地聚合物注浆处置施工方案设计研究.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引言近年来，公路规模持续扩张，道路养护里程也随之增加。在沥青路面病害修复方面，传统的注浆材料及工艺效果不佳，很难提高路面的整体性、稳定性。为此，提出了地聚合物注浆处置施工设计方案。该方案是指地聚合物浆液在一定压力作用下，通过注浆管不断注入公路路基及路面基层结构层，在一系列反应下，能够快速挤出残留在路基及路面基层内的水分、空气，由此可达到提升公路承载力的效果1。1路面病害调查分析某公路工程通车时间较长，由于交通荷载及自然因素的长期影响，导致路面出现了不同程度的网裂、坑槽等病害2。在病害调查当中，重点调查路面承载能力和层间脱空情况。本工程采用了贝克曼梁法，即利用载重汽车持续加载路面，通过百分表对车辆经过测点前后的读数差值进行精确记录，由此获取回弹弯沉值。在静态汽车荷载检测时，采用静态贝克曼梁法，获取单点最大弯沉。该方法操作方便，在各类路基路面回弹弯沉检测中具有良好的适用性，可用于公路整体承载能力评定。弯沉值不仅能够展现公路路面的承载能力情况，还可反映路面的抗垂直变形能力。经过测试，可得出本工程的路面弯沉值为 32.80 mm，说明本工程的强度损失较为严重。在调查层间脱空状况时，本工程采用了钻芯取样法，以此对路面结构层是否完整进行详细观察。根据现场钻取的芯样情况分析，8 12 cm 为面层沥青厚度，收稿日期：2023-03-01作者简介：常亚洲（1987），男，河南商丘人，本科，高级工程师，研究方向：公路工程路基路面设计。地聚合物注浆处置施工方案设计研究常亚洲（河南省交通规划设计研究院股份有限公司，河南 郑州 450018）摘 要：路基层一旦出现脱空等病害，势必会降低路面的承载能力，若一味采用传统开挖补强技术处理，不仅施工时间长，还会干扰交通通行，加大养护成本。地聚合物注浆技术是一种高效的非开挖工艺，能够克服普通注浆材料早期强度小、收缩性严重的缺陷，无需翻挖道路，便能实现快速开放交通的目的。在路面路基病害处治当中，采用地聚合物注浆工艺，在全面了解路面病害情况的基础上，阐述了地聚合物注浆处置施工方案设计要点。关键词：地聚合物；注浆处置；施工方案设计；路面病害调查中图分类号：U418.66文献标识码：A文章编号：2096-6903(2023)08-0013-03智能建筑与设计施工部分沥青面层芯样全部成型，基层成型结实，具有较好的层间结合情况。局部病害部位，层间结合位置已出现脱离现象。根据路面病害调查，分析沥青路面产生病害的原因主要有以下 2 点：在高温和交通荷载的长期作用下，半刚性基层会产生横向裂缝。降雨之后，雨水将沿着裂缝不断下渗，并有白浆冒出。若采取的措施不及时或不合理，裂缝将持续发展，甚至会产生沉陷现象。在车辆的长期碾压作用下，病害原有位置很可能产生竖向裂缝，甚至会出现更为严重的病害，比如脱空、大范围开裂、坑槽等，进而降低路面的承载力，或出现层间粘结效果不佳等情况。若路面基层出现脱空等病害，将会大幅降低路面承载力。一般情况下，若采取传统开挖补强处置工艺，在基层病害处治当中，不仅养护周期长，且具有较高成本，对行车通行影响大。基于此，为了保证路面养护质量，降低对道路行车的不利影响，可采用“非开挖”注浆加固技术。这种养护工艺，不仅可以避免翻挖道路，快速开放交通，可以很大程度上降低道路修复对交通的影响。由于现有注浆材料普遍存在早期强度小、收缩大等缺陷，应结合道路实际情况，采取早强型地聚合物注浆加固方案，从而修复路面病害。2 地聚合物注浆施工方案设计在本养护路段，可根据病害程度划分为两种路段，即一般路段和病害路段。具体问题具体分析，不同路段要采用不同的施工方案设计。经检测发现，一般路段路面病害不明显的位置的弯沉值不符合规定要求，需要进行养护处理。针对病害轻的路段，在施工方案设计时，可针对原二灰稳定碎石基层（20 cm）及石灰土底基层（22 cm）进行处智能建筑与工程机械 14 第5卷试验编号注浆压力/MPa孔距/cm注浆量/（kg/m2）处置结果10.410070差20.615070良30.820070差试验编号注浆压力/MPa孔距/cm注浆量/（kg/m2）处置结果40.4100120差50.6150120优60.8200120良试验编号注浆压力/MPa孔距/cm注浆量/（kg/m2）处置结果50.4100170良60.6150170优70.8200170优指标注浆深度/cm注浆量/（kg/m2）孔距/cm工艺参数80 12070 120150指标注浆前弯沉标准值/0.01 mm1d 注浆后弯沉标准值/0.01 mm7d 注浆后弯沉标准值/0.01 mm平均值36.3727.7425.68标准差13.557.527.26代表值58.6535.2632.94表 1 场区淤泥质粉质黏土夹粉土、淤泥质黏土的抗剪强度参数指标表 2 120kg/下不同注浆压力路面试验注浆处置结果表 3 170kg/下不同注浆压力路面试验注浆处置结果表 4 工艺参数表 5 注浆前后弯沉标准值置，采取地聚合物注浆方案。当补强处理之后，需按照“下上”的顺序进行整幅施工。