压密注浆技术在混凝土路面养护中的应用.pdf

2 0 1 3 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与防洪 管理施工 2 1 9 压密注浆技术在混凝土路面养护中的应用 高 军 海 ( 上海 奉 贤建设 发展 ( 集 团 ) 有 限公 司 ， 上 海市 2 0 1 4 0 0) 摘 要： 压密注浆技术在我国的道路养护中应用 比较普遍， 特别在白色混凝土路面的改造中得到广泛的推广。 该文以某工程为实 例， 从理论与施工方面对此工艺作了分析， 为道路养护改善方法提供借鉴。 关键词： 压密注浆 ； 弯沉 ； 设计 ； 施工 ； 板块脱空 中图分类号： U 4 1 8 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 8 0 2 1 9 0 3 1 注浆加固机理 水 泥混凝土板 注浆 法是利用液 压 、气压或 电 化学原理 ， 施加一定压力 ， 通过注浆管将浆液均匀 地注入 板底空 隙 、 板下 基层 中， 赶走 板底 、 基 层裂 缝中的积水、 空气后占据其位置。浆液以充填 、 渗 透和挤密等方式， 经人工控制一定时间后 ， 浆液将 原来的松散颗粒或裂缝胶结成一个整体，形成一 个结构新 、 强度大、 防水性能高和化学稳定性 良好 的“ 结石体” ， 把下沉的板块抬升至原设计高程 ， 使 面板重新获得基层的支承， 从而达到加固路面、 治 理病害、 延长使用寿命的目的。 2工程概 况 上海市奉贤区公路管理署 2 0 1 1 年对奉贤的公 路进行养护维修。平庄西路工程养护( 沿钱公路 一 元通村桥 ) 是奉贤 区南桥镇接东 乡的主干道 ， 随着 近几年来的经济繁荣， 道路车流量逐年增加， 造成 路面老化严重 ， 机动车道出现拥包 ， 沉陷等较多病 害， 严重地影响了车辆和行人的安全和舒适。该工 程 的设计意 图是将 旧水 泥混凝 土板块经过适 当技 术处理达到作为道路基层要求的情况下 ，加铺沥 青混凝土面层 ， 进而达到对该段路面改造的 目的。 本文主要通过在处理该段 旧水 泥混凝土板块 过程 中， 对该段道路现状调查 、 方案选择、 工艺流程和 质量控制要点等情况的总结 ，达到在今后同类工 程施工 中能起到一定 的参考作用。 该道路具体情况如下 ： 平庄西路( 元通村桥 一 沿钱公路 ) 全长 1 5 0 4 r n ， 道路宽度 2 7 m。路面横 断面形式如下 ： 6 5 m绿化带 + 3 5 m非机道 + 0 5 r n 机非隔离带 + 8 m机 动车道 + 3 0 m中央分 隔带 + 8 m机动车道 + O 5 m机非隔离带 + 3 5 m非机道 + 6 5 m绿化带 。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 4 0 9 作者简介： 高军海( 1 9 7 3 一 ) ， 男 ， 上海人 ， 工程师 ， 从事工程建 设管理工作。 3 现状调查及弯沉检测 3 1 道 路外观 北侧机动车道外观 良好 ， 仅有局部破损 ， 只须 局部修补处理。南侧机动车道外观裂缝及破损较 多 ，相邻板出现严重错台和相邻板填缝材料严重 剥落， 靠局部小修难以解决问题。 3 2 弯沉试验 南侧机动车道测试车辆通行时有明显的垂直 位移和板块翘动的地方约多处 。针对可能 出现脱 空板块的位置多变、 布置散落， 决定对所有板块进 行一次弯沉检测， 对达不到设计弯沉要求的， 确定 下一步处理方案。