普通干線公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中高壓注漿技術(shù)應(yīng)用研究

王鋒

（甘肅省嘉峪關(guān)公路事業(yè)發(fā)展中心，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)公路交通的快速發(fā)展，人們對(duì)公路瀝青路面的質(zhì)量要求也在不斷提高，而瀝青路面的質(zhì)量直接關(guān)系著公路的使用壽命和行車安全。因此，如何有效進(jìn)行瀝青路面養(yǎng)護(hù)、確保其質(zhì)量和安全，成為當(dāng)今公路工程領(lǐng)域的重要研究方向。高壓注漿技術(shù)是一種重要的瀝青路面養(yǎng)護(hù)方法,主要是通過(guò)向路面的破壞區(qū)域注入漿料，達(dá)到改善地基性質(zhì)、修復(fù)路面破損和預(yù)防破損擴(kuò)大的目的。由于其優(yōu)良的修復(fù)效果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益，在瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

1 高壓注漿技術(shù)概述

高壓注漿技術(shù)是一種針對(duì)瀝青路面破損部位的快速、高效、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的養(yǎng)護(hù)方法，對(duì)于提高公路承載能力和延長(zhǎng)其使用壽命具有重要意義。其原理是利用高壓設(shè)備將特定的漿料注入路面破損部位，使?jié){料充分滲透和固化，從而達(dá)到修復(fù)路面、提高承載能力和防止破損擴(kuò)大的目的[1]。

在該技術(shù)應(yīng)用中，首先需要對(duì)路面破損部位進(jìn)行清理和修整，以確保漿料能夠完全填滿空洞和裂縫；其次，將特定的漿料利用高壓設(shè)備注入路面破損部位，漿料通常由水泥、砂子、填料等混合而成，其成分和配合比可以根據(jù)不同的使用環(huán)境進(jìn)行調(diào)整；最后，在高壓力的作用下，漿料滲透到深層的空洞和裂縫中并牢固黏合，達(dá)到修復(fù)路面的目的。注漿過(guò)程不需要拆除或更換原有路面，因此不會(huì)對(duì)公路交通造成影響，同時(shí)還能節(jié)省養(yǎng)護(hù)費(fèi)用和時(shí)間。

2 高壓注漿技術(shù)應(yīng)用于瀝青路面養(yǎng)護(hù)的優(yōu)點(diǎn)

高壓注漿技術(shù)是瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的一種高效、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的方法。其主要優(yōu)點(diǎn)包括修復(fù)效果顯著、施工周期短、降低成本和環(huán)境友好等方面。

一是修復(fù)效果顯著。高壓注漿技術(shù)利用高壓設(shè)備使?jié){料充分滲透到路面損壞部位，填補(bǔ)空洞和裂縫，修復(fù)效果顯著；同時(shí)，可以提高路面的承載能力和整體穩(wěn)定性[2]。

二是施工周期短。傳統(tǒng)的路面養(yǎng)護(hù)方法往往需要破壞原有路面結(jié)構(gòu)，施工周期較長(zhǎng)；而高壓注漿技術(shù)則可以在不破壞原有路面的情況下進(jìn)行修復(fù)，施工周期短，可以快速恢復(fù)交通，降低施工對(duì)交通的影響。

三是降低成本。傳統(tǒng)的路面養(yǎng)護(hù)方法需要大量的人力、物力和財(cái)力，而高壓注漿技術(shù)一方面無(wú)須破壞原有路面，降低施工成本；另一方面可以提高公路使用性能，降低頻繁養(yǎng)護(hù)的需求，節(jié)省養(yǎng)護(hù)成本。

四是環(huán)境友好。傳統(tǒng)的路面養(yǎng)護(hù)方法往往需要消耗大量的原材料和能源，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物和CO2排放，對(duì)環(huán)境造成一定影響。而高壓注漿技術(shù)在施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢料較少，減少對(duì)環(huán)境的影響，符合節(jié)能環(huán)保的理念。

3 高壓注漿技術(shù)在普通干線公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用實(shí)踐

為了進(jìn)一步驗(yàn)證高壓注漿技術(shù)應(yīng)用于瀝青路面養(yǎng)護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，本文選取某地區(qū)普通干線公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目進(jìn)行分析。

