地聚合物注漿加固技術(shù)在溧陽(yáng)市政道路中的應(yīng)用

王嵐炳

（溧陽(yáng)市住建委市政建設(shè)管理處，江蘇 溧陽(yáng) 213300）

0 引言

近年來(lái)，隨著城市的快速發(fā)展，市政道路的交通量也在飛速增加。溧陽(yáng)市政已運(yùn)營(yíng)的一些道路在日益繁重的交通荷載及自然環(huán)境等外部條件的作用下，出現(xiàn)車(chē)轍、翻漿、沉陷、網(wǎng)裂、龜裂等不同程度的破壞。如果不能及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，道路的使用性能將迅速下降，影響車(chē)輛的快速、舒適、安全通行。尤其是一些采用無(wú)機(jī)結(jié)合料基層的道路，原有的基層結(jié)構(gòu)因粘結(jié)力喪失或缺少粘結(jié)力，導(dǎo)致承載力已不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但是基層結(jié)構(gòu)并沒(méi)有發(fā)生破壞，如進(jìn)行合理的加固修復(fù)，原有道路仍然可以滿(mǎn)足通行要求。另外，大多數(shù)道路病害是由基層或路基承載能力降低引起的，僅需對(duì)基層或路基進(jìn)行處理，即可提高道路整體的承載能力和使用壽命。目前，道路加固修復(fù)采用較多的是翻挖方法，該方法工期長(zhǎng)，需長(zhǎng)時(shí)間封閉交通，由于市政道路交通流量大、地下管線(xiàn)復(fù)雜，翻挖方法局限性較大。因而如何在保證交通的前提下快速修復(fù)市政道路這一問(wèn)題倍受關(guān)注。地聚合物注漿加固技術(shù)可直接在現(xiàn)有缺損路面上開(kāi)展加固[1]，工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、施工機(jī)動(dòng)性好，無(wú)需翻挖、養(yǎng)護(hù)周期短，加固效果好，可快速恢復(fù)交通。溧陽(yáng)市也開(kāi)始大規(guī)模推廣使用，目前已有多條道路采用地聚合物注漿加固技術(shù)。

1 地聚合物注漿加固原理

地聚合物是以黏土等低鈣Si-Al質(zhì)材料和堿性溶液為主要原料，經(jīng)工藝處理，在 20℃～120℃的條件下化學(xué)反應(yīng)得到的一種由三維鋁硅酸鹽化學(xué)鍵合的無(wú)機(jī)聚合材料，物理形態(tài)上呈現(xiàn)含有多種非晶質(zhì)至半晶質(zhì)相，化學(xué)結(jié)構(gòu)與沸石相近，具有有機(jī)聚合物、陶瓷、水泥等的優(yōu)良性能，早期強(qiáng)度高、低收縮率、抗凍融、耐硫酸鹽侵蝕和耐酸堿腐蝕性等[2]。地聚合物漿液具有流動(dòng)性較好，早期強(qiáng)度高，無(wú)收縮、微膨脹等特點(diǎn)，其在壓力下具有較好的保水性能及體積穩(wěn)定性，可利用礦物廢物和建筑垃圾作為原料，在建筑材料、高強(qiáng)材料、固核固廢材料、密封材料和耐高溫材料等領(lǐng)域均有應(yīng)用[3]。

道路路基地聚合物注漿加固技術(shù)是通過(guò)鉆孔，利用注漿設(shè)備，將地聚合物漿液均勻地注入道路基層和底基層中，注漿材料與基層材料發(fā)生化學(xué)結(jié)晶、離子交換、物理充填、擠密壓密等作用，將原來(lái)道路中的土體及基層材料膠結(jié)成一個(gè)整體，再生基層結(jié)構(gòu)，形成具有強(qiáng)度高、密實(shí)度好、水穩(wěn)定性能好的基層結(jié)構(gòu)，從而降低彎沉值、提高道路承載力，提高結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度道路的整體性和穩(wěn)定性，延長(zhǎng)道路使用壽命。本次工程采用NK-T103（快凝型）地聚合物注漿材料，其性能見(jiàn)表1。

2 施工方案及施工工序

2.1 工程概況

工程為溧陽(yáng)市某城市主干道，處于繁華地段，長(zhǎng)度約300m，該路段周邊住宅小區(qū)密集，賓館銀行商鋪眾多，有較多的規(guī)模較大的公共設(shè)施單位，公交車(chē)、社會(huì)車(chē)輛和非機(jī)動(dòng)車(chē)流量都較大，交通非常繁忙，道路總寬為12m，為機(jī)動(dòng)車(chē)和非機(jī)動(dòng)車(chē)單向單車(chē)混合道。道路為房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商建造，通過(guò)取芯測(cè)量，路面主要結(jié)構(gòu)為：10cm瀝青混凝土面層+25cm水泥穩(wěn)定碎石三渣基層+15cm砂墊層，土路基含有部分建筑垃圾，芯樣孔隙率較大。由于道路長(zhǎng)期服役，且車(chē)流量大，導(dǎo)致面層龜裂現(xiàn)象嚴(yán)重，水滲入基層及路基中，造成路基和基層結(jié)構(gòu)松散，且經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，路基中分布有雨水管道且埋深較淺，部分雨水管密封不嚴(yán)甚至有破損，造成部分水土流失，路面下沉。路面出現(xiàn)病害較多，主要為瀝青路面層的網(wǎng)裂、龜裂、沉陷及車(chē)轍，致使道路承載力大幅降低，需對(duì)道路路基以及基層進(jìn)行治理，增強(qiáng)道路承載力和通行能力。