在病害路段的路面病害调查中发现，局部路段病害较为严重，病害类型多为裂缝、坑槽、脱空等，且通过弯沉检测可知，弯沉值并不符合规定要求，需要加大养护力度。针对此类病害路段，需要先将旧路面沥青面层铣刨掉（厚度为 12 cm）随后采用地聚合物注浆法处置原二灰稳定碎石基层和石灰土底基层。处理之后，应通过灌缝法处置路面裂缝病害，并将聚酯布（宽 2 m）布设到其上骑缝位置。结束以上施工作业，按照“上下”的顺序进行整幅施工。3注浆工艺参数计算研究选取具有代表性的路段为试验段，长度为 500 m，为计算注浆工艺参数，可在试验段内选取不同试验点进行试验研究，最后利用钻芯取样法，获取最佳参数。表1 表 3 为路面试验注浆方案及处置结果情况。经过现场探坑观测分析，在地聚合物注浆施工设计当中，若注浆压力为 0.4 MPa，得到的处置结果为“差”。这种情况下，注浆材料很难向基层脱空位置或者裂缝位置有效扩散，难以达到预期注浆效果。注浆压力为 0.6 MPa，注浆处置成效较好。随着注浆压力的不断提升，注浆处置效果虽然也有所提升，相比注浆压力为0.6 MPa 时，处置效果变化并不明显，都为“优”。通过分析可知，通过现场探坑试验和经验公式计算分析，获取的扩散半径结果基本相同，说明在公路注浆孔距计算中柱形扩散理论经验公式具有可行性。路基层结构破坏病害处置中采用地聚合物注浆法，以实测值作为注浆孔距计算的重要参考值，从而得出沥青路面注浆孔间距为 1.5 m。伴随注浆量的不断增长，处置效果愈加显著，但处置效果为 170 kg/m2时，达到限值。结合公式计算研究，确定注浆工艺最佳施工方案如表 4 所示，采用该工艺参数，可保证后期施工质量。4地聚合物注浆效果评价4.1 承载力效果评价沥青面层的变形能力较强，当车辆碾压路面后，便会向基层直接传递行车荷载，进而影响面层的使用性能3。基于此，需要做好注浆处置后路面基层的承载力效果评价分析。在注浆养护 1 d、7 d 之后，针对路面病害位置可利用动态弯沉仪进行弯沉测量，并对比分析注浆前后的检测效果，从而判定注浆后，路面承载力是否满足规定要求。表 5 为注浆前后弯沉检测值对比分析情况表。根据表 5 可知：地聚合物注浆前，路面的弯沉平均值为 36.37（0.01 mm）。注浆后，养护 1 d 时，路面弯沉平均值为 27.74（0.01 mm）；7 d 后，路面弯沉2023年 第8期 15 表 6 探坑观测处置结果序号结构层探坑观测结果1沥青面层、二灰碎石基层未见地聚合物注浆材料2二灰碎石基层、石灰土底基层层间存在明显裂缝，探坑发现注浆浆液踪迹。顶面开裂情况较为严重，层间铺设均匀地注浆材料底基层松散、脱空部位，地聚合物注浆材料较多3石灰土底基层、旧路基结构层旧路基结构层顶面未见明显裂缝，但石灰土底基层松散部位具有较大缝隙现象，在此区域内均匀铺设注浆材料平均值为 25.68（0.01 mm）。说明相比注浆处置前，路面弯沉值下降严重，修补路面的力学性能在不断提升，路面的抗压强度和承载力也大幅提高。在注浆养护 1 d 和 7 d 当中，路面弯沉值下降幅度较小，表明在较短时间内地聚合物注浆材料可以对道路产生良好的加固成效。4.2 探坑观测处置效果评价注浆后，在路面结构当中，地聚合物浆液是否均匀分布十分关键。为更深入地了解地聚合物的加固处置效果，在工程质量评价中，采用了探坑观测法进行评价分析。经探坑观测可知，注浆养护 1 d 之后，沥青路面病害不明显路段，未见地聚合物浆液。地聚合物仅有少量存在于松散基层部位，注浆材料较多的部位为路面的脱空区域，但仍有少量地聚合物注浆材料存在于碎石基层和底基层当中。由此表明，基层和底基层间粘结性能不好，但是通过地聚合物注浆材料的渗入，可增强结构层间的粘结效果，起到补强效果4。在探测石灰土底基层和旧路基结构层之间时，层间未见注浆材料，说明层间具有良好的粘结性能，未见脱空、松散层，由此也说明在旧路基结构层内，并没有渗透扩散地聚合物注浆材料。表 6 为探坑观测处置结果。5结束语地聚合物注浆工艺是一种高效的路面修复养护工艺，其施工处置效果显著。本文依托某公路改造工程，通过沥青路面病害调查，可知本路段病害类型较多，主要为裂缝、脱空、坑槽等，且局部路段路面承载力不合格，需要进行路面养护处置。基于病害问题分析，本文提出了地聚合物注浆处置施工设计方案，针对一般路段、病害路段进行了具体分析，并确定了本工程的工艺参数。为了解注浆处置效果，采用了承载力效果评价和探坑观测处置效果评价，得出地聚合物注浆处置后，路面病害有效修复，路面承载力有所提升，可满足施工养护效果。参考文献1 袁艺卿.地聚合物注浆法快速处理路基路面病害应用研究D.扬州:扬州大学,2021.2 杨云华,荆武,徐敏.基于无损检测的城市道路聚合物注浆修复技术探讨J.建筑技术开发,2019(18):125-126.3 沈健.非开挖式地聚合物注浆加固技术在旧水泥混凝土路面病害处治中的应用J.低碳世界,2018(5):258-259.4 阮华夫,高峰,章苏亚.BH地聚合物浅层注浆技术在上海G1501高架北段道路大修中的应用J.中国市政工程,2015(5):1-3.常亚洲：地聚合物注浆处置施工方案设计研究