此，经业主方决定，在该公路病害较为严重的K32+490—K44+850 路段主车道实施浅层灌浆补强处治及效果试验，为该养护处治技术的推广应用提供指导。

2 检测内容与方法

对不同的灌浆补强试验路段及邻近未灌浆路段病害情况进行分析，采取检测试验的方法掌握路面强度以及灌浆的胶结情况，并以摄像手段作为辅助全面了解分析。

第一，采用落锤式的弯沉仪对路面开展弯沉检测工作，每20m 布置一个检测点，对基层顶面当量回弹模量进行反算，分段开展弯沉检测，并对刚度进行评价，在施工前、施工7d 后、6 个月后及12 个月后各观测1 次，共需观测4 次。

第二，试验检测路段进行灌浆处理的前后，与邻近对比路段的路面破损情况做好检测与对比分析工作。

第三，现场钻取不同试验段及邻近对比路段的基层芯样，分析路面与基层的技术条件，在室内试验中对灌浆前后各层无侧限抗压强度及20C 综合抗压模量进行测试。

3 检测结果与评价

3.1 路面破损情况检测

车辙、裂缝与坑槽是目前我国公路沥青路面的主要病害形式，为掌握应用注浆补强手段处治沥青路面的实际效果以及各种注浆方案的具体优缺点，需要对注浆试验路段及邻近对比段施工前后的路面病害特征进行对比检测。在试验路段的车辙检测采用了抽样调查的手段，需要应用统计学的相关方法科学分析试验路段车辙的差异性，减小随机抽样中出现的误差。因此，在实际的检测试验中，借助SPSS 统计软件对不同路段车辙样本的平均值差异情况进行单因素方差分析，以此来开展显著性检验工作，掌握不同的注浆方案与路面长期车辙的相关性，该公路注浆养护路面车辙均值差异检见表1。分析数据可知，方差检验的F 值在0.089 时，相伴概率为0.996，其相伴概率比显著性水平大0.05。换言之，不同的试验路段在完成注浆作业后的12 个月内，其路面上车辙没有显著性差异，此时应对各注浆路段的三次车辙代表值开展分析工作，直观地了解试验路段注浆前后路面车辙的变化情况。

表1 该试验路段注浆12 个月后路面车辙均值差异

离差平方和自由度均方方差检验F值相伴概率综合能被控制变量0.995 0.332 0.089 0.996组间平方和线性解释0.328 0.088 0.769 3 1 2 0.328不能线性解释0.667 0.334 0.089 0.915——组内平方和104.372 28 3.728总离差平方和——105.367 31———

如果在实际检测中，其试验路段注浆前的路面车辙相对都较大，都超过了当前沥青路面养护技术规范的标准（＜15mm），那么还需要对其做好记录。在注浆并铣刨重铺6 个月后，观察各试验路段的车辙变化与发展情况。

在公路的沥青路面病害中，裂缝是最典型的病害形式，其中纵向裂缝尤为突出，这也是路面横向不均匀沉降的一大表现。通过对不同试验路段的注浆方案对比观察能够看出，选择注浆补强的养护手段能够在一定程度上减缓路面病害的发生进程。

3.2 路面承载水平检测

3.2.1 路面FWD 弯沉检测

在我国的沥青路面结构设计中，路面弯沉是比较关键的控制指标，其不仅能够体现路面各结构层与土基的整体刚度与强度，还能在一定程度上显示路面的运行状态。在注浆检测试验中，可以应用落锤式弯沉仪（FWD）来测试各路段主车道的路标弯沉情况，检测车见图1。

图1 FWD 落锤式弯沉仪

该沥青路面注浆补强试验路段注浆前后路面车辙变化，除了第一试验段，其余第2、3、4 试验段在完成注浆补强和上面层铣刨罩面7d 后，进行FWD 弯沉检测，证实强度出现了不同程度的下降，其中第四试验段的变化较大。而第一段由于其注浆效果不理想、在重新罩面后压实不当出现了弯沉增大的情况。由于弯沉检测的时间相差较大，在道路运行的过程中，其弯沉值也会相继出现增大的情况，从对比路段的弯沉数据中即能看出。在不同的试验段进行基层的注浆补强及沥青上面层的铣刨罩面作业后，其弯沉值也会出现不同程度的下降。从侧面体现出注浆补强何铣刨罩面对路面结构整体强度的均匀性能够起到一定的完善作用。