3.1 案例背景

該項(xiàng)目為某普通干線公路，路面投入使用已達(dá)10年，存在多處裂縫、坑槽、唧漿等病害。

裂縫形態(tài)主要分為縱向裂縫和橫向裂縫兩種，均會(huì)對(duì)車輛行駛、交通安全和公路使用壽命產(chǎn)生不利影響。縱向裂縫是指沿著車輛行駛方向出現(xiàn)的裂縫，其產(chǎn)生原因如下：一方面，由于施工技術(shù)不當(dāng)，地基和填土在橫向上不均勻，加之地面水滲入導(dǎo)致路面出現(xiàn)縱向裂縫；另一方面，瀝青面層和地基在車輛荷載、材料老化變形等因素的影響下出現(xiàn)縱向裂縫。橫向裂縫是指與車輛行駛方向垂直的裂縫，其產(chǎn)生原因主要有氣候變化和縱向不均勻沉降兩個(gè)方面。氣候變化會(huì)導(dǎo)致路面溫度變化，而溫度變化過(guò)大或過(guò)快則會(huì)導(dǎo)致路面產(chǎn)生應(yīng)力，從而形成橫向裂縫；此外，公路縱向沉降不均勻，會(huì)導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層斷裂而產(chǎn)生橫向裂縫[3]。

形成路面坑槽的主要原因可以分為兩類：一類是車流量大和超載所致。車輛荷載作用對(duì)路面造成的壓力較大，加之水分的侵蝕會(huì)加速路面的破壞，從而導(dǎo)致坑槽產(chǎn)生；此外，隨著公路投入使用的時(shí)間不斷增長(zhǎng)，路面瀝青材料老化，出現(xiàn)龜裂和脫落，也會(huì)加速坑槽的形成。另一類是路面結(jié)構(gòu)變形和地基沉降所致。路面結(jié)構(gòu)變形往往是路面材料老化、變形或施工質(zhì)量不良等原因?qū)е碌?；而地基沉降則往往是地基土質(zhì)強(qiáng)度不足、地下水位變化、地震等因素引起的。

唧漿是一種常見(jiàn)的公路路面破損形式，是指瀝青路面表面出現(xiàn)波浪狀或魚鱗狀的脫粒、起砂現(xiàn)象，路面變得粗糙不平，嚴(yán)重影響行車安全和公路使用性能。唧漿病害的成因主要包含材料問(wèn)題、施工工藝問(wèn)題、環(huán)境因素和交通荷載四個(gè)方面。

第一，在瀝青路面的建設(shè)中，瀝青混合料的配合比、瀝青的質(zhì)量穩(wěn)定性和粒徑分布等都會(huì)對(duì)公路使用性能產(chǎn)生影響。若瀝青混合料的配合比不合理，過(guò)多或過(guò)少的瀝青含量都會(huì)導(dǎo)致路面強(qiáng)度不足或過(guò)度軟化，容易出現(xiàn)唧漿病害。

第二，在瀝青路面的施工過(guò)程中，施工溫度的控制是十分關(guān)鍵的。過(guò)高的施工溫度會(huì)導(dǎo)致瀝青混合料過(guò)度流動(dòng)，致使路面表面容易出現(xiàn)唧漿病害；而過(guò)低的施工溫度則會(huì)使瀝青混合料凝固不良，路面抗剪強(qiáng)度不足，同樣容易發(fā)生唧漿病害。

第三，氣候條件是一個(gè)重要的環(huán)境因素。高溫、高濕和強(qiáng)烈的日照都會(huì)加速瀝青的老化和軟化，導(dǎo)致路面出現(xiàn)唧漿病害。高溫會(huì)使瀝青的黏度降低，容易發(fā)生流動(dòng)和脫?，F(xiàn)象；高濕會(huì)使瀝青混合料中的水分增加，降低混合料的黏結(jié)性；而強(qiáng)烈的日照會(huì)使路面表面溫度升高，進(jìn)一步加劇瀝青的軟化和流動(dòng)性，加速唧漿病害的形成。

第四，交通荷載也是一個(gè)重要的影響因素，頻繁的車輛荷載作用會(huì)使路面產(chǎn)生錯(cuò)位，加速瀝青混合料的變形和破壞，進(jìn)而引發(fā)唧漿病害。

