改性地聚合物注漿技術(shù)與傳統(tǒng)養(yǎng)護工藝相比的優(yōu)勢

秦偉杰 孟凡暢

摘要：路基和基層是體現(xiàn)道路承載能力的核心部位，本應(yīng)是道路養(yǎng)護的重點部位。然而傳統(tǒng)養(yǎng)護工藝往往忽視了路基基層養(yǎng)護的重要性。改性地聚合物注漿技術(shù)的應(yīng)用彌補了傳統(tǒng)養(yǎng)護工藝的盲區(qū)，著重對路基與基層進行結(jié)構(gòu)性加固補強，并在交通影響、經(jīng)濟效益、環(huán)保方面更具優(yōu)勢。

Abstract： Subgrade and base are the core parts that reflect the carrying capacity of roads， which should be the key parts of road maintenance. However， traditional maintenance techniques often neglect the importance of subgrade maintenance. The application of modified geopolymer grouting technology makes up for the blind area of the traditional maintenance process， focusing on the structural reinforcement of the roadbed and the base， and has more advantages in traffic impact， economic benefits， and environmental protection.

關(guān)鍵詞：地聚合物注漿技術(shù);路基養(yǎng)護;非開挖;新工藝

Key words： geopolymer grouting technology;roadbed maintenance;trenchless;new technology

中圖分類號：U216.42+1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）15-0189-03

0 ?引言

路基和基層是體現(xiàn)道路承載能力的核心部位，也應(yīng)是道路養(yǎng)護的重點部位。本文通過對改性地聚合物注漿技術(shù)與傳統(tǒng)養(yǎng)護工藝處治道路病害之間的應(yīng)用對比，提出了道路日常養(yǎng)護中應(yīng)對路基和基層進行結(jié)構(gòu)性加固補強的養(yǎng)護新理念，同時也試圖證明改性地聚合物注漿技術(shù)在道路日常養(yǎng)護應(yīng)用中更具優(yōu)勢。

1 ?養(yǎng)護維修的常規(guī)技術(shù)和新理念

1.1 常規(guī)公路養(yǎng)護維修技術(shù)

①局部開挖、灌封;

②稀漿封層;微表處;超薄磨耗層;

③罩面;銑刨攤鋪;

④熱再生。

從使用效果看，上述常規(guī)的公路養(yǎng)護維修技術(shù)并沒有徹底解決我國公路的病害問題，主要原因是上述技術(shù)治標(biāo)不治本。

從表1對比可以看出，我國的半剛性基層瀝青路面公路主要病害大多從基層產(chǎn)生，然后從基層向面層發(fā)展。路基質(zhì)量原因也會造成基層和面層的病害。

常規(guī)的公路養(yǎng)護維修技術(shù)，未能從根本上解決路基、基層的病害，治標(biāo)未治本，經(jīng)常出現(xiàn)前修后壞的現(xiàn)象。

1.2 道路養(yǎng)護維修新理念——綜合處治 ?標(biāo)本兼治

①從下到上，打破常規(guī)，從路基到基層，再到面層處治病害;

②將路基、基層處理作為重點;

③非開挖，速度快，交通干擾小;

④養(yǎng)生時間短，快速放行;

⑤施工環(huán)保，成本低。

根據(jù)新理念，采用改性地聚合物注漿加固新技術(shù)先處理路基和基層病害，再采用常規(guī)技術(shù)處理面層，更能充分發(fā)揮常規(guī)路面養(yǎng)護技術(shù)的作用。

2 ?地聚合物注漿技術(shù)簡介

1978年，法國科學(xué)家Joseph Davidovits首次提出了地聚合物（Geopolymer）的概念。它是一種三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的無機聚合物，無定形到半晶態(tài)，屬于非金屬材料。這種材料具有優(yōu)良的機械性能和耐酸堿、耐火、耐高溫的性能，在建筑材料、高強材料、固核固廢材料和耐高溫材料等方面均有應(yīng)用。

2.1 材料優(yōu)勢

①早強快硬，力學(xué)性能好。

早期強度高，凝結(jié)時間快。在一定工藝條件下，強度可達300MPa 以上。

②保障暢通，降低投入。

③滲透率低，耐凍融循環(huán)。

形成致密的結(jié)構(gòu)，強度高，抗?jié)B性能優(yōu)良;孔洞溶液中電解質(zhì)濃度較高。

④固定有毒金屬離子能力強。

對Hg、As、Fe、Mn、Ar、Co、Pb的固定率大于或等于90%;“牢籠型”的網(wǎng)絡(luò)骨架穩(wěn)定。

⑤耐腐蝕性，耐久性好。

⑥環(huán)境友好型，綠色建筑材料。

⑦耐高溫隔，熱效果好。

地質(zhì)聚合物在1000-1200℃之間不氧化、不分解，在高溫條件下很穩(wěn)定，可以保持60%以上的原始強度。

2.2 注漿法—概述

注漿法最早可追溯到19世紀(jì)初，最早由法國土木工程師查理斯·貝里格尼用于水利工程修復(fù)擋潮閘，并取得了成功。到了近代，注漿技術(shù)大量用于水利、采礦、建筑、交通等工程領(lǐng)域，也開始廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)道路、公路及高速公路等道路路基加固處理。