我国交通部行业标准 公路水泥 混凝土路面养护技术规范 ( J T J 0 7 3 1 - 2 0 0 1 ) ( 以下 简称 规范 ) 中也明确规定水泥混凝土面板脱空位 置的确定可采用弯沉测定法。弯沉值超过 0 2 l L r n 的， 应确定为面板脱空。弯沉检测采用两台贝克曼 梁弯沉仪和 B B Z 一 1 0 0重型标准车进行静态弯沉测 定。检测时， 每块板分 2个测点， 纵向轮边距离纵 缝 5 c m， 横向轮中心距离横缝 5 c m。测试结果： 北 侧机动车道多数板块平均弯沉小于 O 2 m m，南侧 机动车道多数板块平均弯沉为 0 4 m m，大于规范 标准 0 2 m n l ， 故南侧机动车道应确定为板块脱空。 4 方案比较 采取两种方案 ： 方案一： 破碎挖除南侧机动车道板块 ， 重新浇 注混凝 土。 方案二 ： 注浆加 固原有南侧水泥混凝土板块 。 对两种方案进行分析比较： ( 1 ) 该路段改造设计方案是在原有水泥混凝土 板块上加铺 沥青 混凝 土 ，所 以对水泥混凝土外观 要求不高 。 ( 2 ) 该路段车流量较大， 注浆加固方案的交通 组织 比开挖浇注相对容易 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 0 管理施工 城 市道桥 与 防洪 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 ( 3 ) 经济成本上分析， 注浆加固比开挖重新浇 注混凝土明显节约投资( 注浆约 4 O 元 m 2 ， 挖除浇 注需要 1 3 0元 m 2 ) 。 综合以上情况， 最终确定对弯沉检测不符合要 求的旧混凝土板块进行注浆加固处理 ，即对该工 程南侧 8 m机动车道进行加固处理。 工作内容：南侧 2 个机动车道注浆、 平石翻铺、 铺设细粒式沥青混 凝土 实际需要 ) 。主要工程量： 翻排平石： l 4 8 4 m 、 压密注浆钻孔 1 9 2 1 IT I 、 压密注浆 4 6 1 0 m 3 ， 机械 摊铺 1 5 c m细粒式沥青混凝土 7 5 6 3 5 m z 、机械摊 铺 4 c m细粒式沥青混凝土 1 2 2 2 1 mz 。 5 注浆材料要求 5 1原 材料 板底脱空灌浆材料需具有良好的耐久性， 以及 抵抗荷载、 冲刷、 湿度、 温度影响的能力。 注浆材料 凝固后的收缩会影响灌浆质量 ，因此注浆料需具 有微膨胀性能 ， 并且为减小收缩 ， 注浆材料的水灰 比适宜。 注浆料具有较好的流动性， 且能够穿透非 常细的空隙。 为保证浆液具有 良好的流动性， 应掺 入高效减水剂。根据规范要求板底脱空灌浆材料 一 般选择水泥砂浆或水泥浆。设计建议该工程采 用水泥浆 ， 即改性普硅水 泥材料 ， 其组成 参见表 1 所列 ， 性能指标见表 2 、 表 3 所列。 表 1板底加固用改性普硅水泥材料基本组成一览表 表 2 板底加固用改性普硅水泥材料性能指标一览表 类型 3 h 2 4h 抗压强度 MP a 1 d 7 d 28 d 板底注浆料 1 7 1 4 5 2 0 5 0 4 4 0 7 6 2 2 5 5 1 4 0 0 o 表 3 I I 级粉煤灰技术性能一览表( 单位： ) 项 目 技术要求 细度 ( O 0 8 ra m方孔筛 的筛余 ) 烧失 量 需水量比 三氧化硫 含水率 8 8 1 0 5 3 1 5 2 浆液 泌水率 3 h小于 2 ， 2 4 h 后泌水全部被桨体 吸收； 要求浆液粘度低、 流动性好、 能够进入哪怕 细小的裂缝 ， 全面渗透 ； 具有一定的稠度、 密实性 和固结性好， 能有效填充脱空处 ； 自由膨胀率要求 不大 于 1 0 ； 7 d抗压强度不小 于 5 MP a 。 