水泥混凝土面板脫空處治工藝

楊金成

隨著城鄉道路的不斷發展,水泥混凝土路面的施工越來越廣泛被采用,調查了多條高速公路水泥混凝土路面的運營情況,發現經過多年的使用,路面普遍出現反射裂縫、車轍、沉陷、翻漿、坑槽等病害,隨后路面病害的程度和范圍加劇,為此,本文結合新鄭—許昌高速公路路面分析了水泥混凝土面板脫空處治的工藝流程及操作要點,為混凝土路面改建和維修提供施工參考。新鄭—許昌高速公路全長45.154 km,于1995年5月4日開工興建,于1996年12月24日正式建成通車,施工工期18個月。主線結構從上至下依次為5 cm厚瀝青混凝土面層+25 cm厚C30水泥混凝土面板+20 cm厚水泥穩定碎石+15 cm厚水泥石灰土。該段工程自1996年通車運營以來,經過7年多的使用,期間除正常養護外未進行專項維修、大修,路面普遍出現反射裂縫、車轍、沉陷、翻漿、坑槽等病害。水泥混凝土面板脫空主要表現為:雨后路面有白漿冒出、板塊錯臺大于5 mm和彎沉值大于0.2 mm。

1 原理及適用范圍

采用深層壓漿的處理方案,通過壓漿填封板下、基層、底基層材料間的空隙,使松散的基層、底基層材料結合起來,提高路面結構層的整體強度,壓漿范圍為脫空區域的板塊和兩端相鄰的板塊,注漿孔深65 cm,以穿透底基層為準。適用范圍為混凝土面板未破碎的脫孔板。

2 水泥混凝土面板脫空處治的工藝流程及操作要點

2.1 水泥混凝土面板脫空的確定

水泥混凝土面板脫空可采用雷達檢測、目測錯臺大于5 mm,雨后唧泥和彎沉檢測彎沉值大于0.2 mm,可以認定為水泥混凝土面板脫空,現場施工時主要采用彎沉檢測、雨后唧泥和錯臺大于5 mm作為確定水泥混凝土面板脫空的依據。1)彎沉檢測設備一套:采用 5.4 m貝克曼梁彎沉儀兩根、百分表兩只、后軸重100 kN,輪胎氣壓0.7 MPa的載重汽車一輛。2)檢測前準備:檢查并保持檢測車的車況及剎車性能良好,輪胎內胎符合規定的充氣壓力。車廂內裝載集料進行配重、稱量,以符合規定的后軸重,對百分表進行標定。3)彎沉檢測步驟:a.在車道每條橫向板縫兩側靠近接縫處的4個角點設置測點。b.彎沉車就位,在檢測車的后輪輪隙處安放貝克曼梁的感應支點,梁臂不得碰到輪胎,安裝百分表于彎沉儀的測桿上,用手輕敲彎沉梁,檢查初始讀數是否一致,并記錄初始讀數。c.指揮彎沉車緩慢勻速駛離測點,并駛離檢測的板塊,待百分表穩定后,記錄終讀數。d.彎沉值的計算:彎沉值=(終讀數-初始讀數)×2。e.凡彎沉值大于 0.2 mm的,即確定為板塊脫空,需進行壓漿處治,并在路邊作出明顯標記。

2.2 路面壓漿

1)壓漿設備及人員組織。根據現場和工程量情況安排進場兩個壓漿作業隊設備主要有壓漿泵5臺、鉆機11臺、灰漿攪拌機4臺、15 kW 發動機4臺、水車 2輛、1 m3儲水箱 4只。鉆機用內燃YN-30A型鑿巖機,機重28 kg,鉆孔直徑38 mm～56 mm,可用鉆桿60 cm～600 cm,具有使用靈活,移動方便,鉆孔速度快等特點。壓漿機為康達牌CJ-30型擠壓式注漿機,排漿量1.8 m3/h～3.0 m3/h,水平輸送距離100 m,工作壓力1.5 m/h,最大壓力4.0 MPa。灰漿攪拌機工作效率1.8 m3/h～3.0 m3/h,攪拌機轉速70 r/min,進場設備完好,DS3級水準儀4臺。每套壓漿設備設班長1名,技術員1名,鉆孔機手2人,清孔2人,埋管1人,注漿手2人,攪拌3人,封孔 1人,雜工5人。

