灌漿技術(shù)在水泥混凝土路面維修中的應(yīng)用

張傳旺

(襄汾縣交通運(yùn)輸局，山西襄汾 041500)

我國(guó)很多公路路面施工材料是采用水泥混凝土材料，在全國(guó)所有公路類(lèi)型中所占比例較大［1］。水泥混凝土路面特點(diǎn)包括:受溫度條件影響不大、強(qiáng)度高、具有的剛度較大、公路能正常使用較長(zhǎng)時(shí)間等特點(diǎn)。缺點(diǎn):路面存在較多接縫處理，支撐重量力度不夠，對(duì)于外界壓力敏感性較強(qiáng)，因此容易出現(xiàn)裂縫、路面脫空以及唧泥現(xiàn)象等情況，最終造成公路路面損壞。因此，采取有效措施預(yù)防及修補(bǔ)路面唧泥、裂縫情況以及脫空等病害，做好路面養(yǎng)護(hù)處理工作，幫助延長(zhǎng)水泥混凝土公路的使用時(shí)間，對(duì)于提高農(nóng)村公路通行水平有著非常重要的實(shí)際意義。

1 公路病害成因

農(nóng)村水泥混凝土公路路面發(fā)生裂痕、唧泥以及路面脫空情況，會(huì)造成公路斷板或是路面開(kāi)裂。出現(xiàn)這些公路損害情況的影響因素包括:1)施工操作中的質(zhì)量控制;2)公路基層自身質(zhì)量和基層組成情況;3)通行車(chē)輛普遍出現(xiàn)超載。近年來(lái)，公路路面施工中通常是采用穩(wěn)定類(lèi)型集料作為基層施工材料，這些材料具有的彈性模量明顯小于與混凝土材料路面所具有的彈性模量。因此，在反復(fù)承受超大荷載作用下，路面下墊層結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)塑性變形，這類(lèi)變形情況不斷累積，從而出現(xiàn)混凝土面板結(jié)構(gòu)脫離路面基層結(jié)構(gòu)，使基層和面板結(jié)構(gòu)這兩者間出現(xiàn)細(xì)小縫隙，最終造成路面沉降、開(kāi)裂以及脫空。另一方面，外界濕度和溫度不斷發(fā)生改變，混凝土板結(jié)構(gòu)中溫度分布表現(xiàn)為非線形，造成面板發(fā)生向下翹曲，或者是向上翹曲現(xiàn)象，從而加快了公路基層與混凝土面板之間的分離。如果發(fā)生裂縫現(xiàn)象，一旦沒(méi)能及時(shí)進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)，遇到雨天時(shí)雨水就會(huì)通過(guò)裂縫流進(jìn)公路基層，大量雨水侵入然后聚集在一起就出現(xiàn)積水區(qū)域。在車(chē)輛反復(fù)通行過(guò)程中，會(huì)對(duì)路面產(chǎn)生外界壓力，使積水區(qū)和基層細(xì)料不斷發(fā)生相互作用，從而形成泥漿并通過(guò)路面縫隙部位滲出形成唧泥。

