水泥路面板底脫空評價及壓漿處治工藝

姚云杰 黃必洲

摘要：為了研究水泥路面板底脫空評價方法及壓漿處治工藝，文章依托某高速公路舊路改擴建項目，采用落錘式彎沉儀進行水泥混凝土路面板底脫空評價分析，并對壓漿材料配合比設計方案進行比選，同時對壓漿處治方案及質(zhì)量控制檢測進行探討。結(jié)果顯示：采用三級荷載進行彎沉測試，以荷載-彎沉線性擬合截距絕對值≥40μm時判定為板底脫空具有較好的適用性;經(jīng)過五種配合比設計方案比選，選取方案一作為最終注漿材料的配合比設計方案;為減小行車荷載對孔內(nèi)漿體強度形成擾動影響，建議封閉交通3d左右，由于項目所處廣西地區(qū)，封閉2d即可滿足通行要求;采用落錘式彎沉儀進行三級加載，若荷載-彎沉擬合曲線截距<10μm，則可判定達到注漿效果，滿足后期加鋪質(zhì)量要求。工程實踐表明該評定方式可以較好地控制壓漿效果、保證脫空處治效果。

關(guān)鍵詞：道路工程;板底脫空;壓漿處治;落錘式彎沉儀;配合比設計

0 引言

水泥路面由于其高強度、高耐久性、長使用壽命以及原材易得、造價低等優(yōu)點，目前仍較廣泛地應用于各級公路建設。但水泥路面由于剛度相對較大，板體底層在行車荷載作用下易出現(xiàn)累積的塑性變形。有水條件下，荷載作用將使板體底部產(chǎn)生動水壓力，進而逐漸將與水泥板粘結(jié)的基層表面細集料沖刷，導致形成板底脫空損壞。板底脫空可使板體工作時類似于懸臂梁狀態(tài)，行車荷載極易使其板體發(fā)生破損，進而影響行車舒適性乃至安全性，造成路面運營質(zhì)量降低。目前對于板底脫空評價，現(xiàn)行規(guī)范并無明確操作規(guī)程及評定標準，相關(guān)研究結(jié)論也不盡統(tǒng)一，有必要對此進行深入研究以制定統(tǒng)一的評價標準[1-5]。水泥混凝土出現(xiàn)板底脫空病害時，相對更換板體，采用壓漿工藝可節(jié)省費用達到2/3，具有較好的經(jīng)濟性，且壓漿工藝相對成熟，可有效保證修復板體質(zhì)量。對壓漿材料及其方案、質(zhì)量控制進行探討對板底脫空處治具有重要作用[6-9]。

研究擬依托某高速公路舊路改擴建項目，首先對板底脫空判定技術(shù)進行分析并確定合適的評價方法，然后對壓漿材料配合比設計進行方案比選，并對壓漿方案及質(zhì)量控制檢測進行探討，以為本項目及相關(guān)項目脫空評價與處治提供借鑒與參考。

1 工程概況

依托工程為某高速公路舊路改擴建項目，改擴建段落全長96.025km。改擴建項目中，舊水泥路面段長76.652km，舊瀝青路面段長19.373km。設計采用雙向四車道，設計時速為100km/h（部分段落80km/h）。其中，舊水泥路面改造長度占項目全長比例達到約80%。舊水泥路面處治主要包括：路基處治，破碎板更換，板底脫空灌漿，錯臺打磨，水泥混凝土路面填縫料更換，橋梁、涵洞、隧道維修加固等。處治完成后加鋪瀝青混合料面層，以及相關(guān)交安、邊溝等附屬設施工程。其中，上述舊水泥路面處治項目中，板底脫空具有判別難度大、壓漿處治施工工藝要求相對較高的特點，因此舊水泥路面板底脫空評價及壓漿處治工藝為本項目重點控制項目之一。

2 板底脫空判定

對于水泥混凝土路面板體脫空判定，現(xiàn)行規(guī)范并無明確、統(tǒng)一的判定標準，本項目實施期間僅有以下規(guī)范對板底脫空進行了相關(guān)表述：

