高速公路路面高聚物注漿維修養(yǎng)護技術研究

王志雄、張弛

（江西贛粵高速公路股份有限公司九江管理中心都昌養(yǎng)護所，江西 九江 332500）

0 引言

注漿材料主要是化學材料與粒狀材料，其中粒狀材料包含水泥、黏土或者水泥黏土類。在粒狀材料的制作環(huán)節(jié)，如將水泥、石灰等材料經(jīng)過充分的混合，制作成為懸濁液，進行基層結構的注漿作業(yè)。但是該材料在使用時極易出現(xiàn)離析沉淀的情況，影響施工的質量。而采用化學注漿的方式則不會出現(xiàn)這些問題。聚氨酯類高分子聚合物為性能非常穩(wěn)定的材料，作為高聚物注漿施工的主要材料，已經(jīng)全面應用在公路、大壩、地基等結構的修補處理，具備較好的防水效果。因此，結合實際情況選擇合適的施工材料，保證高速公路路面的施工效果合格，切實提升施工質量，對病害的修復產生積極的作用[1]。

1 高聚物注漿維修養(yǎng)護技術的優(yōu)點

第一，早期強度比較高。高聚物材料具備一定的膨脹性，在注入之后短時間內快速做出反應。通常經(jīng)過15min 的反應即可達到強度的90% 以上，韌性比較高。

第二，膨脹性可控。結合現(xiàn)場施工的需要，合理地調整材料的膨脹倍率，滿足不同條件下使用的需要，對于裂縫、脫空等問題都能產生應有的效果，不會導致路面拱起的問題發(fā)生。

第三，黏度性比較低。目前應用的高聚物注漿材料黏性都不高，流動性高，可以及時填充細微的裂縫，實現(xiàn)結構性能的提升。

第四，膠結性較高。因為高聚物材料的膠結性好，經(jīng)過和碎石、土膠結反應之后，性能恢復比較明顯，具備較高的承載性能。

第五，防水效果好。在注入高聚物材料后，固化反應之后性能得到提升，裂縫修補后能夠達到防水性標準。

第六，耐久性好。高聚物材料的耐腐蝕性能好，結構穩(wěn)定，性能優(yōu)越。

第七，環(huán)保價值高。高聚物材料在長期浸水的作用下，材料的性能更加穩(wěn)定，對地下水、環(huán)境不會產生過大的干擾[2]。

2 高聚物注漿材料的施工工藝

2.1 加強路面隱蔽病害檢測分析

在病害處理開始前，要做好病害問題的探測和分析，當前的檢測技術主要是落錘式彎沉儀技術、探地雷達技術。經(jīng)過實際經(jīng)驗分析發(fā)現(xiàn)，應用探地雷達設備可以快速發(fā)現(xiàn)高速公路路面的隱蔽病害問題。在檢測的過程中，通過設備發(fā)射的測線，結合現(xiàn)場病害問題特性，增加測線的密度，提高檢測的精度。對于初步探測確定的病害部位，再應用落錘式彎沉儀實施進一步的驗證，測定其承載性能，確定承載力是否合格，根據(jù)病害問題確定養(yǎng)護措施，以達到性能恢復的效果。

2.2 嚴重唧泥、翻漿病害的處治

如果高速公路采用的是半剛性基層的形式，路面的水分極易通過裂縫進入膠結材料，經(jīng)過車輛荷載的持續(xù)作用，演變?yōu)檫竽?、翻漿的問題。在這種情況下，選擇應用高聚物注漿養(yǎng)護方式，利用材料的膨脹性特點，及時填充內部的空隙以及脫空空間，將積水排出去，并且將材料和基層粒料有效結合，提高板結的性能。在現(xiàn)場的施工作業(yè)中，注漿孔通常要設置在距離裂縫20cm 的兩邊，并且兩側注漿孔交叉設置。通常來說，注漿施工通過管道方式直接注入，可以根據(jù)病害深度差異，選擇合適的注漿管，提高注漿的效果和質量。

2.3 路面承載力不足的恢復

高速公路項目出現(xiàn)破碎、脫空等嚴重的問題，導致結構承載性能不合格，逐步演變?yōu)榇蠓秶木W(wǎng)裂或者局部沉陷。應用高聚物注漿維修養(yǎng)護技術進行修復處理，快速恢復承載性能，發(fā)揮出材料的膠結性作用，及時解決松散結構的問題，提高整體性。在施工中，應該注意如下問題：其一，合理設置注漿孔。在行車道中布置注漿孔，沿著車輛行駛方向，間隔1m 設置，垂直車輛行駛方向，間隔距離為60cm 左右。其二，鉆孔、下入注漿管。明確鉆孔部位后，開始鉆孔作業(yè)，深度設定為60cm 左右，將注漿管插入10cm 的深度。其三，循環(huán)保壓注漿。通過使用加壓注漿的方式施工，壓力符合要求，如果發(fā)現(xiàn)漿液無法打入內部，要及時關閉閥門，經(jīng)過一定時間的固結反應后，不會噴出漿液時停止注漿施工，并且進行第二次注入施工，以達到結構性能的要求。其四，拆除、檢測。注漿完成后拆除管道，對注漿效果進行檢查，確保結構性能合格[3]。