2 明確脫空板塊的方法

明確脫空板塊的方法有:1)彎沉測(cè)定方法;2)人工觀察方法。其中彎沉測(cè)定方法是通過(guò)檢測(cè)板角彎沉數(shù)值，若檢測(cè)所得數(shù)值大于某規(guī)定限值，就說(shuō)明這板塊存在脫空情況［2］。采用人工觀察是否出現(xiàn)脫空，是利用肉眼查看路面接縫、唧泥以及開(kāi)裂情況，然后進(jìn)行評(píng)估板塊是否出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。當(dāng)雨天過(guò)后路面出現(xiàn)唧泥現(xiàn)象，或者是可以在檢測(cè)過(guò)程中讓一輛大型裝貨車(chē)輛從路面行駛通過(guò)，如果感應(yīng)到路面板塊發(fā)生豎向位移，則判定為混凝土板塊發(fā)生脫空現(xiàn)象。采用這種方法不足之處就是科學(xué)依據(jù)不強(qiáng)，主管判斷占據(jù)主要部分，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤情況。還可以采用錘擊板角部位，通過(guò)聽(tīng)音來(lái)辨別有沒(méi)有出現(xiàn)脫空情況。盡管如此，還是存在一些部位不能通過(guò)肉眼檢查得出，此時(shí)應(yīng)采用彎沉儀器設(shè)備來(lái)幫助測(cè)定脫空部位。先將水泥混凝土公路路面荷載最差部位處出現(xiàn)橫向及豎向開(kāi)裂位置的附近某一點(diǎn)充當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)，選擇兩臺(tái)BZZ-100型軸載測(cè)定車(chē)以及長(zhǎng)桿長(zhǎng)為5.4 m的彎沉儀器。并將檢測(cè)點(diǎn)劃分成主測(cè)點(diǎn)和副測(cè)點(diǎn)，規(guī)定車(chē)輛正常行駛方向作為前方，主測(cè)點(diǎn)應(yīng)定在橫向開(kāi)裂部位前方約10 cm位置，然后增加卸載，放置一臺(tái)彎沉儀器。副測(cè)點(diǎn)位置定在橫向裂縫后方約10 cm位置，不增加荷載作用，此處也放置彎沉儀。兩臺(tái)彎沉儀均放置完成后，根據(jù)前進(jìn)方向進(jìn)行右輪測(cè)試，而且右輪距離豎向裂縫長(zhǎng)度為30 cm。使測(cè)定車(chē)背離測(cè)點(diǎn)位置勻速行駛，車(chē)速為5 km/h。按照雙指標(biāo)控制方法，主測(cè)點(diǎn)檢測(cè)出的彎沉值超過(guò)了0.2 mm，另一方面主測(cè)點(diǎn)和副測(cè)點(diǎn)兩個(gè)檢測(cè)值之差超過(guò)0.06 mm，則認(rèn)為板塊存在脫空情況。

3 灌漿技術(shù)原理

原有水泥混凝土公路設(shè)計(jì)原理中，是將混凝土板塊當(dāng)作彈性薄板，具有的撓度比較小，事先假設(shè)路面板塊與公路地基不出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。水泥混凝土面板屬于準(zhǔn)脆性建筑類(lèi)型材料，具有的彎拉強(qiáng)度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小，出現(xiàn)的抗壓強(qiáng)度也比較高。當(dāng)面板不出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，板塊均勻作用在地基上，每一處荷載作用，面板所受應(yīng)力值都不大。若發(fā)生脫空情況，板角位置因?yàn)槭サ鼗?，在外界荷載作用下(汽車(chē)行駛)板塊中會(huì)出現(xiàn)超大剪應(yīng)力，產(chǎn)生的彎拉應(yīng)力也較大，使彎拉強(qiáng)度數(shù)值超過(guò)一定限定值而造成路面受到破壞。灌漿技術(shù)是通過(guò)施加一定壓力在注漿管上，均勻?qū){液注入公路路面下墊層，或是灌入面板底部空隙中，達(dá)到填補(bǔ)縫隙的作用。另一方面，還能將空隙部位中的空氣及積水排出，使?jié){液占據(jù)了原先出現(xiàn)空隙的位置，然后一定時(shí)間后漿液變硬，從而獲得強(qiáng)度良好的板塊。

4 漿液材料以及壓漿設(shè)備選擇

選用的壓漿及施工設(shè)備包括:壓漿泵設(shè)備、鉆孔機(jī)、發(fā)電設(shè)備以及脹卡頭工具、灰漿攪拌設(shè)備等，應(yīng)該按照灌漿材料差異以及管路長(zhǎng)度等條件來(lái)確定壓漿泵壓力值。當(dāng)灌漿材料選用粉煤灰和水泥材料時(shí)，壓漿泵的最初壓力應(yīng)選擇2.0 MPa。灌漿材料加入細(xì)砂材料時(shí)，初始?jí)毫χ悼梢赃M(jìn)行適當(dāng)提高。選用壓漿管直徑為60 mm，排漿管直徑為50 mm。采用攪拌效率達(dá)到6 m3/h，而且攪拌軸可以達(dá)到70 r/min轉(zhuǎn)速的灰漿攪拌機(jī)。作為壓漿施工重要工具的脹卡頭，其是水泥混凝土板塊與壓漿管相互連接的中間介質(zhì)，應(yīng)選擇內(nèi)部直徑大小為38 mm，外部直徑大小為107 mm的脹卡頭。通常灌漿材料是由細(xì)砂、水以及水泥材料、外摻劑以及粉煤灰材料構(gòu)成。由于灌漿材料質(zhì)量好壞會(huì)對(duì)灌漿效果造成直接影響，因此應(yīng)該通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)來(lái)幫助確定灌漿選料。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將漿液制作成一定體積大小的試件，采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)7 d，然后測(cè)定該試件抗壓強(qiáng)度，如果強(qiáng)度超過(guò)5.0 MPa則說(shuō)明灌漿配料良好［3］。