（1）《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范（JTJ073.1-2001）》對板底脫空有簡要表述：采用5.4m貝克曼梁進行板底脫空評定，當板角彎沉值≥20（0.01mm）時可判定該板體存在脫空現(xiàn)象。該方法簡單易行，可操作性強，但需采用專用加載測量且所需檢測配合人員較多。同時該方法判定指標相對簡單，并未考慮不同下承層對彎沉影響，判定準確性有待考量。

（2）《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范（JTGD40-2011）》說明可使用落錘式彎沉儀進行板底脫空評定。采用落錘式彎沉儀多級荷載進行加載檢測，但具體如何評定并無明確操作規(guī)程及評價體系。該方法由于采用全自動落錘式彎沉儀，具有操作方便、快速、測值精準的優(yōu)點，但相關(guān)操作規(guī)程及評定指標仍需根據(jù)項目特點進行制定。

（3）另外，也有文獻及工程實例顯示可采用地質(zhì)雷達進行水泥混凝土路面脫空檢測。該方法理論技術(shù)完備，已在路基巖溶探測等地質(zhì)勘探領域取得了較好的應用效果。但該法對操作人員要求相對較高，且采用該法進行水泥混凝土路面板底脫空評價工作量較大，導致評價效率較低，因此該法目前僅適用于關(guān)鍵性工程領域。

綜合上述各檢測方法優(yōu)缺點，項目采用落錘式彎沉儀進行水泥混凝土路面板底脫空評價，具體操作規(guī)程為：

（1）測試前對測試區(qū)域進行簡單清掃，避免松散顆粒對落錘式彎沉儀承載板及傳感器產(chǎn)生影響。

（2）將落錘式彎沉儀承載板放置于板角，距離縱、橫縫距離應≤20cm。具體布置要求如圖1所示。

（3）采用三級荷載進行彎沉測試（本項目采用6t-8t-10t三級加載）。測試時，每個荷載下落錘錘擊4次，取后三次均值作為該級荷載測定值。為減小溫度對檢測的影響，應在陰天進行測試。

（4）測試完成后，對三級荷載進行荷載-彎沉數(shù)據(jù)線性擬合。綜合其他項目工程實踐，本項目以當擬合截距絕對值≥40μm時，判定為板底脫空（見圖2）。

經(jīng)試驗驗證，依托工程采用上述操作規(guī)程及評定標準具有較好的適用性，可作為全線推廣使用。

3 壓漿材料配合比設計比選

為了保證注漿材料具有較高的強度、較好的流動性及較小的收縮性，通過前期探索試驗，選取5種配合比設計方案進行試驗比選，具體方案設計如表1所示。

對上述各方案進行坍落度、凝結(jié)時間等基本性能指標試驗，試驗結(jié)果如下頁表2～4所示。

由表2～4分析可知：

（1）方案三、方案四凝結(jié)時間較大，不利于注漿過程的及時凝固與穩(wěn)定，且二者坍落度較小，流動性相對較差，不利于漿體材料在脫空區(qū)內(nèi)部的自由流動。

（2）方案五由于沒有摻加粉煤灰及硅灰，較方案一、方案二具有較高的早期強度，但各方案后期強度（14d之后）基本相同。

（3）相較其他各方案，僅方案一、方案四具有良好的膨脹性能，其中方案一膨脹性最佳。

綜上分析，方案一具有較短的凝結(jié)時間、較高的抗壓強度、優(yōu)異的膨脹性能，因此選取方案一作為最終注漿材料的配合比設計方案。

4 板底脫空壓漿方案及質(zhì)量檢測

4.1 壓漿處治關(guān)鍵工藝

（1）采用落錘式彎沉儀確定板底脫空位置后，根據(jù)注漿板底分布按單車道、雙車道分別進行布孔設置（見圖3），必要時可根據(jù)脫空嚴重程度增加或減少注漿孔數(shù)量。按上述標號布孔順序進行鉆孔、注漿作業(yè)，其中標號“①”表示脫空區(qū)域較大或病害較嚴重板角區(qū)域。為保證注漿效果，鉆孔直徑應與灌漿嘴直徑保持一致，一般可采用50mm鉆頭。

