地聚物注漿加固技術(shù)在廣州機(jī)場(chǎng)高速公路的應(yīng)用

胡 杰，吳居濤

(廣州快速交通建設(shè)有限公司，廣州 510420)

0 引言

隨著我國公路里程的增長(zhǎng)，一些早期修建的公路面臨著結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足等病害，急需加固路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高承載能力，保障公路的正常使用。傳統(tǒng)處理該病害的方式主要采用開挖翻修等，隨著交通流量的增大，為避免產(chǎn)生較大的社會(huì)影響，干線公路通?？墒┕さ淖鳂I(yè)時(shí)間較短，因此近年來注漿加固技術(shù)得到了一定的應(yīng)用。注漿加固技術(shù)是采用注漿管將聚合物材料直接注入路基和路面結(jié)構(gòu)中，使得原來脫空的位置能夠密實(shí)，從而達(dá)到提高公路的結(jié)構(gòu)承載力[1-3]。相對(duì)于傳統(tǒng)的“開挖”式，注漿加固能夠有效避免交通干擾，減少維修時(shí)間，因此尤其適用于交通量大，可維修時(shí)間短的路段。廣州機(jī)場(chǎng)高速公路是連接廣州市區(qū)的主干道，該干道交通流量大，可作業(yè)施工期通常僅8h，因此對(duì)于技術(shù)要求高，采用地聚物注漿技術(shù)在該段高速公路應(yīng)用是一項(xiàng)可行的技術(shù)，但需要工程實(shí)踐驗(yàn)證。

1 工程概況

廣州機(jī)場(chǎng)高速公路是連接廣州市區(qū)與廣州白云國際機(jī)場(chǎng)的主干道，沿線分別與京珠高速、街北高速、華南快速、廣州環(huán)城高速、內(nèi)環(huán)路等相接，交通流量極大，一旦發(fā)生擁堵，就會(huì)造成較大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)影響。廣州機(jī)場(chǎng)高速公路一期由白云機(jī)場(chǎng)至花山，二期由花山至北興，其中一期于2002年通車，二期于2007年通車。經(jīng)過十幾年的使用后，一期和二期路段均出現(xiàn)了不同程度的病害，影響了行車的舒適性和安全性；為了恢復(fù)道路使用性能，管養(yǎng)單位擬對(duì)路面進(jìn)行維修。采用人工目測(cè)的方法對(duì)平沙—機(jī)場(chǎng)左右幅、北延線南行K3432+105～K3434+000進(jìn)行第一次初步調(diào)查，可明顯觀測(cè)出路面裂縫、坑槽是否存在翻漿現(xiàn)象。

2 注漿材料

廣州機(jī)場(chǎng)高速公路路基加固工程采用的地聚合物灌漿材料，是針對(duì)道路的基層缺損補(bǔ)強(qiáng)開發(fā)專門研制的。該材料和堿性物質(zhì)具有更好的粘結(jié)性能，因此對(duì)基層加固是較為理想的材料[3]，且具有良好的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會(huì)效益。材料性能見表1。

表1 注漿材料試驗(yàn)方案

3 注漿加固施工工藝

3.1 施工流程

地聚物注漿施工首先對(duì)需要施工的路段進(jìn)行封閉，然后按照?qǐng)D1所示的施工流程施工。

圖1 工藝流程

3.2 注漿前的檢測(cè)與注漿路段的確定

注漿前必須對(duì)注漿路段進(jìn)行檢測(cè)，判斷其承載能力和需要注漿的路段。檢測(cè)方法可采用目測(cè)、FWD方法等，根據(jù)五種情況選取注漿試驗(yàn)路段：(1)發(fā)生貫通性裂縫的路段;(2)已發(fā)生唧漿的路段；(3)發(fā)生局部沉陷的路段；(4)彎沉值明顯偏大的路段；(5)根據(jù)FWD等測(cè)試手段發(fā)現(xiàn)的異常路段，異常路段必須結(jié)合鉆芯和開挖輔助判定。

3.3 注漿孔位布置

根據(jù)實(shí)際檢測(cè)情況，一般路段注漿孔橫向布置3～4排，縱向間距定位1.8～1.5m，特殊路段則需要加密布置，增加注漿孔數(shù)。注漿孔布置如圖2所示。

對(duì)于點(diǎn)狀唧漿病害，注漿孔位按菱形或圓形布置，注漿孔距唧漿點(diǎn)約1.0m，注漿孔數(shù)量為8個(gè)，如圖2(a)所示；對(duì)于橫向裂縫病害，注漿孔位以裂縫為軸線對(duì)稱交錯(cuò)布置，注漿孔距離裂縫為0.8m，沿裂縫方向間距為1.8m，交叉布置，如圖2(b)所示；對(duì)于縱向裂縫病害，注漿孔位以裂縫為軸線對(duì)稱交錯(cuò)布置，注漿孔距離裂縫為0.8m，沿裂縫方向間距為1.8m，交叉布置，如圖2(c)所示；一般路段注漿孔橫向布置3～4排，縱向間距定位1.8～1.5m，特殊路段則需要加密布置，增加注漿孔數(shù)，注漿孔布置如圖2(d)所示。