从不同路段各个时期的弯沉数据中能够看出其变化规律，在完成注浆补强何铣刨罩面后，各个试验路段的弯沉会相继降低，但在注浆完成后，由于行车的增多，负荷量也随之增大，不同试验段的弯沉值会重新增大，随着时间的推移，部分试验其弯沉值反而会超过注浆补强之前的数值。该沥青路面注浆补强试验路段不同时间段（注浆前、注浆后7d、6 个月、12个月）路面车辙变化可分为四个阶段，即第一阶段、第二阶段、第三阶段、第四阶段与对比阶段，其中，第一阶段的试验参数对比为65∶70∶60∶70；第二阶段的参数对比为55∶52∶40∶52；第三阶段的试验参数对比为48∶50∶45∶55；第四阶段参数对比为65∶40∶55∶58；对比阶段的试验参数为35∶45∶42∶62。

3.2.2 基层顶面当量回弹模量反算

基层顶面当量回弹模量作为公路建设中的重要指标，能够反映出沥青路面面层以下结构层整体强度情况，在注浆补强的养护检测中也成为十分重要的参考依据。在对试验段应用FWD 落锤式弯沉仪检测的过程中，将获得的数据应用SIDMOD3.0 进行分析，对基层顶面当量的回弹模量进行反算。该注浆补强检测中，各个试验段在完成注浆补强和铣刨罩面的7d后，基层顶面当量的回弹模量都比注浆之前更高，并且在公路的运行中，对比路段的基层顶面当量回弹模量会逐步下降，其承载能力也会出现衰退的情况。

3.3 路面钻芯检测

3.3.1 路面基层芯样情况

钻取基层芯能够对基层注浆前后的胶结情况有充分的了解，掌握每个注浆方案的实际效果。各个试验段在注浆补强前后，其基层的芯样胶结情况都会出现不同程度的变化，一部分的基层芯样中会夹带一些水泥注浆层，这是注浆成效的一个重要体现。但是由于受到注浆量、孔距布局以及基层自身质量不同等多个因素的限制，会出现部分基层无法完整取出芯样的情况。

3.3.2 路面结构层模量与强度

路面结构层的模量与强度作为路面结构设计中的主要数据，对当前路面强度情况的评价工作也十分关键。借助路面钻芯取样以及部分室内试验测试，能够有效地掌握注浆试验路段的路面结构层抗压强度以及模量数据。在该注浆补强试验中，对不同的试验段进行上面层铣刨罩面7 天后，其面层的抗压强度与模量都会出现较大的提升。同时，不同的注浆试验段在完成注浆后其面层的抗压模量之间的差异也会逐渐降低，从中能够看出实施注浆补强可以改善沥青面层强度。不同时期的面层综合抗压模量的变化也出现了一定的规律，在注浆完成后6 个月，在车辆荷载的作用下，不同路段的沥青面层综合模量趋于相同。与注浆后7 天相比，第四段与对比段的模量都呈现出下降的趋势，第三段与之持平，第一段与第二段都有一定的增长趋势。

4 注浆补强养护试验检测方案总结

在对该公路沥青路面注浆补强后，通过对上面层铣刨重铺的前后检测及对比分析能够确定更加科学的补强方案。

第一，在沥青路面的四个注浆试验路段中，除第四段在完成注浆补强和铣刨重铺后的第12 个月出现部分裂缝现象之外，其余的三个试验路段都没有产生任何路面病害，各个试验路段在完成注浆补强12 个月后，路面上的车辙都没有出现较为明显的差异。但对比路段由于没有进行注浆补强，出现了横向与纵向的裂缝。换言之，注浆补强确实在处治路面病害方面有十分重要的实践意义。

第二，该沥青路面在完成注浆补强和上面层的铣刨罩面作业后，其沥青面层的综合抗压强度与模量都出现了较大的提升，进一步改善了路面结构的整体强度均匀性。

第三，各个试验路段注浆补强的前后，其基层芯样的胶结情况均出现了不同程度的变化，其中一些基层芯样中会夹带薄厚不一的水泥注浆层，这表明注浆工艺确实能够起到一定的作用。

第四，该路面的试验路段中，经过注浆补强和铣刨罩面后，除第一段的弯沉增大外，其他三个试验路段的FWD 弯沉都出现了不同程度的下降，其基层顶面当量回弹模量相较注浆之前也有一定的上升。初步分析第一段是由于注浆工艺应用不当、在沥青上面层罩面后未完全压实，导致其基层顶面当量回弹模量无太大变化。

第五，对比试验中，各个路段在完成注浆补强和铣刨罩面后，其路面弯沉相较试验前有不同程度的下降，但是在注浆完成的6 个月以及12 个月后，由于行车荷载量的增加，弯沉又重新增大，第一段以及第三段最终回归甚至超过了注浆前的数值，第二段与第四段虽有所增长但较为平缓，而对比路段即使进行了上面层的铣刨重铺作业，但由于未进行注浆补强，其弯沉基本上一直呈现增长的态势，并且在试验的12 个月后其弯沉代表值达到了65.3mm。

第六，通过四个试验路段的对比分析，可以看出应用100cm 孔距、60cm 孔深的第四路段注浆补强的效果更为明显，其次是第二段与第三段。