[JZ][XCXM7-32.TIF;%112%112][TS（][HT5"H][JZ]圖3 水泥混凝土板體注漿布孔設置圖[TS）]

（2）為保證注漿效率，在確定脫空位置后，應提前將注漿孔鉆取完成，并使用空壓機將孔內(nèi)鉆孔廢屑及雜物吹出，然后采用泡沫對鉆孔進行封堵，以保證注漿孔內(nèi)部的潔凈與干燥。

（3）壓漿作業(yè)應采用專用灌漿泵進行，其應首先對脫空區(qū)域較大或病害較嚴重布孔點進行注漿。灌漿過程中，應保證壓力在1.5MPa以上。壓漿時若漿液從未注漿鉆孔冒出，應采用專用防堵塞封堵。注漿完成后取出且該孔可不進行二次注漿。壓漿完成后，應采用高強砂漿封堵。

（4）壓漿作業(yè)完成后，為減小行車荷載對孔內(nèi)漿體強度形成擾動影響，建議封閉交通3d左右。由于項目所處廣西地區(qū)，氣溫相對較高，經(jīng)現(xiàn)場試驗，封閉2d即可滿足通行要求。

4.2 質(zhì)量檢測

各參建方嚴格執(zhí)行自檢、抽檢程序，其中施工單位在進行壓漿作業(yè)時，應檢測各原材料質(zhì)量及配比，同時制作7cm×7cm×7cm立方體試件，并進行7d抗壓強度試驗，保證7d抗壓強度≥3MPa。若強度檢測出現(xiàn)不合格，應溯源追蹤壓漿使用段落，進行重新注漿或換板處理。

齡期達到后，為檢測注漿質(zhì)量是否符合要求，通過各方前期試驗及論證，采取如下方式進行評定：采用落錘式彎沉儀進行三級加載，若荷載-彎沉擬合曲線截距<10μm，則可判定達到注漿效果，滿足后期加鋪質(zhì)量要求。上述評定標準也作為驗收質(zhì)量要求。工程實踐表明該評定方式可以較好地控制壓漿效果、保證脫空處治效果。

5 結(jié)語

本文依托某高速公路舊路改擴建項目，首先對板底脫空判定技術(shù)進行分析并確定了合適的評價方法，然后對壓漿材料配合比設計進行方案比選，并對壓漿處治方案及質(zhì)量控制檢測進行探討，得出如下結(jié)論：

（1）采用三級荷載進行彎沉測試（本項目采用6t-8t-10t三級加載），對三級荷載進行荷載-彎沉數(shù)據(jù)線性擬合，當擬合截距絕對值≥40μm時，判定為板底脫空。經(jīng)試驗驗證，依托工程采用該評定標準具有較好的適用性，可全線推廣使用。

（2）經(jīng)過五種配合比設計方案比選，綜合分析各性能指標，方案一具有較短的凝結(jié)時間、較高的抗壓強度、優(yōu)異的膨脹性能，因此選取方案一作為最終注漿材料的配合比設計方案。

（3）壓漿作業(yè)完成后，為減小行車荷載對孔內(nèi)漿體強度形成擾動影響，建議封閉交通3d左右。由于項目處于廣西地區(qū)，氣溫相對較高，經(jīng)現(xiàn)場試驗，封閉2d即可滿足通行要求。

（4）采用落錘式彎沉儀進行三級加載，若荷載-彎沉擬合曲線截距<10μm，則可判定達到注漿效果，滿足后期加鋪質(zhì)量要求。工程實踐表明該評定方式可以較好地控制壓漿效果、保證脫空處治效果。

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