圖2 注漿孔布置

3.4 鉆孔

(1)地聚物注漿要求鉆孔直徑為7.8cm，鉆孔深度應(yīng)超過設(shè)計(jì)鉆孔深度0.2m(鉆孔深度不小于80cm)。

(2)鉆孔期間，基層破碎較嚴(yán)重的路段，鉆孔速度應(yīng)較慢；基層破碎較輕、路面下沉較淺的路段，鉆孔速度可較快。

(3)成孔后必須防止雨水灌入，一般應(yīng)立即安裝壓漿管壓漿，否則應(yīng)有效封孔。

(4)為保證鉆孔安全、高效、優(yōu)質(zhì)，通過鉆孔排出的鉆渣可直觀判斷路面內(nèi)部的質(zhì)量，供處治決策、布孔以及確定注漿深度參考。此外，根據(jù)注漿過程中擠排泥漿的情況，確定是否加鉆排漿孔。

3.5 制備漿液

(1)將聚合物灌漿材料按生產(chǎn)廠家的要求，與水按一定配合比混合，充分?jǐn)嚢?，最后通過壓漿管注入道路基層。

(2)攪拌注漿料：采用帶高、低速攪拌器的全自動(dòng)攪拌機(jī)，將水與粉料按比例分別加入攪拌桶內(nèi)，調(diào)節(jié)攪拌速度不低于245r/min，調(diào)節(jié)攪拌時(shí)間3～5min，攪拌好的料液在低速攪拌桶中備用。

3.6 注漿

注漿是一道關(guān)鍵的工序，對(duì)操作人員的技能有較高的要求[4]。若注漿不足，基層中的泥水難以排凈，空穴(隙)得不到有效填充；若注漿過度，可能會(huì)引起路面凸起，影響車輛行駛的舒適性。為保證注漿質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格控制注漿工藝參數(shù)：

(1)注漿壓力：0.3～0.5MPa，根據(jù)路基強(qiáng)度變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。

(2)注漿前應(yīng)進(jìn)行試槍，檢驗(yàn)注漿液配比是否合適。只有注漿液配比合適，才能正式注漿。

(3)注漿時(shí)間過長(zhǎng)則易引起路面抬升隆起，造成注漿段落平整度較差，影響路面的行駛舒適性功能；注漿時(shí)間過短，則對(duì)脫空路段的處理效果欠佳，因此選派有經(jīng)驗(yàn)的操作工人根據(jù)注漿壓力確定合適的注漿時(shí)間是地聚物注漿技術(shù)的關(guān)鍵。

(4)注漿時(shí)關(guān)閉注漿槍開關(guān)后，應(yīng)停槍保壓約1min，防止注漿液倒流。

(5)對(duì)于注漿量較大或無法注滿的，應(yīng)對(duì)該孔及周邊孔位分兩次或多次進(jìn)行灌注，并對(duì)注漿路段進(jìn)行排查，是否存在涵洞或通道。

3.7 封口

為防止雨水侵蝕，破壞路面，注漿后應(yīng)盡早封孔。封孔是注漿的最后一個(gè)流程，應(yīng)妥善處理，封口過高則應(yīng)采取措施處理平整，宜處理至略低于路面。

4 注漿后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)

采用FWD對(duì)注漿路段結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表2～表5。

表2 北行3車道注漿前后路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度對(duì)比

表3 南行2車道注漿前后路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度對(duì)比

表4 南行3車道注漿前后路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度對(duì)比

表5 南行4車道注漿前后路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度對(duì)比

檢測(cè)路段中，北行3車道K9+000～K10+000段注漿前評(píng)為“中”，注漿后評(píng)為“優(yōu)”。南行2車道K9+000～K10+000段注漿前評(píng)為“中”，注漿后評(píng)為“優(yōu)”。南行3車道注漿前1個(gè)路段評(píng)為“優(yōu)”、1個(gè)路段評(píng)為“良”、1個(gè)路段評(píng)為“中”、4個(gè)路段評(píng)為“次”、2個(gè)路段評(píng)為“差”；注漿后1個(gè)路段評(píng)為“良”，8個(gè)路段評(píng)為“優(yōu)”。南行4車道注漿前3個(gè)路段評(píng)為“優(yōu)”、1個(gè)路段評(píng)為“良”、1個(gè)路段評(píng)為“中”、2個(gè)路段評(píng)為“次”；注漿后1個(gè)路段評(píng)為“良”，6個(gè)路段評(píng)為“優(yōu)”。檢測(cè)路段注漿后路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度均達(dá)到優(yōu)良水平。

檢測(cè)結(jié)果表明，采用該作業(yè)方法可以實(shí)現(xiàn)快速施工，快速開放交通，特別適用于交通流量大的路段，同時(shí)驗(yàn)證了快速開放交通也不影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提升的特點(diǎn)，地聚物注漿加固技術(shù)可有效增強(qiáng)路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

5 結(jié)語

地聚物注漿加固技術(shù)在廣州機(jī)場(chǎng)高速公路的成功應(yīng)用，表明該技術(shù)適用于交通流量大、可施工作業(yè)時(shí)間短的路段。該技術(shù)可有效提升路段的結(jié)構(gòu)承載能力，延長(zhǎng)了道路的使用壽命。相對(duì)于傳統(tǒng)的開挖式養(yǎng)護(hù)方法，該新技術(shù)具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，具有較大的推廣價(jià)值，尤其適用于公路結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足但又需要快速施工、快速開放交通的路段。