5 , 3 浆液调制 根据设计要求选用配比为普通硅酸盐水泥： 粉 煤灰 ： 膨胀剂 ： 水 ： 减水剂 = 1： 2： 0 3： I 7 4： 0 0 1 5 。 将粉煤灰、 水泥按比例掺入水中， 拌和均匀后 加入减水剂和膨胀剂， 再继续拌和 2 3 m i n ， 浆液自 调制到注入孔中的延续时间， 一般不超过 3 0 4 5 ra in 。 需要注意的是，在整个注浆自投料到注浆过程中需 要不停搅拌浆液， 确保浆液均匀且不发生离析现象。 6 注浆施工工艺流程 6 _ 1 注浆准备工作 坑洞处理干净， 先用沥青混凝土找平 ， 彻底清 扫各类接缝如纵缝、 伸缩缝包括板块裂缝， 用沥青胶 泥予以填封； 架设好测量仪器， 以便对注浆过程中板 面抬高、 隆起的现象及时报告给注浆操作人员。 6 2 钻孔布置 注浆孑 L 按每块板 2 5 孔式进行布孔，现场根 据水泥混凝土板块尺寸、 下沉量、 裂缝状况等综合 确定孔位布置在距边角 5 0 c m的位置上， 如图 1 所 示 ， 全部为垂直孔。注浆时应做好防喷措施 。 5 0 c m L Z L 2 图 1 注 浆孔布置示 意图 6 3 钻孔埋管 可用结构简单、 轻巧， 便于流动施工的取芯机 钻床 ， 钻孔深度应透过板厚以下 2 3 c m。孔要垂 直路面， 钻通板块后若冷却水迅速下渗， 即说明板 底脱空 ， 若钻通板块后 ， 冷却水并不下渗 ， 说明该 处板底并未脱空， 应另选注浆孔位置。为使注浆机 连续作业， 应提前钻孔 ， 钻孔完后 ， 须用回丝或泡 沫型材料等堵塞， 以防碎粒物跌入孔中， 确保孔的 注浆作业顺利进行 。 注浆孑 L 孑 L 径的大小 ，只要保证砂浆能顺利流 畅。为使混凝土路面板因钻孔后对混凝土板整体 性不致于造成太大影响， 孔径不宜太大， 要与灌注 嘴的大小一致。 控制在 5 0 m m。 埋管时注意孔 口 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与防 洪 管理施工 2 2 1 密封和管底出浆 口离孔底 2 0 c m左右 ，以便灌浆 时管底堵头打开 。 6 。 4 搅拌造浆 按照规定的配合 比将水泥、 粉煤灰 、 外加剂加 入灰浆拌和机中干拌两遍 ， 再逐渐加水湿拌。水加 完后持续拌和 ， 直到无灰团即可使用 ， 且使用过程 中应使拌和机继续运转以免灰浆沉淀。 6 5注浆 灌浆泵从搅拌机吸取浆液 ， 经过泵压后进入高 压胶管注入水泥混泥土板底 。注浆压力控制在 1 5 2 0 M P a 。稳压一段时间， 以利于压浆材料在 压力作用下充分填实脱空部位， 最后卸压。当浆液 不断从接缝处冒出( 或板块产生顶升 、 注浆压力骤 增 ) ， 即停止注浆， 迅速移至另一注浆孑 L 继续作业。 6 6板块抬升观测 在进行压浆的同时要防止超压压浆造成面板 抬升过高。如果抬升过高， 则易造成板块的断裂。 应在被压浆面板附近 ， 架设测量仪器 ， 观测压浆过程 中面板抬高、 隆起现象。 若测量到面板整体或局部出 现抬高， 需立即通知压浆机械操作人员。 当抬高量达 到 0 - 3 m m， 应及时关闭压力阀立即停止压浆。 6 7 封孔 压浆施工完毕后 ，对压浆处理过的水泥板进行 保养是压浆处理的又一重要环节。压浆完成后继续 控制交通， 压浆板上禁止车辆通行， 以利于浆液凝固 后强度的增强。待标养试块抗压强度不小于 5 MP a 时( 一般养护 3 7 d ， 气温较低时候养护时间适当 延长) 就可用水泥砂浆封孑 L ， 同时可以开放交通。 