季凍區(qū)高速公路瀝青路面基層注漿處置效果評(píng)價(jià)研究

朱建平

(1.遼寧省交通科學(xué)研究院有限責(zé)任公司 沈陽市 110015； 2.高速公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通運(yùn)輸行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 沈陽市 110015)

路面開裂是季凍區(qū)半剛性基層瀝青路面的典型病害形式，一般情況下裂縫封閉不及時(shí)或者封閉效果不佳，會(huì)導(dǎo)致路表水滲入到路基和半剛性基層內(nèi)部，在高速行駛的車輛荷載作用下產(chǎn)生動(dòng)水壓力，逐漸造成道路內(nèi)部凍脹、礦料剝落等局部破壞，反映至道路表面的特征有唧漿、錯(cuò)臺(tái)、坑槽、沉陷等，降低了路面的承載能力和行車安全系數(shù)。

通過以往工程經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)這一類道路內(nèi)部出現(xiàn)局部病害的現(xiàn)象，如果不及時(shí)有效處理，僅僅是對(duì)道路表面病害特征進(jìn)行修復(fù)完善，采用原路面銑刨重新加鋪罩面、坑槽修補(bǔ)等方式處理，在通車運(yùn)行一定時(shí)間后，類似的病害問題還會(huì)發(fā)生，甚至可能再次發(fā)生的病害更嚴(yán)重。這也是很多路面中修、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)等方式，實(shí)際技術(shù)效果沒有得到有效體現(xiàn)的原因之一。因此，采用一定的方式，首先處理好路面內(nèi)部缺陷才是真正路面病害維修的前提。

結(jié)合2017年阜錦高速公路維修工程項(xiàng)目，在K115+100～K115+600路段行車道，采用了基層注漿方式對(duì)基層內(nèi)部強(qiáng)度不足位置進(jìn)行了處置，并利用FWD、LWD和3D-RADAR等檢測方法，分析了注漿處置前后路面彎沉、半剛性基層介電常數(shù)等參數(shù)的變化規(guī)律，進(jìn)而分析評(píng)價(jià)了注漿處置措施的應(yīng)用效果，通車運(yùn)行2年時(shí)間，狀況良好。

1 注漿處置工藝及材料要求

注漿處置方案為原路面三層面層銑刨后，在半剛性基層頂部，對(duì)區(qū)域內(nèi)橫向裂縫附近進(jìn)行注漿處置，然后再重新鋪設(shè)瀝青面層，注漿孔徑為40mm±1mm，鉆孔深度390mm±5m。

1.1 注漿孔位布設(shè)

實(shí)施路段內(nèi)累計(jì)橫向裂縫57條，在半剛性基層頂部打孔，孔深至墊層頂部，布孔深度和位置如圖1和圖2所示，注漿孔布設(shè)平均分布裂縫兩側(cè)，呈梅花樁型，行車方向水平間距0.5m，垂直間距1m，如遇網(wǎng)裂位置，適當(dāng)增加網(wǎng)裂位置注漿孔數(shù)量并減小注漿孔間距。

1.2 注漿壓力

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場采取注漿機(jī)工作最大壓力為6MPa，注漿噴頭位置最大壓力為2.5MPa。

1.3 注漿材料

注漿材料采用一種地聚合物類注漿材料，水采用潔凈的自來水。漿液配比為水∶灰=0.29∶1，具體指標(biāo)如表1所示。

表1 注漿材料性能試驗(yàn)結(jié)果

1.4 注漿過程及效果

注漿處置過程，具體分為鉆孔及清理、現(xiàn)場攪拌漿液、基層壓漿和養(yǎng)生及清理等四個(gè)重要環(huán)節(jié)。

(1)采用自主開發(fā)的可移動(dòng)式固定支架裝載電錘的方式沿表面垂直向下鉆孔，利用壓縮空氣將鉆孔內(nèi)部的碎末清理出來，避免注漿孔內(nèi)的碎末、石屑等封堵空隙，影響注漿液體在注漿位置的移動(dòng)擴(kuò)散。

(2)采用分層二次拌和的方式進(jìn)行漿液的制備，快速攪拌速度為200r/min，攪拌方式為正轉(zhuǎn)30s和反轉(zhuǎn)30s，低速攪拌速度為70r/min,采用無間歇的定向攪拌，以保證待用漿液不至過早凝結(jié)。

(3)基層壓漿過程采用液壓式注漿機(jī)，過程中控制注漿機(jī)的工作壓力和注漿量，待注漿機(jī)達(dá)到最大工作壓力且流量計(jì)數(shù)值在1min內(nèi)不再變化時(shí)，即停止注漿，將壓緊裝置拔出后立即插入木塞，以保證漿液不溢出。

