小孔淺層注漿技術(shù)在高速公路路面病害處治中的應(yīng)用研究

黃勇

摘 要：近年來，廣東地區(qū)交通流量大，重載、超載車輛劇增，廣東省內(nèi)多條高速公路出現(xiàn)了車轍、縱、橫向裂縫等多種病害，局部路段還出現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)強度不足，大大降低了道路的使用功能，小孔淺層注漿技術(shù)通過其獨特的注漿措施能有效填充基（墊）層孔隙，提高路面結(jié)構(gòu)強度和承載力，恢復(fù)道路使用性能，本文以小孔淺層注漿實體工程應(yīng)用為例，詳細介紹其適用性、施工工藝、質(zhì)量控制，通過路表彎沉檢測，小孔淺層注漿技術(shù)達到預(yù)期效果，值得大力推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：重載、超載；結(jié)構(gòu)強度；小孔淺層注漿技術(shù)；彎沉

廣東省多條高速公路自建成通車以來，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，交通日趨繁忙，重型車輛不斷增加，經(jīng)過幾年的營運，高速公路水泥、瀝青混凝土路面出現(xiàn)了不同程度的各種病害，主要表現(xiàn)為：車轍、橫向裂縫、縱向裂縫、抗滑性能不足等，局部路段還出現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)強度不足，大大降低了道路的使用功能，影響了行車的舒適性和安全性。小孔淺層注漿技術(shù)適用于瀝青路面與水泥路面基（墊）層的結(jié)構(gòu)強度加固，通過注漿加固使基（墊）層空隙充填水泥漿，使路面結(jié)構(gòu)恢復(fù)密實，防止雨水下滲對地基土層破壞，改善面層的支撐狀況，從而有效解決瀝青路面或水泥路面裂縫和沉陷等病害。

1 小孔淺層注漿技術(shù)特點及作用機理

1.1 技術(shù)特點

小孔成孔直徑Φ50～60mm，一般控制在50mm為宜，深度入下基層面深一般約0.2～0.3m，孔深0.60～0.80m，布孔一般距離1.5～1.80×1.5～1.80m2，呈梅花形布設(shè)，注漿采用M20～M25純水泥漿加外加劑，采用小孔注漿成孔時對路面結(jié)構(gòu)破壞較少，易修復(fù)，施工工藝較簡單，施工效果較好，加上成孔設(shè)備輕、注漿設(shè)備移動方便，一天可加固400m2（每個班組），設(shè)備基本上不占用行車道，對交通影響較小。

1.2 作用機理

小孔淺層注漿技術(shù)加固水泥路面（瀝青路面）的作用機理為：采用小型施工機具鉆孔穿透水泥面板（瀝青面層），向板下（瀝青面層下）填充水泥漿液，通過注漿管施加一定壓力將漿液均勻注入板底（瀝青面層下）空隙、板下（瀝青面層下）基（墊）層中，以填充、滲透、擠密等方式去除基層裂隙中的積水、空氣后占據(jù)其位置，漿液將原來的松散顆?；蛄严赌z結(jié)為整體，形成一個良好的“結(jié)石體”，從而改善了板底（瀝青面層下）原有受力狀態(tài)，恢復(fù)結(jié)構(gòu)層之間的連續(xù)性，達到加固基礎(chǔ)、治理病害的目的。

2 施工工藝及質(zhì)量控制

2.1 施工工藝

小孔淺層注漿技術(shù)具體施工工藝如下：

（1）交通管制

（2）孔位布置

布孔一般距離1.5～1.80×1.5～1.80m2，呈梅花形布設(shè)， 布孔時應(yīng)避開車輛行駛的輪跡帶位置和裂縫位置。水泥混凝土板一般布設(shè)5個孔，分布于板塊的四個角和幾何中心位置，邊角四孔距離板角兩邊50～100㎝，中間孔位于對角線交點上。水泥路面孔位布置示意如圖2.1-1，瀝青路面孔位布置示意如圖2.1-2。