6 8 注浆合格检测 对已经完毕的路段在注浆后 7 d 龄期后进行 弯沉测试， 其值必须达到小于设计要求， 方可进行 下道工序。对于注浆后不满足要求的板块， 重复压 浆过程， 直至弯沉测试满足要求 ， 若多次压浆仍达 不到要求 ， 应将板块作破碎处理， 处治基层。 交通控制： 注浆完成后的板块需禁止车辆通行 ， 待浆液抗压强度达到 5 MP a时 ( 一般养护 3 7 d ， 气温较低时候养护时间适当延长 ) 开放交通， 同时 用沥青胶泥重新灌缝并清除残 留在路面上的浆液。 7 注浆过程 中的其它要求 ( 1 ) 严格按设计要求施工 ， 掌握材料配 比， 精 心搅拌 ， 浆液经高速搅拌均匀后再进行注浆 ， 同时 在注浆过程中不间断连续搅拌 ，注浆在泵送前经 筛 网过筛 。 ( 2 ) 整个注浆过程基本连续进行 ， 减少中途停 机， 如果确需中断， 将喷嘴浸在水中， 使压力泵反 转 ， 让喷管及压力泵吸人一定量的水 ， 这样容易防 止浆液沉淀硬化堵塞管道。 ( 3 ) 注浆过程中当浆液 6 0 7 0 从透气孔冒 出时， 需要停止注浆并封堵透气孔 ； 板边或者板角 抬高 3 5 m m时， 立即停止注浆； 当压力表指针有 异常跳动或发 电机声音突然增大时 ，立 即停止 注 浆。 ( 4 ) 注浆过程 中要做好各种记 录。如孔 号、 孑 L 深 、 稳定压力 、 最 大压力 、 始压 时间 、 终压 时间 、 稳 定时间等等，便于出现问题后及时分析并迅速找 出原 因。 8 注浆效 果 重新按原来方法检测水 泥混凝 土板 块平均弯 沉， 达不到设计要求， 重新确定处理方案。 该项目涉 及板块经过注浆加固后， 在摊铺沥青混凝土前的再 次检测 ， 平均弯沉小于设计提出的 L RO 2 m m的 指标 ， 证 明注浆技术在该工程 中取得理想 的结果 。 9 注浆技 术总 结 注浆施工工艺的关键点在钻孑 L 位置、 钻孑 L 深度 和灌浆压力的控制上， 钻孔位置要根据外观、 前期 弯沉检测，尽可能把孔位选在板块脱空深度最大 处； 灌浆时要对每个孔位的压力和时间严格把握 ， 压力达不到不行 ， 压力不稳定也不行 ， 稳压 时间对 压浆效果有很大影响。 1 0 结语 注浆技术作为一项成熟的处治技术 ， 具有成本 低、 见效快、 操作简便、 对车辆影响小等优点 ， 已经 被众多的公路工程养护者所接受所认同，其应用 范围由原先的水泥混凝土路面板底脱空注浆逐步 向道路路基处治延伸 ， 在公路施工和养护工程中， 具有良好的经济效益和社会效益。可以相信， 随着 设备的不断更新 ， 材料的不断开发， 工艺的不断创 新， 这项技术也将得到不断地改 良、 完善 ， 其应用 前景将十分广 阔。 参 考文献 1 】 翟站立 路基路面施工及养护技术【 M 】 北京： 人民交通出版社， 2 0 o 1 2 刘涛 水泥混凝土路面板下脱空封堵技术研究【 D 】 东j B 林业大 学 ， 2 0 0 3 【 3 】 傅智， 金志强 水泥混凝土路面施工与养护技术【 M 北京： 人民 交通出版社 ， 2 0 0 3 【 4 】 黄永茂 有关水泥混凝土路面断板及开裂问题探讨【 J 施工技 术 2 0 0 7 ， ( 1 O月下旬刊) 【 5 】5 J T C F 1 0 2 0 0 6 ， 公路路基施工技术规范【 s 6 6 J T J 0 7 3 1 2 0 0 1 ， 公路水泥混凝土路面养护技术规范【 s 】 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m