2)壓漿材料。a.水泥采用許昌老牌水泥廠42.5普通硅酸鹽水泥。b.粉煤灰采用許昌熱電廠的粉煤灰,經試驗檢測達到Ⅱ級標準。c.其他外加劑均由鄭州采購,并經檢驗合格。

3)施工過程。a.根據彎沉測試結果,確定需壓漿加固的水泥混凝土板及范圍。在板上確定孔位,并做好標記。b.注漿孔平面布置,采用梅花形布孔,邊孔距離板邊0.5 m,根據4個邊孔,拉對角線量出中間孔位,如遇板長超過5 m的板,根據情況需增加部分數量,以邊孔間距不大于4 m為控制,以保證板底擠壓密實。質檢員驗過后,方可鉆孔,將鉆機放置在確定的鉆孔位置,開動鉆機開關,先用0.5 m鉆桿開鉆,再用1.0 m鉆桿鉆進,孔徑4.5 cm,為控制壓漿孔深度準確,在鉆桿上用紅漆標出鉆孔深度,鉆孔深度為路面結構層厚度65 cm。鉆孔結束后,用洛陽鏟將孔內污物清理干凈,直到土層為止,凈孔深度達到65 cm以上,以便于漿體的分布和粘結。c.埋設注漿管,用直徑32 mm鋼管,長為85 cm,露出地面20 cm～30 cm并開絲處理,封堵注漿管與鉆孔孔徑逢隙用42.5水泥漿封堵,封堵厚度不小于20 cm。后經監理工程師同意采用錐形橡膠套管封孔,加快了施工進度,同時保證了封孔的效果。d.壓漿前準備,徹底清理攪拌機內的積水及殘留物,保證攪拌機內干凈,壓漿管試通。根據漿液配合比,計算出每罐用料量:水泥100 kg,粉煤灰20 kg,膨潤土20 kg,膨脹劑10 kg,CaCl 0.5 kg,三乙醇胺0.5 kg,水90 kg。e.漿液拌制。先在鐵槽內干拌水泥、粉煤灰、膨脹劑、膨潤土,攪拌均勻,在攪拌機內放入稱好的水并做好水位標記,以便下次加水,水中加入氯化鈣和三乙醇胺,然后加入拌好的干料,并不斷攪拌5 min形成均勻漿液,根據吸漿桶算出所需要漿液,每放入吸漿桶60 cm為一桶,以便于準確計算注入量,壓漿時桶內用木棒不停攪拌,使漿液保持均勻漿體狀態,壓漿孔壓漿順序先外后內,以便漿體在板下擠壓密實。f.壓漿時,終孔標準為注漿壓力1 MPa～1.5 M Pa或地面抬升不大于5 mm為準。設有專人觀察和測量周圍抬升及有無串漿和冒漿情況,在壓力不大于1.5 MPa或地面無抬升情況下漿體從相鄰孔串出時及時封堵出漿孔。板下空隙灌滿壓力會逐漸增加。當注漿壓力達到規定壓力或面板有抬升趨勢,即關閉注漿套管上的閥門,使漿液在板下形成封閉體,減少漿液自然脫水的收縮量,防止漿體溢出,同時也起到穩壓作用。壓漿完畢后1 h～6 h拔出套管,前期根據設計用高標號水泥砂漿封孔,但由于養生期只有3 d,加之京珠高速公路交通量大,有些封孔被破壞,后經指揮部和監理工程師批準同意,下部采用高標號水泥砂漿封孔,上部5 cm封孔材料采用冷補料,封孔的砂漿和冷補料均應搗密實,現場設專人清理。移動壓漿管到下一孔壓漿。g.壓漿結束后,及時對施工作業面進行清理,以保證工完場清,壓漿作業面在養生3 d后,及時進行彎沉復測,開放交通,每一工作班制作試件三組,養護7 d后進行抗壓試驗,漿液強度達到5 MPa以上。

3 結語

經過壓漿處理后的路面,填充了脫空的空隙,加固了路基、路面,改善了行車條件,杜絕了雨后唧泥冒漿影響路容路貌的現象發生。

[1] JTG F30-2003,公路水泥混凝土路面施工技術規范[S].

[2] JTJ 073.1-2001,公路水泥混凝土路面養護技術規范[S].

[3] 朱海英.淺析水泥混凝土路面板的破壞原因及預防措施[J].山西建筑,2008,34(9):291-292.