壓力注漿法在瀝青路面裂縫處治中的應(yīng)用研究

陳 靜

(河南通源高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限責(zé)任公司，河南 三門峽 472000)

1 工程概況

某公路工程全長(zhǎng)23.7 km，位于亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候帶，所在區(qū)域四季分明，日照充足，雨水充沛。自建成通車以來，隨著沿線經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，交通量逐年增長(zhǎng)，加之高溫多雨等因素的影響，該路段出現(xiàn)了不同程度的病害情況，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查可知，在行車道部分路段存在嚴(yán)重的橫向裂縫、縱向裂縫，且伴有網(wǎng)裂、坑槽等病害，目前，已對(duì)路面行車舒適性和安全造成了一定威脅。

2 裂縫調(diào)查與分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查可見，本路段行車道存在嚴(yán)重的裂縫病害，路面橫向裂縫平均長(zhǎng)度為475.4 m/km，縱向裂縫為126.8 m/km，共602.2 m。由此可見，在裂縫總長(zhǎng)度當(dāng)中，橫向裂縫所占比例高達(dá)2/3左右，究其原因在于半剛性基層開裂產(chǎn)生了“反射裂縫”。

通過路面路況分析，無論是橫向裂縫，或是縱向裂縫，其寬度均在4～6 mm?；谌斯がF(xiàn)場(chǎng)調(diào)查存在一定局限性，很難準(zhǔn)確獲悉裂縫寬度、深度與產(chǎn)生原因等情況，為了更詳細(xì)、精確地掌握裂縫實(shí)際情況，決定采用探地雷達(dá)法進(jìn)行裂縫類型及分布情況的檢測(cè)。通過芯樣情況可知，基層裂縫并不是單一的直線型分布，現(xiàn)場(chǎng)裂縫走向基本屬于與行車方向垂直的橫向裂縫，裂縫寬度在3.8～6.5 mm，且貫穿整個(gè)行車道。裂縫深度大于55 cm，說明半剛性基層瀝青路面已經(jīng)開裂，同時(shí)沿車道方向裂縫均勻分布，可基本確定本路段裂縫屬于反射裂縫。

3 裂縫修補(bǔ)施工方法選擇

修補(bǔ)路面裂縫時(shí)，首先要注重修補(bǔ)時(shí)間的合理選擇。一般來講，多選擇在較低氣溫的季節(jié)，這種情況下裂縫收縮具有較大寬度，有利于提高修補(bǔ)質(zhì)量。此外，雨水也會(huì)影響裂縫修補(bǔ)效果，比如，雨水滲入裂縫，將會(huì)嚴(yán)重破壞路基路面結(jié)構(gòu)，降低材料粘結(jié)性能，基于此，不宜選擇雨季施工。針對(duì)本工程所處地區(qū)溫度、降雨情況，雨季多集中于5-7月，且氣溫較高，路面裂縫張開程度不足，而11、12月，溫度偏低，且雨水少，路面裂縫基本上屬于全部張開狀態(tài)，因此，在綜合考慮多種因素的前提下，本工程決定在11月初進(jìn)行路面裂縫修補(bǔ)養(yǎng)護(hù)施工。結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)，本文決定采用環(huán)氧改性聚氨酯材料作為修補(bǔ)材料，一般可采用3種裂縫修補(bǔ)方法。

3.1 開槽灌縫

采用專用機(jī)械進(jìn)行開槽灌縫施工，先通過高壓吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行清縫，隨后利用專業(yè)灌縫機(jī)進(jìn)行灌縫。該施工方法多用于車荷載或疲勞所產(chǎn)生的面層裂縫，此類裂縫一般具有較小寬度，且走向無規(guī)則。相比其他方法，開槽灌縫的優(yōu)勢(shì)在于可以擴(kuò)寬路面裂縫，便于灌入灌縫材料，是目前最常見的一種灌縫施工方法。但是隨著灌縫材料的不斷老化，及雨水不斷滲入周邊裂縫，很容易出現(xiàn)其他病害，如唧泥、啃邊等。

3.2 非開槽灌縫(傳統(tǒng)灌縫法)

傳統(tǒng)灌縫法即為非開槽灌縫法，是指無需通過擴(kuò)縫、開縫等方法，將灌注修補(bǔ)材料直接灌入路面裂縫，一般可分為2大類，即熱補(bǔ)、冷補(bǔ)。①熱補(bǔ)法。修補(bǔ)材料選用熱瀝青材料，在高溫條件下，材料極易出現(xiàn)泛油等情況，或很容易被車輪帶走。低溫情況下，瀝青材料將會(huì)越來越脆，粘結(jié)性能較差，很容易脫落。②冷補(bǔ)法。修補(bǔ)材料主要以改性乳化瀝青等為主，通過均勻拌和后，直接涂抹到裂縫。一般來講，此類材料的流動(dòng)性、滲透性較好，但高溫穩(wěn)定性相對(duì)不足。在高溫情況下，極易被車輪帶走，且低溫情況下，很容易產(chǎn)生裂縫。

3.3 壓力注漿法

壓力注漿法多用于大面積結(jié)構(gòu)性裂縫，或基層反射裂縫、沉降等情況。是指修補(bǔ)材料在高強(qiáng)壓力作用下，通過鉆孔向路面路基深處灌入，通過修補(bǔ)材料，可以將裂縫空隙填滿。相比之下，壓力注漿法在裂縫修補(bǔ)方面使用效果良好，缺點(diǎn)在于成本略高。

