舊水泥砼路面壓漿修復試驗研究及工程應用

蔡海良， 黃鑫

(1.湖南華咨工程咨詢有限公司， 湖南 長沙 410011；2.浙江交工金筑交通建設有限公司， 浙江 杭州 310051)

在長期使用過程中，錯臺、坑洞、板角斷裂、脫空等缺陷會對水泥砼路面造成不同程度破壞，尤其在溫差較大和載荷過大的地區(qū)，上述缺陷不僅會降低砼路面的使用性能，還會威脅路面行車安全，對砼路面進行改善十分必要。壓漿技術(shù)通過在公路上鉆孔，將壓漿材料如高聚物或水泥漿等注入路基或半剛性基層中起到加固作用，其施工工期短，對交通影響很小。李曉靜采用膨脹系數(shù)較高的混合料解決了普通壓漿無法完成山區(qū)高速公路高填方路基下沉段的難題。劉永華認為運用壓漿技術(shù)修復受損的農(nóng)村公路路面具有較大優(yōu)勢。李麗娟總結(jié)了壓漿中易出現(xiàn)的問題，提出了測量、鉆孔、試泵、壓水試驗、壓漿的施工流程。由于中國地域遼闊，不同地區(qū)環(huán)境差異較大，不同地區(qū)路面出現(xiàn)的問題各不相同，如何克服各種環(huán)境載荷等問題延長公路使用壽命一直是重點研究課題。該文以某高速公路舊水泥砼路面為研究背景，開展現(xiàn)場注漿參數(shù)試驗研究和工程應用。

1 工程背景

某高速公路舊水泥砼路面全長12 km。建成通車后，隨著時間的延長，路面出現(xiàn)大面積損壞，除設計、施工等原因外，主要還是路面結(jié)構(gòu)自身存在缺陷，如脫空、反射裂縫等。

2 漿液配合比試驗研究

設計6組漿液配合比，通過試驗確定最佳配合比。主要原材料為細度模數(shù)小于2.5的潔凈砂、P.O.32.5級普通硅酸鹽水泥和Ⅱ級以上粉煤灰。高速公路水泥砼路面要求壓漿漿液流動度大、早期強度高，需添加合適的外加劑提升材料性能。選用FDN-100高效減水劑、FDN-P泵送劑等作為外加劑，配比方案見表1。

表1 漿液試驗配比方案

壓漿施工時，過低的稠度會產(chǎn)生不利影響，通過稠度值對砂漿流動性進行評價。稠度大于120 mm時，流動性指標無法測定，采用豎直流動度測定方法。從表1可看出：方案1添加了減水劑，稠度為105 mm；方案2～6無減水劑，稠度都超過120 mm?？梢?，加入減水劑會降低漿液稠度，不利于現(xiàn)場施工。對比方案2和方案5，水灰比增大的情況下，漿液會產(chǎn)生較大的收縮反應。對比方案3和方案4，TQ壓漿料在水灰比較大時會產(chǎn)生較大的收縮反應。對比方案5和方案6，鋁粉作為膨脹性極強的材料，能顯著加快漿液硬化體強度的衰減速度。公路作為特殊的基礎設施，其施工時間要求苛刻，大都需要緊急搶修，要求修復作業(yè)在1 d甚至0.5 d內(nèi)完成，且要求路面壓漿12 h內(nèi)強度不得低于3.5 MPa。根據(jù)施工規(guī)范及實際工程需求，路基下面底板孔隙的填滿需要大的漿液流動度。通過對比，方案2在強度和稠度上都可滿足規(guī)范要求，初步選擇該方案作為現(xiàn)場施工試驗配合比。

3 現(xiàn)場壓漿及效果檢驗

3.1 現(xiàn)場壓漿

對路面進行雷達探測，確定路面是否有脫空現(xiàn)象，如圖1(a)所示，基層和底基層之間結(jié)構(gòu)并不致密，有一層脫空層。為將該層填滿，首次壓漿的壓漿孔要到達砂墊層，孔深貫穿基層、底基層，約為80 cm。施工順序為將壓漿頭放入鉆孔中，擰緊固定螺栓后注漿，按連續(xù)前進、由低到高的原則注漿，使?jié){液連續(xù)不中斷、流動順暢，同時防止空氣和水進入。壓漿壓力在0.4 MPa左右，漿液會有一定上升，為使路面平順光滑，保持壓漿板四周接縫完整。

進行2次壓漿，第2次壓漿施工在第1次壓漿完成后第3 d進行。第1次壓漿的主要目的是消除基層和底基層之間的脫空情況，壓漿后路基可能會不均勻，進而下沉產(chǎn)生縱向裂紋。第2次注漿的目的是消除上述問題，鉆孔位置優(yōu)先選在縱縫附近[見圖1(b)]。

圖1 舊水泥砼路面的壓漿修復

3.2 壓漿結(jié)果及分析

壓漿施工完成后，對650個觀測點開展水準測量，測量范圍內(nèi)路面板塊都有上升，其中上升幅度為1～6 mm的測點占70%，砼路面高程變化平均值為5～10 mm(見圖2)。同時對路面進行雷達探測，波形圖中反射波變化巨大，說明經(jīng)過注漿處理，砼路面板塊下方質(zhì)地緊密(見圖3)。

圖2 注漿后高程變化情況

圖3 注漿處理后雷達探測圖

壓漿施工完成后，對施工路段隨機抽取57個測點進行鉆芯取樣(見圖4)，統(tǒng)計樣本厚度，得57份樣本平均厚度為15 mm。路面板基層與底基層脫空部位經(jīng)過2次壓漿處理后被漿液填充，路面基層的均勻支撐得到改善，路面底基層的強度提高顯著(見圖5)。

圖4 注漿后水泥面板鉆孔芯樣

圖5 注漿應用效果

4 結(jié)語

針對錯臺、坑洞、板角斷裂、脫空等高速公路水泥砼路面常見缺陷，以某高速公路舊水泥砼路面工程為依托，開展現(xiàn)場注漿參數(shù)試驗研究及工程應用。設計6組不同配合比漿液，通過對比，方案2在強度和稠度上都可滿足規(guī)范要求，選擇該方案作為現(xiàn)場施工試驗配合比。結(jié)合現(xiàn)場情況，對路面進行2次壓漿修復處理，并通過雷達和鉆孔取芯對修復效果進行檢驗，結(jié)果顯示反射波變化巨大，路面性能指標在注漿后得到提高。所采用的注漿指數(shù)能有效應用于高速公路水泥砼路面常見缺陷治理，2次壓漿修復能有效改善路面狀況。