5 施工工藝

首先將灌漿設(shè)備安裝完成，然后檢查設(shè)備能否正常工作，最后布置好孔位。按照不同板塊的彎沉、破壞程度，明確需要進(jìn)行施工灌漿加固的路面板塊及大小。通常情況下，一塊板布能布置4個(gè)～5個(gè)孔，明確孔所在位置之后應(yīng)該在路面板塊上作好記號(hào)。把鉆孔設(shè)備放在孔位上，啟動(dòng)鉆機(jī)設(shè)備，查看鉆頭旋轉(zhuǎn)方向正確且在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中有水滲出，此時(shí)才可以進(jìn)行鉆孔操作。鉆頭直徑與灌注嘴直徑大小相同，孔深達(dá)到基層內(nèi)部2 cm～3 cm，選用海綿吸出孔內(nèi)積水，然后使脹卡頭安裝在孔位上，確保脹卡頭穩(wěn)固。應(yīng)選擇從下沉程度嚴(yán)重的部位開(kāi)始灌漿，采用由遠(yuǎn)及近，從大到小的灌漿順序。使灌漿設(shè)備噴嘴放進(jìn)鉆孔內(nèi)部，然后做好孔口封閉工作預(yù)防出現(xiàn)漿液從孔口周?chē)鷿B出。開(kāi)啟灌漿機(jī)，使壓力泵產(chǎn)生的壓力逐漸增大達(dá)到2 MPa～3 MPa，然后開(kāi)始進(jìn)行灌漿操作。等到出現(xiàn)漿液從板塊四周或是其他孔位流出時(shí)，表示板塊下方縫隙已被灌滿完成。此時(shí)減小壓力泵的壓強(qiáng)后，放置3 min～6 min，然后提起噴嘴即刻使用木塞塞住塞孔，避免漿液滲出。待漿液實(shí)現(xiàn)初凝之后可以拔出木塞，最后選用10號(hào)砂漿進(jìn)行封孔，然后抹平。采用相同的施工方法對(duì)其他路面板塊進(jìn)行灌漿施工。完成全部灌漿工作之后7 d，進(jìn)行檢測(cè)主測(cè)點(diǎn)和副測(cè)點(diǎn)這兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的彎沉數(shù)值，當(dāng)兩者數(shù)值之差小于設(shè)計(jì)規(guī)定彎沉數(shù)值時(shí)，表明灌漿效果良好。

6 結(jié)語(yǔ)

灌漿施工技術(shù)是一類(lèi)加固技術(shù)，適用范圍比較廣，比如飛機(jī)場(chǎng)加固跑道施工、軟土地基施工等方面。本文采用灌漿技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)村公路水泥混凝土路面修補(bǔ)施工中，施工后經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)灌漿施工在很大程度上提高了面板承載水平。由于其還具有施工成本不高、操作簡(jiǎn)單且施工工藝簡(jiǎn)便、效果顯著的特點(diǎn)，值得在公路維修中應(yīng)用。

［1］ 李惠霞，王 建.灌漿技術(shù)在治理舊水泥混凝土路面中的應(yīng)用［J］.建材技術(shù)與應(yīng)用，2008(7):33-34.

［2］ 蔣廣新.灌漿技術(shù)處治舊水泥砼路面的應(yīng)用［J］.科技信息(學(xué)術(shù)研究)，2008(6):288.

［3］ 馬德兆.農(nóng)村公路水泥混凝土路面病害產(chǎn)生原因及防治［J］.山西建筑，2010，36(11):268-269.