通過上述3種裂縫修補(bǔ)方法對(duì)比分析，結(jié)合本工程裂縫實(shí)際情況，決定采用鉆孔壓力注漿法進(jìn)行基層裂縫修補(bǔ)。

4 壓力注漿修補(bǔ)裂縫施工流程

4.1 注漿孔位置選擇

按照裂縫檢測(cè)實(shí)際情況，順著裂縫走向，每隔50 cm進(jìn)行鉆孔布設(shè)，并做好注漿孔位置準(zhǔn)確標(biāo)注，盡可能在開裂部位或其周圍進(jìn)行孔位設(shè)置。

4.2 裂縫防護(hù)

確定注漿孔位后，采用寬度為10 cm的透明膠帶粘貼裂縫，避免鉆孔時(shí)裂縫內(nèi)進(jìn)入灰塵，對(duì)裂縫修補(bǔ)材料的滲透效果造成不利影響，避免瀝青路面被污染。

4.3 鉆孔和清孔

為保證裂縫空隙被修補(bǔ)材料全部填滿，可結(jié)合裂縫檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確確定鉆孔深度，一般可采用螺旋鉆桿，在鉆孔施工中，保證鉆桿垂直路面，在達(dá)到鉆孔設(shè)計(jì)深度后，須回鉆多次，盡可能排出孔內(nèi)灰塵。清孔時(shí)，不可以選用吹風(fēng)機(jī)，防止環(huán)境被污染?？刹捎梦鼔m器進(jìn)行清理。

4.4 注漿管及注漿帽安裝

待孔深、孔徑等驗(yàn)收合格后，須進(jìn)行注漿管、注漿帽安裝。一般可采用PVC管作為注漿管，直徑為2 cm，注漿管長(zhǎng)度要控制在瀝青面層厚度以上，避免瀝青層間進(jìn)入灌縫材料，破壞瀝青面層。注漿帽安裝前，先采用專業(yè)工具將注漿帽凹型邊緣清理干凈，保證能夠更準(zhǔn)確地結(jié)合注射槍，通過鐵錘向注漿管內(nèi)敲入清理好后的注漿帽。

4.5 壓力注漿施工

通過夾具夾緊注射槍和注射帽，按照路面實(shí)際情況進(jìn)行路面壓力注漿。利用輸料管向注槍口輸送A、B雙組分材料，隨后利用注漿管向裂縫輸送修補(bǔ)材料，通過一系列化學(xué)物理作用，可達(dá)到裂縫修補(bǔ)的作用。注漿過程中，2.0 MPa為初始注漿壓力，當(dāng)注漿材料從裂縫內(nèi)冒出后，可停止材料注漿，說明裂縫空隙已被填滿。在整個(gè)環(huán)節(jié)，要做好注漿壓力控制，時(shí)刻關(guān)注注射孔周邊路面變化，避免注入材料太多，出現(xiàn)路面凸出情況。

4.6 開放交通

完成上述施工后，路面冷卻溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，可清理掉前期粘貼的膠帶，并清除溢出的多余廢料，保持路面平整、干凈，隨后便可開放交通。

5 施工檢測(cè)與結(jié)果分析

完工7 d后，在裂縫處治部位通過探地雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示壓力注漿修補(bǔ)后，路面裂縫、松散部位均被填充。為進(jìn)一步驗(yàn)證施工效果，通過鉆芯取樣法進(jìn)行檢測(cè)與路面處治效果評(píng)價(jià)。經(jīng)芯樣實(shí)際情況可見，開裂芯樣的面層、基層和層間結(jié)合部位均已被填充，可判定路面裂縫問題已被解決。

5.1 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

鉆芯取樣之后，為檢驗(yàn)壓力注漿施工后的使用效果，本文對(duì)開裂芯樣和未開裂芯樣進(jìn)行軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，從而獲取壓力注漿修補(bǔ)后路面的抗壓強(qiáng)度情況，準(zhǔn)確獲取處治效果，具體結(jié)果如表1所示。

表1 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析表

由此可見，開裂芯樣通過壓力注漿修補(bǔ)處治之后，瀝青面層抗壓強(qiáng)度為3.95 MPa，水穩(wěn)基層抗壓強(qiáng)度為5.80 MPa，雖然比未開裂芯樣瀝青面層和水穩(wěn)基層抗壓強(qiáng)度略低，但仍可達(dá)到80%以上，說明開裂芯樣已恢復(fù)其整體結(jié)構(gòu)，可認(rèn)為壓力注漿修補(bǔ)裂縫具有良好的應(yīng)用效果，原裂縫位置已不再是路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中點(diǎn)。

5.2 抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)

同樣選取開裂芯樣和未開裂芯樣進(jìn)行對(duì)比分析，本文通過抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行裂縫修補(bǔ)處治后路面的抗拉強(qiáng)度檢測(cè)，從而檢驗(yàn)材料的粘結(jié)能力是否滿足設(shè)計(jì)要求，所得結(jié)果如表2所示。

表2 劈裂抗拉強(qiáng)度數(shù)據(jù)分析表

由表2可見，開裂芯樣通過壓力注漿處治后，瀝青面層劈裂抗拉強(qiáng)度在0.39 MPa，水穩(wěn)基層劈裂抗拉強(qiáng)度在0.68 MPa；相比未開裂芯樣瀝青面層和水穩(wěn)基層劈裂抗拉強(qiáng)度基本上可達(dá)到85%以上，可滿足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展，瀝青路面因其優(yōu)越的性能在高等級(jí)公路施工中得到了廣泛應(yīng)用與推廣。然而，在外界自然環(huán)境和行車荷載的長(zhǎng)期作用下，路面基層強(qiáng)度將大幅下降，甚至產(chǎn)生大量病害，嚴(yán)重危害行車舒適性和安全。為此，必須重視基層瀝青路面裂縫問題，結(jié)合工程實(shí)際情況，選擇科學(xué)、有效的處治措施，保證工程施工質(zhì)量，從而全面提升工程質(zhì)量，為推進(jìn)我國(guó)公路事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的保障。