3.2 高壓注漿技術(shù)的施工流程

3.2.1 材料準(zhǔn)備

高壓注漿技術(shù)應(yīng)用中，水泥是最主要的施工材料。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，其較高的早期強(qiáng)度和較好的耐久性，能夠滿足注漿加固的要求，其性能指標(biāo)如表1 所示。

表1 42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥性能指標(biāo)

在注漿材料的配比中，還需要添加一定比例的改性劑，以優(yōu)化注漿材料的施工和易性，降低耗水量，控制水泥使用量。常用的改性劑主要有減水劑和膨脹劑。減水劑類型與混凝土拌和過(guò)程中使用的減水劑類型一致，在傳統(tǒng)的減水劑中添加一定比例的分子活性劑，能夠在控制注漿水膠比的前提下優(yōu)化注漿材料的施工和易性[4]。減水劑可以大幅度降低水泥用量，減少能源消耗，提高施工效率，同時(shí)對(duì)注漿材料的流動(dòng)性和抗裂性等性能有較好的改善作用。減水劑性能如表2 所示。

表2 減水劑性能

粉煤灰在高壓注漿技術(shù)應(yīng)用中是一種非常重要的添加劑。一方面，粉煤灰具有很強(qiáng)的親水性，意味著加入粉煤灰后的注漿材料能更好地與水結(jié)合，增強(qiáng)材料的流動(dòng)性，有利于注漿操作；另一方面，粉煤灰具有很好的耐久性和膠凝性，意味著其可以增強(qiáng)注漿材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和耐久性，從而提升注漿修復(fù)或加固效果。雖然粉煤灰的優(yōu)點(diǎn)明顯，但在使用時(shí)也需要注意控制其添加量和質(zhì)量。如果添加量過(guò)多，可能降低注漿材料的穩(wěn)定性；如果質(zhì)量不過(guò)關(guān)，可能影響注漿材料的強(qiáng)度和耐久性。因此，在實(shí)際操作中，需要根據(jù)工程需求和材料性質(zhì)，精確控制水灰比和粉煤灰添加比例，以確保注漿材料的性能和質(zhì)量合格。在注漿材料的配比中，需要根據(jù)工程特點(diǎn)和具體要求制訂合理的配合比方案，同時(shí)嚴(yán)格控制注漿壓力、注漿速度、注漿量等施工參數(shù)，確保注漿加固質(zhì)量符合要求。

3.2.2 鉆機(jī)就位及布孔

在灌漿施工前，鉆機(jī)就位及布孔等準(zhǔn)備工作是非常重要的，其將直接影響整個(gè)施工過(guò)程的質(zhì)量和效率。在選擇鉆機(jī)位置時(shí)，需要考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的地形和空間限制，以確保鉆機(jī)能夠穩(wěn)定地放置并具備足夠的操作空間。鉆機(jī)應(yīng)遠(yuǎn)離地下管線、電纜和其他障礙物，以避免施工過(guò)程中出現(xiàn)安全事故、設(shè)備損壞等意外事件。在布孔前，必須仔細(xì)測(cè)量和標(biāo)記孔洞位置，以確保鉆孔的準(zhǔn)確性和一致性。需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求和工程圖紙確定孔洞的數(shù)量、位置和深度。此外，還需要考慮孔洞的間距和排列方式，以滿足灌漿的均勻性要求和整體強(qiáng)度要求。布孔完成后，需要選擇合適的鉆頭和刀具，并根據(jù)孔洞的尺寸和地質(zhì)條件對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行調(diào)整。在實(shí)際施工中，操作人員需要具備專業(yè)的技能和豐富的經(jīng)驗(yàn)，以確保鉆孔作業(yè)的質(zhì)量和效率。同時(shí)，需要根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整鉆機(jī)的進(jìn)給速度和旋轉(zhuǎn)速度，以避免鉆孔偏移、堵塞或其他問(wèn)題[5]。

3.2.3 破損部位預(yù)處理

在進(jìn)行破損部位的修復(fù)前，需要進(jìn)行預(yù)處理。首先清除附著在破損面上的雜物和脫落的碎片；然后對(duì)破損部位進(jìn)行打磨，以利于修復(fù)材料的密貼附著。對(duì)于較大的破損部位，需要進(jìn)行擴(kuò)縫處理，以增強(qiáng)修復(fù)效果，避免破損部位再度開裂。