3 工程案例分析

某高速公路項目總長度為30km，設計速度120km/h，為雙向八車道。經(jīng)過對現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，該項目的病害問題較為嚴重，經(jīng)過養(yǎng)護單位綜合分析，確定采用高聚物注漿維修養(yǎng)護技術進行處理，以快速恢復性能。該項目病害問題主要是板底脫空與橫縱裂縫，將制作合格的材料通過專用設備注入，形成整體結構，快速恢復高速公路的性能，提高施工質量。

3.1 施工參數(shù)設計

3.1.1 鉆孔密度

施工采取鉆孔注漿的方式，所以鉆孔設置非常重要。通過對現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn)，路基存在不均勻性問題，無法從空間分布、空間形態(tài)方面出發(fā)進行鉆孔設置，所以經(jīng)過技術人員分析確定應用均勻布孔的方式，密度為30～50m2布置1 孔，間距6.0～7.5m。

3.1.2 鉆孔深度

根據(jù)現(xiàn)場勘察確定注漿深度，再明確鉆孔深度。該項目設定為5～6m，局部位置調整為2～4m，確保鉆孔注漿施工效果合格。

3.1.3 斜孔設計

根據(jù)現(xiàn)場的養(yǎng)護要求，鉆孔設置時存在一定的傾斜度，角度的設定要從路基高度、巖溶松散土層深度、孔位與路基中心線垂直距離等方面布置，由技術人員計算后確定。

3.2 注漿工藝流程

3.2.1 確定注漿位置

現(xiàn)場應用探地雷達、落錘式彎沉儀等設備進行板底脫空部位的定位。組織人員進行現(xiàn)場管制，禁止任何人員與車輛進入，再進行注漿養(yǎng)護施工。設備進入現(xiàn)場，按照預先的布孔方案開展施工。

3.2.2 鉆孔清孔

（1）明確鉆孔數(shù)據(jù)后開始進行鉆進作業(yè)。按照設計方案的要求進行定位處理，并對每個孔編號，由技術人員進行測量放樣，確定具體的鉆孔位置，以滿足現(xiàn)場鉆進作業(yè)的要求。在安裝鉆孔設備的環(huán)節(jié)，必須保證其誤差不超過50cm，如果存在嚴重的偏差，應及時進行調整，達到設計方案的要求即可。

（2）在每次鉆孔環(huán)節(jié)，都要將鉆孔后芯樣取出檢測。在鉆孔工作全部完成之后，質檢人員對每一孔進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)鉆孔的質量存在問題，立即采取處理措施。檢查合格后，及時開展清孔處理，通常應用清水沖洗的處理方式，達到內部鉆進施工的標準要求。上述各個工序符合要求后，才能開始后續(xù)的注漿作業(yè)，否則要及時返工處理[4]。

3.2.3 注漿

（1）清孔工作全部完成后，檢測是否存在孔位坍塌的問題，經(jīng)過檢測完全符合標準后才能開始注漿作業(yè)。注漿工作開始前，先將注漿導管安裝在規(guī)定部位上，并且在管道外壁涂抹黃油以達到順利穿入的效果。通過砂漿進行PVC 管的固定，同時保持30～40cm 的外露長度。安裝好注漿管之后，及時將高濃度漿液注入內部，并做好孔口封閉處理，防止雜物進入結構內，完成結構施工。

（2）在巖溶路基注漿工作中，通過路基坡腳的部位實現(xiàn)注漿處理，按照中心位置開展注漿，保持注漿作業(yè)的連續(xù)性。壓力從低到高設置，控制在1.2MPa以內。在壓力保持恒定后，按照40L/min 的速度注漿，保持30min 沒有發(fā)生冒漿的現(xiàn)象為止。

（3）注漿工作結束后，及時拔出注漿管，防止內部凝固后無法拔出，以確保施工順利進行。注漿管不能一次性拔出，應該采取分區(qū)的方式進行，每次向上拔出50cm 左右。全部拔出之后，及時清洗管道，為后續(xù)作業(yè)提供基礎。