圖2.1-1 水泥路面孔位布置示意圖 圖2.1-2 瀝青路面孔位布置示意圖

（3）開孔

采用電動回轉(zhuǎn)小型鉆機成孔，裂縫壓漿沿裂縫兩側(cè)錯位布孔或梅花形布孔，開孔孔徑宜50mm，鉆孔在無異常情況下，不得挪移孔位，垂直度小于1%，成孔后應(yīng)將孔內(nèi)清理干凈，孔深必須嚴格按設(shè)計要求施工。

（4）導漿管制作與安裝

采用鍍鋅管制作，導漿管距路面表面以下20cm內(nèi)不開孔，其余開孔按間隔2cm呈梅花狀布置，出漿孔以滿足漿液自由流出為度，花桿底部應(yīng)進行封堵。

將制作好的注漿管輕輕的下放至已鉆好的注漿孔中，下放時盡量居中，安放 時需封住下端口，頂部露出地面10cm即可，以便于與高壓注漿管連接。

（5）漿液拌制

壓漿漿液水灰比應(yīng)控制在0.4～0.8，施工配合比需根據(jù)路面損壞情況并做試驗確定。

（6）壓力注漿

注漿壓力為0.2～0.5Mpa，不大于0.8Mpa，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整。注漿順序從沉降量大的地方開始，由遠到近、由大到小。裂縫注漿的順序從裂縫兩頭開始，往中間注漿。

①第一次注漿將高壓注漿管連接在外的PVC注漿管上，通過加壓灌注，當相鄰孔或裂縫中冒水泥漿、注漿壓力達到0.5Mpa時即可停止注漿。

②停止15min再注漿一次，第二次壓力不高于第一次，注漿孔旁裂縫或相鄰冒出水泥原漿即可終孔。

（7）堵孔

壓漿結(jié)束后應(yīng)立即拔出注漿栓塞，立即插上木楔，防止?jié){液外流。

（8）清洗

每次壓漿施工收工時，必須用清水沖洗攪拌桶，此時液壓泵照常工作，使水經(jīng)管道、壓漿泵從高壓管中排出，將各部件殘留漿液徹底排除，防止水泥漿堵塞壓漿泵。注漿后殘留在路面的漿液要及時清掃并用水沖洗，防止污染路面。

（9）封孔

待漿液初凝后用快凝水泥砂漿或熱瀝青永久性密封孔口。

（10）養(yǎng)生

注漿完成后，嚴格交通管制，注漿區(qū)在注漿4h內(nèi)禁止車輛通行，臨近運營車道限速60km/h以下，以避免超重車輛通過時對注漿區(qū)的擾動。

（11）開放交通

一般養(yǎng)生期為3d，具體開放交通時間應(yīng)結(jié)合砂漿試模3d抗壓強度，不低于4.0Mp而定。

小孔淺層注漿技術(shù)施工工藝流程如圖2.1-3所示。

2.1-3 小孔注漿施工工藝流程圖

2.2 施工質(zhì)量控制

小孔淺層注漿基（墊）層屬于隱蔽工程，因此，施工過程中的質(zhì)量控制顯得尤為重要，應(yīng)對注漿的每個環(huán)節(jié)實施監(jiān)控，確保注漿質(zhì)量。

2.2.1.注漿材料控制

壓漿漿液材料包括水泥、外加劑、水等材料，其原材料性能要求應(yīng)滿足規(guī)范要求，水泥宜采用32.5級以上普通硅酸鹽水泥。外加劑包括減水劑、膨脹劑等。注漿漿液施工配合比依據(jù)試驗段實施效果，實測灌注前后彎沉值，根據(jù)數(shù)據(jù)變化，評估效果，其技術(shù)要求除滿足《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.1-2001）的要求，還應(yīng)滿足以下技術(shù)要求，具體如下：