表1 NK-T103(快凝型）地聚合物注漿材料性能指標(biāo)

2.2 注漿加固方案

施工前使用探地雷達(dá)和彎沉儀對(duì)道路進(jìn)行檢測(cè)，彎沉較大、空穴處為重點(diǎn)注漿區(qū)域。探明各類(lèi)地下管線(xiàn)，以便鉆孔進(jìn)行避讓。經(jīng)檢測(cè)，現(xiàn)狀路面彎沉在40～71（0.01mm），平均彎沉值為 55.7（0.01mm），已達(dá)到《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》[4]規(guī)定需要維修加固的標(biāo)準(zhǔn)。由于該道路不具備封閉交通進(jìn)行施工的條件，寬度窄、交通繁重，為實(shí)現(xiàn)不中斷交通迅速完成道路加固，采用地聚合物注漿加固技術(shù)對(duì)該市政道路進(jìn)行基層注漿加固。為了避免對(duì)交通的影響，對(duì)道路分兩幅進(jìn)行鉆孔注漿，同時(shí)避開(kāi)早晚高峰，從而減少對(duì)道路交通的影響。具體施工步驟如下：

孔位布置→鉆孔→清孔→埋注漿管→管口周?chē)芊狻鷿{料拌制→注漿→冒漿孔封堵→拔管→注漿→養(yǎng)護(hù)→開(kāi)放交通→彎沉測(cè)試（不合格點(diǎn)補(bǔ)漿）交工驗(yàn)收。

注漿孔呈梅花形布置，每半幅路面布置3排注漿孔，注漿孔直徑為5cm，相鄰鉆孔中心距為1.5m，深度為1.0m。 注漿參數(shù)由注漿先導(dǎo)孔試驗(yàn)及注漿經(jīng)驗(yàn)確定，注漿材料水灰比控制在 0.32。雙桶攪制設(shè)備，加水?dāng)嚢钑r(shí)間為5min。注漿時(shí)間為3min，采用單管注漿兩個(gè)攪拌桶輪流使用。采用基層和路基同時(shí)注漿加固方法，注漿壓力控制在 0.5～1.0MPa，注漿量控制在 70～100kg/m2。注漿過(guò)程中需嚴(yán)密監(jiān)控，如相鄰鉆孔發(fā)生串漿時(shí)應(yīng)采用止?jié){塞將串漿的鉆孔封堵后繼續(xù)注漿，直到注漿孔達(dá)到要求后該孔停止注漿，若不能止?jié){，則停止注漿。注漿時(shí)對(duì)路表隆起量進(jìn)行量測(cè)，注漿孔附近設(shè)置抬升監(jiān)測(cè)點(diǎn)，路表單次抬升量超過(guò)1.5mm或累積抬升量超過(guò)3mm時(shí)，停止注漿。對(duì)局部基層松散的路段采用多次注漿，以保證路面的整體性得到完善，減少道路后期使用中的各種病害。

采用左右半幅路交替施工，分段分期對(duì)道路半幅道路進(jìn)行封閉、開(kāi)孔、注漿與養(yǎng)護(hù)，另外半幅路開(kāi)放交通，保證該路段原有車(chē)輛能夠順利通行。待半幅路段施工結(jié)束后養(yǎng)護(hù)6h，即可開(kāi)放交通，轉(zhuǎn)向另外半幅路循環(huán)施工，整個(gè)路段施工工期為6d。

3 路段加固效果

3.1 無(wú)損檢測(cè)

采用探地雷達(dá)對(duì)道路注漿前、注漿后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，在注漿養(yǎng)護(hù)6h并開(kāi)放交通一段時(shí)間后，對(duì)同一部位進(jìn)行復(fù)測(cè)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)注漿后道路波形平順，即說(shuō)明漿液的注入能夠填充原路基中的空隙，膠結(jié)基層材料及路基土體，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)石結(jié)構(gòu)，加固效果較好。

3.2 彎沉檢測(cè)

彎沉值是路面各結(jié)構(gòu)層及土基的整體強(qiáng)度和剛度的重要指標(biāo)，不僅反映路面各結(jié)構(gòu)層整體抵抗變形的能力，而且與路面的使用狀態(tài)有內(nèi)在聯(lián)系[5]。因此彎沉值是道路施工及使用過(guò)程中的重要檢測(cè)指標(biāo)，直接反映了路面的整體強(qiáng)度質(zhì)量。為評(píng)定本工程中地聚合物注漿加固技術(shù)對(duì)道路承載能力、穩(wěn)定性的改善效果，對(duì)該路段注漿加固前后的彎沉值進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，道路全線(xiàn)每20m測(cè)一點(diǎn)，采用貝克曼梁法測(cè)各點(diǎn)的彎沉值，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 注漿加固前后道路彎沉值

由道路左右幅注漿加固前后各測(cè)試點(diǎn)彎沉值可以看出，注漿加固后，該路段左右幅彎沉值波動(dòng)幅度較小，整體彎沉值顯著下降，表明加固后道路均勻性明顯提高，其基層整體穩(wěn)定性及承載能力顯著提高。