(4)注漿后，及時(shí)清理注漿作業(yè)面衛(wèi)生，避免污染路面，養(yǎng)生4h后取出木塞并用注漿料將孔洞填平。

2 路面彎沉檢測及效果評(píng)價(jià)

分別采用FWD落錘彎沉儀和LWD手持式彎沉儀，對(duì)注漿前后裂縫位置附近進(jìn)行彎沉值檢測，檢測方式為每條裂縫共計(jì)檢測完成3點(diǎn)，分別為裂縫處1點(diǎn)及沿行車方向裂縫前后距裂縫0.5m位置各1點(diǎn)，做好測點(diǎn)標(biāo)記，保證檢測位置相同。檢測數(shù)據(jù)如圖3～圖6所示。

(1)由FWD檢測結(jié)果看出(圖3和圖4)：基層在注漿后，對(duì)應(yīng)注漿裂縫位置處的彎沉值總體呈現(xiàn)明顯降低趨勢，彎沉極大值平均下降幅度為33.3%，同時(shí)注漿后彎沉值離散程度減小，說明基層整體強(qiáng)度得到提高；

(2)由LWD檢測結(jié)果看出(圖5和圖6)：基層在注漿后，對(duì)應(yīng)注漿裂縫位置處的彎沉值離散程度明顯減小，與注漿前相比較彎沉值明顯降低，彎沉極大值平均下降幅度為35.2%，說明基層的承載能力和整體性能得到提升。

(3)同時(shí)由FWD和LWD檢測結(jié)果可以明顯看出，注漿前后，對(duì)應(yīng)同一條裂縫位置3個(gè)測點(diǎn)中的極大值與極小值之差導(dǎo)致的數(shù)據(jù)離散程度明顯減小，說明注漿措施對(duì)恢復(fù)路面整體結(jié)構(gòu)性能是有效的。同時(shí)結(jié)合工程實(shí)踐情況分析，注漿前彎沉差(極大值與極小值之差)越大的位置改善效果越明顯，采用的注漿材料也越多。

3 路面3D-RADAR檢測及效果評(píng)價(jià)

采用3D-RADAR方式，對(duì)半剛性基層頂面注漿前后進(jìn)行掃描，通過雷達(dá)手段對(duì)試驗(yàn)段實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

利用CMP模式，測得500m試驗(yàn)路段內(nèi)雷達(dá)數(shù)據(jù)，劃分10cm單元間隔，計(jì)算得到各單元間隔的介電常數(shù)值，再將每條裂縫前后各5個(gè)間隔(100cm)基層的介電常數(shù)平均值計(jì)算出來，如圖7所示，其中注漿后介電常數(shù)的數(shù)據(jù)為注漿24h后3D雷達(dá)檢測的結(jié)果，分析注漿材料中已經(jīng)完全固化，不會(huì)影響基層的含水率變化，但未進(jìn)行實(shí)際基層含水量的變化檢測驗(yàn)證。

由圖7可以看出，注漿后基層的介電常數(shù)較注漿前有所增大，說明基層的空隙率降低，半剛性基層的整體性得到提高；對(duì)比注漿前后裂縫附近位置處介電常數(shù)計(jì)算結(jié)果可以看出，注漿后裂縫附近位置處的介電常數(shù)總體上呈增大的趨勢，說明注漿材料的填充提高了裂縫附近半剛性基層的密實(shí)程度。

結(jié)合統(tǒng)計(jì)結(jié)果和現(xiàn)場注漿效果，原路面基層介電常數(shù)越小，基層開裂越嚴(yán)重，現(xiàn)場注漿材料用量越多，注漿后介電常數(shù)提升較為明顯。初步判定，當(dāng)原路面基層介電常數(shù)在6.5以下時(shí)，注漿效果較好，當(dāng)介電常數(shù)在5及以下時(shí)，注漿效果較為明顯。

同時(shí)，綜合現(xiàn)場注漿統(tǒng)計(jì)情況，介電常數(shù)提升較大位置，相應(yīng)的注漿量較大，從工程實(shí)踐角度進(jìn)一步證實(shí)了該指標(biāo)的工程可行性。

4 結(jié)語

綜合FWD、LWD和3D-RADAR檢測手段，利用阜錦高速公路維修工程項(xiàng)目，進(jìn)行了季凍區(qū)高速公路瀝青路面基層注漿處置效果評(píng)價(jià)。研究得到，路面彎沉檢測方法是判定注漿前后基層整體性能改善的有效評(píng)價(jià)手段，注漿后彎沉值總體呈現(xiàn)明顯降低趨勢，尤其是彎沉極大值平均下降幅度明顯，彎沉值離散程度減小。路面3D-RADAR檢測方法，提出了利用介電常數(shù)判斷裂縫位置的基層是否需要注漿補(bǔ)強(qiáng)的判斷指標(biāo)，研究對(duì)工程應(yīng)用具有一定的借鑒價(jià)值和實(shí)際意義。