高聚物注浆和沥青冷拌冷铺相结合的非开挖公路绿色养护技术.pdf

Intelligent Building and Construction Machinery智能建筑与工程机械2023年 8月Aug 2023第5卷 第8期Vol.5 No.80引言沥青路面的病害主要分为裂缝、变形和松散 3 大类，但根据路面结构分析发现，水损害是造成道路病害主要因素之一。日常养护和预防性养护主要是对路面面层进行维修和养护，而对基层、路基引起的病害，经常治标不治本。针对由于路基原因造成的基层及路基反射性裂缝，引起的翻浆、唧泥，针对由于路基沉降而造成的脱空、塌陷等结构性病害，都需要新的养护技术来解决。2020 年 7 月，四川快马道路工程技术有限公司在阿坝州养护项目中进行了高聚物注浆小面积试验，试验达到预期效果。2022 年 6 月，阿坝州公路局对于 G248马尔康至壤塘段的沉降性裂缝进行高聚物注浆，注浆面积 2 800 m2。在注浆结构性补强后，根据路面平整度要求，对局部采用改性乳化沥青拌合混合料修补，最后整体路段进行微表处罩面。该公路运行半年以来，未再出现沉降、裂缝等病害。通过工程应用证明，采用高聚物注浆结合冷拌冷铺技术，整个工艺过程施工快捷、绿色环保、交通干扰小。1高聚物注浆技术高聚物注浆技术最早用于建筑物的维护和加固，随着道路工程要求研发的高聚物材料逐渐成熟，其在高速收稿日期：2023-03-06作者简介：谢炜（1974），男，陕西西安人，本科，工程师，从事筑养路机械的应用、新材料工艺工法在路面养护中的应用工作。高聚物注浆和沥青冷拌冷铺相结合的非开挖公路绿色养护技术谢 炜1，李金妍2，刘平让3（1.中交西安筑路机械有限公司，陕西 西安 710000；2.阿坝藏族羌族自治州公路局，四川 阿坝 624000；3.四川快马路畅公路养护有限公司，四川 成都 610000）摘 要：公路的沉降性病害是一种深层次结构性病害，严重影响道路交通安全。尤其是山区道路，如果不能及时处治，会进一步形成道路塌陷、滑坡等公路损坏。传统的养护工艺大多数是在病害严重到影响行车安全时，采用开挖换填、坑槽修补等修补方式。传统的养护方式不仅施工周期长、交通干扰大、施工成本高，还会产生大量的废料和废气。因此，寻求不开挖、不加热的环保绿色养护技术势在必行。阿坝州公路局在预防性养护项目中，采用高聚物注浆填充加固结构层，再用冷拌冷铺沥青处理面层，整个工艺过程施工快捷、环保、交通干扰小，取得了良好的修补效果、环保效果和经济效果。关键词：高聚物注浆；冷拌冷铺；非开挖中图分类号：U416.217文献标识码：A文章编号：2096-6903(2023)08-0022-03智能建筑与设计施工公路病害处治中开始广泛应用。道路高聚物注浆技术就是依托无损检测结果，通过在路面打孔，将具有膨胀、早强、防水、耐久等特点的高流动性高聚物材料注入路面基层，填充路面结构层中的脱空、空隙及裂缝，增强路面结构的整体性，提升路面结构的承载能力。1.1 高聚物注浆材料高聚物注浆材料品种繁多，有亲水型和疏水性以及单组份和双组份的区别。本次工程材料选用目前比较成熟的高速公路用双组分非水反应类自膨胀闭孔高分子聚合物注浆料。该材料为双组份预聚体，当这两种预聚体液体材料混合在一起时，预聚体即刻发生聚合反应，经过短暂的反应时间迅速膨胀并形成泡沫状固体1。将反应时间调控至在 15 min 内，即可形成 90 的强度。反应后的材料具有良好的弹性和强度，特别是具有较好的抗拉强度。