（4）封孔。高聚物注漿工作結束后，立即封堵處理，防止表面的雜物進入結構，確保結構的性能符合要求。最為常用的封孔材料是密封膠，應用時將其加熱到200℃，灌入注漿孔達到封堵的效果。

（5）做好現(xiàn)場清理工作。注漿結束后立即清掃現(xiàn)場，保持交通正常通行。

3.3 路用性能評價

3.3.1 路面狀況評價

在維修養(yǎng)護工作結束后，高速公路經(jīng)過3 個月的通行，檢查高聚物的通行效果，具體評價結果見表1。通過表1數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過注漿修復工作之后，路面的情況達到優(yōu)良的效果，不僅可以恢復高速公路路面的性能，同時還能延緩病害的進一步惡化，促進結構性能的全面提升，路面的通行質量得到很大的提升。

表1 注漿修復后路面破損狀況評價

3.3.2 路面彎沉檢測

應用落錘式彎沉儀展開注漿維修處理前后的彎沉值檢測，發(fā)現(xiàn)應用高聚物注漿施工后結構承載性能提升比較明顯，具體數(shù)據(jù)可見表2。

表2 注漿前后道路彎沉變化情況

經(jīng)過對表2數(shù)據(jù)分析，應用高聚物注漿維修養(yǎng)護技術開展高速公路的基底脫空病害處理，發(fā)現(xiàn)總體承載性能得到很大的提升。注漿開始前檢測彎沉值在200μm 左右，經(jīng)過注漿操作后提升30%以上，路面結構的性能恢復明顯。

3.4 質控措施

3.4.1 控制注漿過程

（1）在注漿作業(yè)現(xiàn)場施工中，通過跳孔的方法進行，以免相鄰孔位灌漿施工產生擠壓的作用，從而提高結構的整體性能。

（2）注漿工作按照從上到下的順序逐一進行，防止在現(xiàn)場出現(xiàn)串漿的問題。

（3）考慮到現(xiàn)場的土層結構條件，選擇合適的泥漿配比參數(shù)，并合理增加外加劑，以提升水泥漿液的性能，促進加固效果的提升，路面性能恢復效果合格。

3.4.2 避免注漿問題

（1）在注漿施工中，如果存在冒漿或者漏漿的現(xiàn)象，應采取下述處理措施：一是加強水泥漿濃度控制，保持濃度性能合格，并且確保注漿壓力、注漿量符合標準，不存在影響工程質量的因素。二是在漿液制作環(huán)節(jié)，按照要求加入速凝劑，以縮短凝結時間。三是對于冒漿部位應該向下開挖0.5m，并加入規(guī)定比例的速凝水泥材料，也可以使用織物完成填充處理，預防出現(xiàn)冒漿的問題。

（2）如果吸漿量比較大，在現(xiàn)場作業(yè)過程中，應該合理地增加注漿直徑的尺寸，還要關注現(xiàn)場的注漿壓力與濃度。施工后及時進行檢查，達到填充密實度的標準，以滿足養(yǎng)護效果的要求。

3.5 安全文明施工

其一，在巖溶路基在現(xiàn)場施工中，注漿作業(yè)的順序符合要求。保持文明施工，組織專業(yè)人員對現(xiàn)場安全進行監(jiān)督和檢查，有效地防止發(fā)生安全事故，提高項目施工的安全性水平。

其二，加強現(xiàn)場環(huán)境保護和管理，合理處置廢物、廢水，還要加強噪聲控制，以免造成嚴重的環(huán)境污染問題[5]。

3.6 質量分析

從巖溶地層電阻率、地震波速、巖溶空洞區(qū)的填充率、滲透率方面出發(fā)，選擇合適的方式進行質量檢查。如果發(fā)現(xiàn)存在質量不合理的情況，立即采取措施處理，規(guī)避質量缺陷和問題。

4 結語

總之，隨著高速公路的發(fā)展，養(yǎng)護技術種類日益增多，技術水平也在不斷提高，如碎石封層、微表處、超薄罩面等，對于公路路面性能的恢復產生積極的作用，可以全面提升路面的平整度、抗滑性等性能，延長使用壽命。但是微表處、超薄罩面等技術只能針對輕微裂縫病害的處理，而基層、底基層出現(xiàn)嚴重病害問題后，難以達到性能恢復的效果。傳統(tǒng)基層養(yǎng)護通過結構層翻挖重修的方式，成本高、資源消耗量大，同時還會阻礙交通通行。而高聚物注漿維修養(yǎng)護技術能快速恢復基層結構的性能，處理下部的病害問題，且成本低、效果好、維修方便，逐步成為高速公路的基層與底基層的修補技術。同時，在往后開展養(yǎng)護工程時，需要加大力度對高聚物材料性能與技術工藝進行研究，為公路養(yǎng)護工程提供參考。