3.2.4 漿料攪拌

混合并攪拌水泥、減水劑、粉煤灰、助劑等原材料制成漿料，是高壓注漿技術(shù)應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。在攪拌過(guò)程中，需要充分混合原材料，以制成材質(zhì)均勻、性能穩(wěn)定的漿料。攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速和工作時(shí)間需要根據(jù)原材料的種類和配比進(jìn)行調(diào)整，以保證攪拌效果和漿料質(zhì)量。在攪拌過(guò)程中，應(yīng)逐步加入原材料，同時(shí)加水混合，以避免發(fā)生結(jié)塊、起泡等現(xiàn)象。攪拌時(shí)間需要根據(jù)具體情況進(jìn)行控制，一般情況下，為了保證漿料的充分混合和均勻性，攪拌時(shí)間應(yīng)控制在5～10min。此外，還需要注意攪拌機(jī)的日常清洗和保養(yǎng)，以確保攪拌作業(yè)順利進(jìn)行。

3.2.5 高壓注漿

在攪拌結(jié)束后，將混合好的漿料裝入注漿管，通過(guò)預(yù)設(shè)的鉆孔分步分孔進(jìn)行注漿。操作時(shí)應(yīng)從底部開始，向上逐級(jí)注入，以確保漿料均勻分布，同時(shí)可以避免漏注或少注的情況。同時(shí)，還需要密切關(guān)注注漿壓力，根據(jù)工程需求調(diào)整注漿量，確保充分填充和滲透。一般而言，當(dāng)注入土層的固體材料達(dá)到100kg/m3、注漿壓力達(dá)到0.1MPa 時(shí)，可視為注漿結(jié)束。完成后需進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，以保證注漿質(zhì)量合格。

3.2.6 封孔

封孔是高壓注漿技術(shù)應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，能夠防止注漿材料從鉆孔中溢出。在封孔時(shí)，需要使用專用的封孔材料或者水泥砂漿等常規(guī)材料進(jìn)行封堵，確保材料充分填充鉆孔，封堵嚴(yán)密，防止水和雜物進(jìn)入路面裂縫，從而提高公路的使用性能[6]。同時(shí)，在封孔過(guò)程中需注意封堵的及時(shí)性和完整性，以確保注漿效果的穩(wěn)定和可靠。

3.2.7 注漿結(jié)果檢測(cè)

公路注漿養(yǎng)護(hù)施工完成后進(jìn)行的強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)3d 和7d 的養(yǎng)護(hù)后，注漿混凝土的強(qiáng)度等級(jí)和試驗(yàn)值均滿足設(shè)計(jì)要求。由此可見(jiàn)，公路注漿養(yǎng)護(hù)施工過(guò)程中所采用的原材料、工藝和施工技術(shù)都能夠滿足工程要求，注漿后的地基能夠達(dá)到預(yù)期的加固、修復(fù)和防水效果。同時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果也驗(yàn)證了注漿混凝土的質(zhì)量和穩(wěn)定性，為瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程的后續(xù)使用提供了保障。在公路注漿養(yǎng)護(hù)施工完成后，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和其他相關(guān)測(cè)試是必要的，其目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在的問(wèn)題，確保瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程的質(zhì)量和安全性。

表3 強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)高壓注漿技術(shù)在普通干線公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論：第一，高壓注漿技術(shù)在瀝青路面養(yǎng)護(hù)中具有修復(fù)效果顯著、施工周期短、降低成本、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)；第二，高壓注漿技術(shù)適用于普通干線公路瀝青路面的養(yǎng)護(hù)，能夠有效提高公路的使用性能。結(jié)合案例分析，本文證實(shí)了高壓注漿技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)越性，因此該技術(shù)有望在普通干線公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，進(jìn)一步提高我國(guó)的公路養(yǎng)護(hù)水平，保障交通安全。值得注意的是，在高壓注漿技術(shù)應(yīng)用中，需要注意精確控制水灰比和粉煤灰添加比例，以確保注漿材料的質(zhì)量和穩(wěn)定性，從而達(dá)到預(yù)期的加固、修復(fù)和防水效果。