2.2.1 定義

注漿法是用氣壓、液壓或電化學(xué)原理，把某些能固化的漿液注入各種介質(zhì)的裂縫或孔隙，以改善地基的物理力學(xué)性質(zhì)。

2.2.2 目的

防滲、堵漏、加固、糾正建筑物偏斜。

2.2.3 分類

按照注漿的作用來劃分：固結(jié)注漿、帷幕注漿、接觸注漿。

按照基礎(chǔ)的構(gòu)成來劃分：砂礫石注漿、巖石注漿。

按照注漿材料來劃分：水泥注漿、水泥粘土注漿、化學(xué)注漿等。

按照使用的壓力來劃分：常壓注漿、高壓注漿。

按照注漿工藝依據(jù)的理論劃分：滲透注漿、劈裂注漿、壓密注漿、電動化學(xué)注漿。

其它不同的分類方法如：充填注漿、裂縫注漿、應(yīng)急注漿、糾偏注漿、界面注漿等。

注漿技術(shù)的廣泛應(yīng)用對注漿材料提出了更高的要求。

2.3 地聚合物注漿技術(shù)流程

探地雷達、管線探測儀探測道路及管線情況——注漿前彎沉檢測——根據(jù)探地雷達報告及設(shè)計圖紙編制專項施工方案——孔位布置——錨固一體鉆機開孔——全自動注漿平臺注漿——觀察控制路面抬高——封堵冒漿孔——封孔——養(yǎng)生——探地雷達、彎沉檢測——驗收。

3 ?改性地聚合物注漿工藝與傳統(tǒng)工藝對比的優(yōu)勢

3.1 工序?qū)Ρ?/p>

從表2可以看出，傳統(tǒng)道路維修需要14道工序才能完成整條路的翻建工作，且造價費用較高，而本技術(shù)免除了路基部分挖除、棄運以及重新施工的工序?？梢怨?jié)省8道工序的施工時間，可以大大縮短施工周期。按照往年施工經(jīng)驗，至少可以比傳統(tǒng)方法提前兩個月完成整個施工周期。

3.2 工序造價對比

用以1.93km*14m道路大修為例，傳統(tǒng)方法維修道路部分投資為1050萬元，地聚合物注漿工藝，造價為850萬元，可節(jié)省財政資金200萬元。在原道路狀況較好的情況下，攤鋪一層細粒式瀝青（加粗）即可，更節(jié)約財政資金。（表3）

3.3 改性地聚合物注漿技術(shù)施工優(yōu)勢

3.3.1 打破常規(guī)、標(biāo)本兼治

從下到上，打破常規(guī)，從路基到基層，再到面層處治病害。

3.3.2 施工便利，減少交通影響：

①無需大面積封閉交通，只需局部封閉即可，能夠保證社會車輛的正常通行;

②無需各種大型施工車輛頻繁進退場，大大降低了交通安全隱患;

③采用非開挖技術(shù)，對沿線水、電、氣、通信等各種管線電纜不會造成損壞，施工速度快，交通干擾小;

④養(yǎng)生時間短，快速放行，施工后3-6小時即可開放交通。

3.3.3 節(jié)能環(huán)保

采用傳統(tǒng)工藝施工會產(chǎn)生大量揚塵及噪音，廢料外運后的不合法傾倒、施工所需材料生產(chǎn)過程中也會對環(huán)境造成污染。而采用改性地聚合物注漿加固施工，揚塵及噪音較小，施工時幾乎不產(chǎn)生廢料，地聚合物本身對土體不造成污染。地聚合物的制備工藝簡單明了，不同于水泥“兩磨一燒”的復(fù)雜工藝過程，地聚合物在常溫下就能直接反應(yīng)生產(chǎn)，可減少80%的CO2排放量，在諸多性能上表現(xiàn)出優(yōu)越性，符合目前國家積極倡導(dǎo)的“節(jié)能、綠色、環(huán)?！崩砟?。

3.3.4 耐久性、可持續(xù)性好

相對于水泥，地聚合物具有更為良好的耐腐蝕性能，滲透率低，耐凍融循環(huán)，具有非常優(yōu)異的耐久性，經(jīng)受自然破壞的能力很強。用于道路養(yǎng)護中，能重復(fù)注漿，可持續(xù)性好，漿液與路基、基層礦物發(fā)生反應(yīng)后固結(jié)體結(jié)構(gòu)致密，抗沖刷能力強，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，在地下可達百年以上。

3.3.5 前景廣闊、效益突出

采用改性地聚合物注漿技術(shù)先處理路基和路面基層病害，再采用路面再生技術(shù)或常規(guī)施工處理面層，更能充分發(fā)揮路面養(yǎng)護技術(shù)的作用。改性地聚合物注漿加固技術(shù)免除了路基部分挖除、棄運以及重新施工的工序，節(jié)省施工時間，大大縮短施工了周期，降低了成本，效益突出。采取非開挖技術(shù)是道路維修與養(yǎng)護的發(fā)展方向，改性地聚合物注漿技術(shù)前景廣闊，值得大力推廣應(yīng)用。

4 ?結(jié)語

改性地聚合物注漿技術(shù)是一種從下到上，打破常規(guī)，從路基到基層的新型道路養(yǎng)護技術(shù)。與傳統(tǒng)工藝相比這一技術(shù)采用非開挖的方式對路基優(yōu)先進行加固處理，通過霹靂、壓密、滲透的注漿方式將漿液注入道路路基和基層的裂縫或孔隙中，以改善路基和基層的物理力學(xué)性質(zhì)，增強道路層載能力強。在施工方式上更是具有全自動化、非開挖、速度快、交通干擾小、養(yǎng)生時間短、快速放行、夜間施工白天正常通行的特點，是市政、公路養(yǎng)護技術(shù)的又一革新。

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作者簡介：秦偉杰（1992-），男，江蘇南通人，本科，初級職稱，從事道路市政養(yǎng)護維修工作，研究方向為道路養(yǎng)護維修的新工藝。