①漿液應(yīng)具有流淌密實性，拌合物3h的泌水率不大于1%；

②早期具有一定的微膨脹性，14d養(yǎng)護膨脹率大于0.1%；

③凝結(jié)時間應(yīng)適中，初凝時間不能早于2.0h，終凝時間不超過4.0h；

④其3d抗壓強度不小于4.0Mpa，28d抗壓強度不小于30Mpa。

正式開工前，應(yīng)對原材料性能指標及漿液流動性、強度、微膨脹性等各項指標進行自檢并送檢，符合技術(shù)要求后方可施工。

2.2.2.施工過程控制

1、漿液質(zhì)量控制

施工過程中，每工作日須制作灰漿試塊2組，采用三聯(lián)帶底砂漿試模，養(yǎng)生試塊7d（正常養(yǎng)護6d，飽水1d），檢測其7d抗壓強度，不合格時，應(yīng)停工整改，查找原因，整改后灰漿試塊7d抗壓強度達到規(guī)定要求才準繼續(xù)施工。

2、成孔、埋管質(zhì)量控制

成孔后及時檢查孔深，看孔內(nèi)是否有塌落物，如有塌孔及時重鉆清理。埋壓漿管要密實牢固，防止壓漿過程中壓漿管脫落造成安全事故，防止埋管不密實影響壓漿效果。

3、漿液質(zhì)量控制

①嚴格控制漿液配合比，水、水泥和外加劑必須計量準確，漿液攪拌混合均勻，保證攪拌時間不少于5分鐘。

②攪拌好的水泥漿送到貯漿池時需過濾，漿液中的塊狀及顆粒物質(zhì)須過濾掉，以防堵管，保證注漿質(zhì)量和效果。

③壓漿過程中，相鄰壓漿間隙均應(yīng)不停止制漿攪拌，以保持漿液均勻，不離析。

4、注漿質(zhì)量控制

①注漿時切實注意觀察注漿泵和孔口壓力值的變化及注漿量的變化。

②掌握好第一次注漿和二次注漿的時間，以保證注漿的正常進行和注漿效果。

③設(shè)專人觀察路面的溢漿、冒漿、串漿和其它異常情況。特別是路面基層下，由于部分沉降產(chǎn)生的脫空及裂縫或支裂縫，施工時不易發(fā)現(xiàn)，在漿液壓力的作用下，容易造成對路面的隆起。

④發(fā)現(xiàn)異常情況，立即停止?jié){液注入，找出原因，立即采取相應(yīng)措施進行緊急處理。

2.2.3.注漿后效果評價

荷載型反射裂縫與注漿效果密切相關(guān)，如果注漿效果不好，脫空沒有得到徹底治理，會產(chǎn)生屬相位移，豎向位移的存在會造成局部剪切應(yīng)力較大。因此，建議壓漿完成后3d，用FWD或貝克曼梁對壓漿板檢測彎沉或彎沉差，對于水泥路面而言，當板角彎沉值大于0.105mm，或板橫縫彎沉差大于0.05mm時應(yīng)重新壓漿，直至合格為止；對于瀝青路面而言，注漿后路面的彎沉應(yīng)能滿足原路面設(shè)計彎沉代表值的要求，不符合要求時應(yīng)重新壓漿，直至合格為止。

3.工程應(yīng)用情況

3.1 小孔淺層注漿技術(shù)在水泥路面的工程應(yīng)用案例

通過對廣東粵西某條高速公路水泥路面K3444+000～K3450+000段路面小孔淺層注漿加固施工（施工如圖3.1-1所示），發(fā)現(xiàn)各項加固指標均滿足設(shè)計要求，施工后路面彎沉顯著下降，檢測結(jié)果如表3.1-1所示。本次壓漿漿液配合比采用：水泥：水：復(fù)合外加劑（膨脹劑+減水劑）=1：0.5：0.055（0.05+0.005）。

鉆孔 注漿

壓力控制 封孔

圖3.1-1 小孔淺層注漿施工

表3.1-1 施工前后路面代表性點彎沉檢測數(shù)據(jù)