高聚物材料呈中性、惰性性质，不污染土壤和水。注浆材料技术性能应符合表 1 的要求。1.2 注浆设备及工具高聚物注浆主要设备包括检测设备和高聚物注浆设备以及辅助工具。检测设备主要是落锤式弯沉仪（FWD），有条件配备探地雷达（GPR）。施工设备主要是把发电机、空压机、配比仪、注浆机、注浆枪、冲击电钻等集成一起，安装在货运车辆上，组合成专业的高聚物注浆车。1.3 注浆方案设计根据路面检测病害类型和注浆前检测结果，设计高2023年 第8期 23 检测项目技术要求检验方法固化时间/h 0.3JT/T 280膨胀比520CJJ/T 26025抗压强度/MPa35GB/T 881325抗拉强度/MPa24GB/T 1040.1起渗压力/MPa 0.3CJJ/T 260耐化学腐蚀良好GB/T 11547表 1 注浆材料技术性能要求注：注浆材料密度为 400 kg/m3 时的指标。图 1 纵缝注浆孔布置示意图图 2 局部块状沉降注浆孔布置示意图图 3 注浆孔深度示意图聚物注浆方案。注浆方案主要内容是注浆孔的布置方式、数量、孔深和孔径。2022 年 6 月，通过前期检测确定该项目病害主要是两种：一种是由于路基沉降造成的纵向宽大裂缝，裂缝两边路面形成明显高差。对此类病害的注浆孔，沿裂缝方向在裂缝两边距离 25 cm 处布孔，两个注浆孔之间的距离为 100 cm，纵缝注浆孔布置示意图如图 1。另一种是行车道局部块状沉降。对此类病害的注浆孔，注浆孔按病害区域纵横向间距 1.2 1.5 m 均匀布置。局部块状沉降注浆孔布置示意图如图 2。注浆孔直径16 mm，注浆孔及注浆管深度注浆孔深度示意图如图 3。2沥青冷拌冷铺技术传统的沥青路面建设和维护基本采用厂拌或现场拌合的热拌热铺沥青混合料。相对于热拌热铺工艺，对采用非加热方式的常温沥青混合料工艺，称之为沥青冷拌冷铺技术。目前的冷拌冷铺按材料的性质有溶剂性冷拌冷铺沥青、水性（乳化）沥青冷拌冷铺、反应性树脂类冷拌冷铺技术。本次采用的是改性乳化沥青冷拌冷铺技术2。原材料为改性乳化沥青。采用 SBR 改性阳离子慢裂快凝性 BCR 乳化沥青，沥青固含量 60%。蒸发残留物 3 大指标如下：针入度为 62。软化点为 57。5延度为 90 cm，恩格拉粘度为 12。矿料采用当地材料，粗、细集料的技术指标要满足 T/CECS G:M53-02-2020微表处技术规程的集料技术要求。填料为矿粉和水泥，需符合公路沥青路面施工技术规范（JTG F40）中的相关要求。水泥材料选用拉法基 425水泥。选择中交西筑 MS9B 稀浆封层车,用于拌合和摊铺，同时配备带铣刨、清扫装置的多功能滑移装载机、运渣车、吹风机、小型乳化沥青洒布机和胶轮压路机。根据注浆后路面平整度情况，以最低点为基准铣刨路面。测量需要修补的路面厚度，按照厚度选择矿料级配：厚度小于 2 cm 采用 MS-3 级配；厚度 2 5 cm 采用 MS-4 级配；厚度大于 5 cm，采用 MS-5 级配+MS-3 级配两次铺筑。矿料级配范围见表 2。冷拌冷铺的技术关键点在于要根据铺设厚度，选择矿料级配和调整乳化沥青的粘度和加入量，以及矿粉和水泥添加量。通过室内试验和现场实际，工程混合料的配合比见表 3。3高聚物注浆技术和冷拌冷铺两者相结合的非开挖工艺对原路面的车辙、平整度、抗滑性能、路面破损状况（裂缝、坑槽、沉陷等）进行检测、调查，将其作为路面维修养护方案选择的依据。