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非水反应双组份高聚物在市政道路维修中的应用

摘要：鉴于传统市政道路维修方法的不足，在重庆市渝中区某市政道路采用非水反应双组份高聚物注浆技术进行加固维修，并利用落锤式弯沉仪(FWD)和探地雷达（GPR）对注浆前后路段弯沉值和路面承载能力进行检测，用于分析和评价注浆效果。从注浆前后检测的结果可知，注浆后路段弯沉值减小，路面承载能力增强。分析表明，高聚物注浆技术具有良好的防水、抗拉、抗压和协调变形能力，而且对路面结构破坏小，施工速度快，对交通影响小，在市政道路维修领域有着广泛的应用前景。
关键词：高聚物注浆；弯沉值；承载能力
Application of non-aqueous reaction two-component Polymers in Municipal Road maintenance
Ban Yue，Zhu Hui
（China Coal Science and Technology Chongqing Design and Research Institute (Group) Co.，Ltd.,Academy of Municipal Engineering，Chongqing 400042，China）
Abstract: In view of the deficiency of traditional municipal road maintenance methods, a municipal road in Yuzhong District of Chongqing is strengthened and repaired by non-water reactive two-component polymer grouting technology, and falling weight deflectometer (FWD) and ground penetrating radar (GPR) are used to detect the deflection value and pavement,and has little damage to the pavement structure, fast construction speed and little impact on traffic, so it has a wide application prospect in the field of municipal road maintenance.
Keywords: polymer grouting; deflection value; bearing capacity

市政道路主要采用的是沥青路面，具有表面平整、无接缝、行车舒适、振动小、噪音低、耐磨、不扬尘等特点。目前在我国城市道路里面应用比较普遍，然而，许多沥青路面在运营一段时间后出现了裂缝、沉降、车辙等病害，其中很重要的原因是沥青碎石混合料空隙率大，耐水性差，易产生水损坏，因此必须进行有效的维修。
目前我国对城市市政道路病害的处治主要是通过挖补的方法，这样不仅造价高，施工工期较长，严重影响交通的运行，而采用非水反应双组份高聚物注浆技术方法则有效克服了这些缺点，在国外得到了广泛的应用。
1非水反应双组份高聚物注浆简介
高聚物注浆技术是20世纪70年代末发展起来的工程维修技术，在国外主要用于建筑物地基加固或地板修复，高聚物注浆技术基本原理是：按照一定配比（1：1），向地基中注射双组份高聚物材料（专用树脂和硬化剂），两种材料混合后发生化学反应，体积迅速膨胀并形成泡沫状固体，从而达到填充脱空和加固地基的目的。
1.1材料的要求
非水反应双组份高聚物，主要由异氰酸酯组份和多元醇组份聚合反应生成，其中异氰酸酯组份主要成分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯，多元醇组份主要以聚醚多元醇和聚酯多元醇为基础，添加发泡剂、匀泡剂、催化剂、阻燃剂等各种助剂均匀混合而成。并且使用多种运输方式，保证材料的及时供应。注浆后可将上下部路基有效粘成一个有机整体，以确保注浆加固的道路强度及变形符合设计要求。
1.2工艺简介
结合FWD、GPR和高聚物材料的优点，在市政道路沥青路面维修中，非水反应双组份高聚物注浆工艺如下：（1）FWD和GPR对拟注浆路段进行检测，判断路面脱空情况，弯沉值和路面承载能力，并对处治路段钻孔范围内管线进行核实，为注浆施工提供相关数据；（2）根据FWD和GPR检测结果确定维修的位置，并根据现场实际情况制定注浆方案；（3）现场注浆施工，包括标记注浆孔位置、钻孔、安装注射帽、注浆、封孔、清扫环境和开放交通等过程；（4）对注浆不足点进行补注。
2项目实例
本项目位于重庆市渝中区某市政道路，由于运营已十多年，在长期使用过程中受荷载、环境等因素影响，致使路面沥青老化，失去粘结力，沥青混凝土骨料在外力的作用下脱离路面形成沉降、松散等病害，拟采用非水反应双组份高聚物注浆技术对其两边车道进行维修加固。
2.1施工方案
首先采用400MHz雷达天线对维修路段进行检测，天线探测深度可对所测路线区域1.5m以内缺陷情况进行判别；采用落锤式弯沉仪（FWD）检测路面弯沉，根据弯沉检测结果评价路面结构层承载能力，检测时，设置施加荷载为5t，压强700kPa，一般路面，测点位置为沿车道右轮迹，纵向间距10.0ｍ，严重沉降部位纵向间距5m，如遇横向裂缝时测点在裂缝前0.25m位置，第一、二车道测点交叉布置。路面裂缝处，测点位于车道右轮迹处距离裂缝或伸缩缝0.25m。

FWD测点位置示意图 裂缝处FWD测点位置示意图
钻孔必须保持路面清洁，不得污染路面；利用冲击钻在标注的注浆孔位置钻孔至设计深度。钻孔完毕，为保持路面清洁，及时对钻孔处进行清理。注浆孔直径约1.6cm，钻至路基顶面约80cm。根据高聚物注浆技术要求，使用切割工具把PVC管截取约15-20公分左右，把PVC管通过注浆孔下入,使用铁锤把已清理注射帽敲入PVC注浆管内。注浆时压力约7MPa，通过输料管道分别把A及B两类高聚物材料输送到注射枪口，两种材料在注射枪口处通过注浆孔输送到路面病害处，并发生化学反应，材料由液体变为固体，体积迅速膨胀，达到填充脱空，挤密压实的作用。利用FWD或GPR对整车道注浆路段进行检测，根据检测结果对注浆不足点进行补注。
2.2施工质量标准
为保证高聚物注浆的质量，注浆前应先将裂缝内杂物吹净；安装注浆帽及注浆管时，注浆管不易过长；注浆压力控制在（5-7）Mpa；材料配比（A:B）为1：1。
注浆验收质量检验标准及允许偏差
项目
单位
要求
检验频率
检验方法
外观
-
表面平整，无材料遗留
全检
目测
钻孔数量
-
符合设计要求
全检
目测
钻孔深度
mm
±100mm
抽检10%
钢卷尺
探地雷达

符合设计要求
注浆前，后100%检测
探地雷达
弯沉控制标准
注浆前弯沉
注浆后弯沉
300-500微米
平均值降低30%以上
≥500微米
≤400微米
注：注浆后弯沉值达不到上述标准的，应实施补注，直至达到上述标准。
3结论
通过工程实例，采用非水反应双组份高聚物注浆技术对市政道路进行加固维修，并利用FWD和GPR技术对注浆前后的道路进行检测，为今后相似道路维修提供参考经验。（1）非水反应双组份高聚物注浆技术是一种快速无损的道路维修技术，注浆孔径小，对道路结构影响小，施工速度快，造价低，交通影响小等特点。（2）非水反应双组份高聚物在填充空隙的同时，能够排除路面下积水，并由于材料渗透系数小的特点起到防渗的作用，有效解决市政道路沉陷、松散等现象，防止沥青路面进一步的水破坏。
参考文献：
[1] 曾 胜,徐 琦,元 松.FDW在压浆效果评定中的应用[J].公路与汽运,2004(1)：30-33.
[2] 潘艳辉.高聚物注浆材料的膨胀力实验研究[D].郑州:郑州大学,2008:20-25

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