區(qū)段

檢測時間

1

2

3

4

5

K3444+000～800

K3444+800～K3445+00

K3445+000～200

K3445+200～500

K3445+500～800

加固前彎沉值（0.01mm）

37

41

29

28

34

加固后彎沉值（0.01mm）

12

15

9

8

14

圖3.1-1 施工前后路面彎沉檢測結(jié)果變化趨勢圖

施工后15d進行現(xiàn)場鉆孔抽芯檢測，水泥漿充填路基層空隙中，多呈薄餅狀，膠結(jié)較好，如圖3.1-2所示，達到設(shè)計要求。在施工三周后進行路面沉檢測，加固后彎沉值≤0.020mm，滿足設(shè)計要求。

圖3.1-2 小孔淺層注漿取樣圖示

施工后3周進行路面高程觀測，發(fā)現(xiàn)路面加固后大部分有提升1～8mm，如表3.1-2所示。

表3.1-2 施工后路面高程檢測數(shù)據(jù)

樁號

測觀值

K3444+

100

K3444+

150

K3444+

200

K3444+

250

K3444+

300

K3444+

350

K3444+

400

K763444++

450

K3444+

500

S（mm）

3.0

2.0

2.0

4.0

6.0

0.0

3.0

4.0

-1.0

注：檢測結(jié)果以處治前路表高程為基準

注漿后，路表彎沉達到設(shè)計要求，修復(fù)面板缺陷后，經(jīng)過半年通行，路面唧漿、僅漿病害顯著減少，整體路況良好，注漿實施效果達到預(yù)期要求。

3.2 小孔淺層注漿技術(shù)在瀝青路面的工程應(yīng)用案例

通過對廣東粵東某條高速公路瀝青路面K76+000～K78+000段路面小孔淺層注漿加固施工，發(fā)現(xiàn)注漿后路面的彎沉滿足原路面設(shè)計彎沉代表值的要求，從彎沉檢測結(jié)果可知（如表3.2-1所示）：原路面的彎沉已遠超設(shè)計彎沉26.1（0.01mm），代表彎沉52.2（0.01mm）。通過注漿補強后，路面的彎沉均滿足原路面設(shè)計要求，代表彎沉13.8（0.01mm），注漿補強效果顯著。本次壓漿漿液配合比采用：水泥：粉煤灰：水：膨脹劑：高效減水劑=1：0.5：0.7：0.1：0.005。

表3.2-1 施工前后路面代表性點彎沉檢測數(shù)據(jù)

測點

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

彎沉值（0.01mm）

壓漿前

22

72

18

28

22

24

9

56

40

26

壓漿后

9

9

6

3

9

3

9

3

3

6

測點

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

彎沉值（0.01mm）

壓漿前

22

26

26

26

32

38

26

26

34

34

壓漿后

16

13

6

9

13

3

16

6

9

9

圖3.2-1 施工前后路面彎沉檢測結(jié)果變化趨勢圖

注漿后，路表彎沉達到設(shè)計要求，經(jīng)過半年通行，路面唧漿、僅漿病害顯著減少，整體路況良好，注漿實施效果達到預(yù)期要求。

四、小結(jié)

通過數(shù)條高速公路水泥路面與瀝青路面小孔淺層注漿加固實體工程可知，小孔淺層注漿加固技術(shù)通過注漿管施加一定壓力將漿液均勻注入基（墊）層中，將原來的松散顆?；蛄严赌z結(jié)為整體，改善了原有受力狀態(tài)，恢復(fù)結(jié)構(gòu)層之間的連續(xù)性，達到加固基礎(chǔ)、治理病害的目的，加上小孔注漿成孔設(shè)備簡單，施工方便，成本費用較低等優(yōu)點，因此，小孔淺層注漿技術(shù)在加固路面基（墊），提高路面整體結(jié)構(gòu)強度和承載力方面，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

參考文獻

[1] 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JG79-2002.北京：人民交通出版社.2002

[2] 林宗元巖土工程治理手冊（2005版）.北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[3] 中華人民共和國交通部.公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范.（JTT 073.1-2001）.北京：人民交通出版社.2001.

[4] 中華人民共和國交通部.公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范（JTJ 073.2-2001）.北京：人民交通出版社.2001.