深层次注浆修复技术施工工艺分析及工后评价研究

2023-11-17余小晴

交通科技与管理 2023年21期

余小晴

（江西赣粤高速公路股份有限公司,江西南昌 330025）

0 引言

半刚性基层路面是我国高等级公路普遍使用的结构类型，但在长时间受干湿和冻融循环及反复荷载等环境因素作用，半刚性基层材料的强度、弹性模量会因疲劳破坏而逐渐衰减，产生大量裂缝[1-3]。同时因缺乏合理的排水系统，大多数水从裂缝中渗入道路结构，受到行车荷载持续作用，产生剧烈的动态水压，最终导致沥青路面出现边缘磨损[4-6]。目前常用的高聚合物注浆只能填充结构层的空洞，无法固结层间松散物，封水作用较为明显，结构补强作用不大，且存在成本较高、施工现场难以控制等问题[7-8]；而水泥浆液存在渗透性差、早期强度不足、后期干缩大等问题[9-10]。综上可知，急需研究一种成本适中、施工便捷、力学性能优异的半刚性基层裂缝微创注浆修复技术，对恢复路面结构整体性，降低养护施工对公众出行的影响，具有重要的现实意义和工程应用价值[11]。

因此，该文依托实体工程，研究有机注浆材料施工设备及注浆修补工艺，明确施工参数。在修复工作完成后，对修复效果进行工后评估，从而完成了有机注浆材料半刚性基层裂缝的无挖掘修复工作，为道路维护提供了新的思考方向。

1 工程概况

彭湖高速公路双向四车道设计，路基宽24.5 m，设计时速80 km/h，主线长度约51.83 km。自建成运营至今13 年，路面经过自然沉降、车辆荷载、老化等不利因素影响，路面裂缝发展较为明显，已经对路面的正常使用造成不利影响。为营造良好的高速通行形象，保证路面运营安全，需对现有高速公路路面出现的裂缝情况进行有效的养护处理。

裂缝病害注浆段落位于彭湖高速上行K25+720～K26+592，彭湖高速下行K61+992～K60+304，段落总长2 560 m，裂缝总长1 592.4 m。

2 非开挖式注浆修补施工工艺研究

2.1 布孔方式及注浆方案的选择

非开挖修补技术主要包括布孔和注浆[12]。该文根据半刚性基层的破损状况及路表病害情况确定孔位布局方式及钻孔深度，以确保处治效果。其中布孔方式主要分为“梅花桩形”“Z 字形”及“I 字形”三种，主要示意图及优缺点如表1 所示。

表1 布孔方式

因裂缝发展深度及层位不同，需针对面层裂缝及基层裂缝进行分层注浆，确保裂缝由下自上一体式修复[13]。拟对面层裂缝采用浅层打孔方式，打孔深度为8～10 cm，基层裂缝采用深层打孔方式，打孔深度为40～45 cm，面层打孔与基层打孔可交替进行，保证裂缝注浆修复效果。根据项目实际情况，选择三种长度注浆管，即在沥青面层表面、深入面层与基层分层处、深入基层内部一定深度。其中梅花桩形布孔方式方案因注浆深度较浅，易出现浆液无法完全到达基层病害位置的情况，同时注浆压力释放在沥青面层，会导致路面拱起。为达到修复最佳效果，通过比选“Z 字形”和“I 字形”布孔方式方案差异性，可选择合适注浆管长度进行注浆，既能有效处治基层裂缝及病害，又可减少施工控制难度。

但为了减少对路面的破坏，应尽量选取＜3 cm 的钻孔，建议孔径为1.5～2 cm。此外，注浆过程应选择不同的注浆压力、搅拌速率进行注浆试验，通过施工状况、注浆时间、注浆量及后期的注浆效果确定施工关键参数。

2.2 改性聚氨酯注浆材料要求

该文通过双组份灌浆进行注浆配比，A 组成分主要材料为复合多元醇、催化剂、稳泡剂以及增强剂，其中多元醇的比例为m多元醇与1m多元醇2的比值为4 ∶1，催化剂用量为3.2%，增强剂用量为8%，B 组成分为固化剂PAPI-2，且A 组分与B 组分的比值为1 ∶1，灌浆设备为改装聚氨酯注浆机，具体技术指标如表2 所示。

表2 改性聚氨酯技术指标

2.3 路面裂缝注浆施工工艺

路面裂缝注浆施工工艺如下所述：

（1）选择I 字形布孔方式，并确定相邻孔之间的距离为50 cm。

（2）使用直径为20 mm 的钻孔设备，将钻孔垂直地钻至基层末端40 cm 处，并在钻孔过程中使用吸尘器清除粉尘。

（3）清孔时，使用气枪进行孔洞清理，确保孔洞内部无残留尘土；清孔后，将PVC 管和金属连接管组成注浆导管，并将其插入钻孔中夯实至露出地表5～6 cm，以确保与路面连接紧密。

（4）注浆结束后，拔出注浆导管并立即采用软木塞封孔稳压，防止浆液溢出。

（5）清扫路面溢出的树脂材料，使用冷补料修复道路钻孔的破损，恢复路面原状。

3 注浆工艺优化

3.1 优化方案

由于道路各层粘合性能较差，注浆过程中会出现注浆液进入层间结构后并未有效修复裂痕情况，还易对道路表面层造成干扰，导致路面凸起影响注浆修复工作效果。因此，该文通过研发高压封闭部件打入基层结构，可直接对层次性的裂缝进行灌浆修复，从而防止灌浆液直接流入层间。

通过采集岩心样本，发现岩心样本显示下层的裂缝被注浆材料充分填充，有效地解决了注浆材料无法灌入下层裂缝的弊端，裂缝的修复结果明显。

3.2 质量控制措施

（1）现场进行钻孔过程中，必须对现场钻孔数量，以及深度进行检查，若不满足要求，需进行二次钻孔[14]。

（2）严格报告程序，实施监理旁站制度，施工过程中监理全程跟踪监督[15]。

（3）注浆过程中，应对现场注浆压力以及注浆进行实时记录，确保压浆整体质量满足技术要求。

（4）质量检验与评定实测项目孔[16]。

具体实测项目检测要求如表3 所示。

表3 实测项目检测要求

4 工后评价

4.1 取芯检测

为进一步判断注浆修补情况，采用路面钻孔取芯对裂缝修复情况进行验证，在两个注浆孔之间进行取芯或是临近注浆孔取芯[17]。该次注浆共纵缝32 条，单车道横缝182 条，随机共取26 个芯样。经统计，裂缝处的病害类型有面层裂缝、面层不密实、层间不良、基层裂缝和基层松散，取芯情况如表4 所示。从统计结果可发现，总体修复率约98.7%，裂缝修复率约96.2%。

表4 芯样统计结果

4.2 弯沉检测

采用弯沉仪对15 处裂缝处以及距离裂缝20 cm 处的弯沉值进行检测。检测结果如图1～2 所示。从图可以看出，裂缝处注浆后弯沉值均有所降低，裂缝处的下降幅度平均值为22.9%，裂缝旁弯沉下降幅度为17.9%，可见注浆材料填充裂缝间隙后，能够明显提升路面模量，有效恢复路表强度，且对裂缝附近一定范围内的路表强度也有所提升；且当裂缝处弯沉值＜15（0.01 mm）时，弯沉变化较小，因此采用弯沉对裂缝注浆效果进行评价时，应更加关注弯沉＞15（0.01 mm）的变化情况。