在路面弯沉检测（路面结构强度）基础上，以探底雷达检测（路面空间状态）为依据，并结合路面破损、平整度情况，采用高聚物注浆进行路面结构补强。再通过冷拌冷铺修补技术，快速形成开放交通。在注浆材料进场使用前应提交质量合格证书、检测报告等，注浆材料应放置在避光、阴凉、通风处储存。注浆方案需要确定病害处理范围、布孔方式，钻孔的深度和孔径，并施画钻孔点。在钻孔后下注浆管，安装注浆帽，注射高聚物注浆材料。注射完要取除注浆帽。在注浆完成 1 h 后，检查注浆效果，并检测弯沉，不满足要求再进行钻孔补注，直至达到设计要求。冷拌冷铺前，要以注浆后沥青路面最低点作为基准，对注浆后路面进行铣刨。铣刨后清除清扫干净后，谢 炜，李金妍，刘平让：高聚物注浆和沥青冷拌冷铺相结合的非开挖公路绿色养护技术智能建筑与工程机械 24 第5卷表 2 冷拌冷铺矿料级配范围表 3 工程混合料的配合比筛孔/mm13.29.57.24.752.361.180.60.30.150.075MS-3 通过的质量百分率/%100839670904570285019341225718612MS-4 通过的质量百分率/%10088100729060804060284519341425817 48MS-5 通过的质量百分率/%80907080607550703555304220331524916 47项 目MS-3MS-4MS-5油石比（沥青占矿料的质量百分比）/6.56.05.8水泥占矿料的质量百分比/031323外加水量占干矿料质量百分比根据混合料的稠度确定撒布乳化沥青。对于较大面积病害，摊铺整体小于 2 cm 时，按MS-3 级配和设计配合比。通过稀浆封层车一次性摊铺。摊铺完破乳后，用胶轮压路机进行碾压，1 h 后开放交通。对摊铺厚度在 2 5 cm 时，按 MS-4 级配和设计配合比。通过稀浆封层车一次性摊铺，摊铺完破乳后，用胶轮压路机进行碾压，2 h 后开放交通。对厚度大于 5 cm 时，采用 MS-5 级配和设计配合比。通过稀浆封层车进行搅拌和摊铺至低于 2 cm，用胶轮压路机进行碾压，2 h 后再按 MS-3 级配和设计配合比，用稀浆封层车摊铺罩面。摊铺完破乳后，用胶轮压路机进行碾压，2 h 后开放交通。之后检测平整度，并对低于整体路面的进行冷补，对高于整体路面的进行铲除修补。4非开挖修补技术适用的路面病害根据工程实践可知，本工法适用于路面脱空、沉陷、唧泥、强度不足等病害处治，包括：水泥混凝土路面脱空、唧浆、沉陷病害处治；半刚性基层路面开裂、唧浆、基层松散、强度不足病害处治等；路基压实度不足、路面沉陷等病害3。5应用后的效果2022 年 6 月在阿坝州注浆养护中采用注浆和冷拌冷铺结合处理 2 800 m2。运行 6 个月后，个别地方出现小裂缝外，基本完好，满足设计要求。具体细节见图 4、图 5、图 6。6结束语采用高聚物注浆填充加固结构层，采用冷拌冷铺沥青处理面层，整个工艺过程施工快捷、环保、交通干扰小。应用该技术取得了良好的修补效果，环保效果，经济效果。今后需进一步完善施工工艺，提高现场施工效率。参考文献1 沈艺奇.高速公路维修改造工程能耗及排放评价模型及方法D.合肥:合肥工业大学,2017.2 陈力维.沥青路面运营期间养护能耗与排放量化分析J.交通运输部管理干部学院学报,2013,23(2):12-19.3 孙大权,孟庆楠,张立文.温拌沥青混合料制备技术研究现状及新进展J.城市道桥与防洪,2010(3):19-21+24+16.图 4 路面宽大纵缝图 5 注浆现场图 6 冷拌冷铺后