非開挖式結(jié)構(gòu)補強技術(shù)在市政道路養(yǎng)護中的應(yīng)用研究

張 博，董永輝，田 民，賈錦繡，任 昆

（1.西安市政設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安710068；2.西安高新區(qū)市政配套中心，陜西 西安710000；3.西安萬博豐市政工程有限公司，陜西 西安710000）

非開挖式結(jié)構(gòu)補強技術(shù)在市政道路養(yǎng)護中的應(yīng)用研究

張 博1，董永輝2，田 民2，賈錦繡1，任 昆3

（1.西安市政設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安710068；2.西安高新區(qū)市政配套中心，陜西 西安710000；3.西安萬博豐市政工程有限公司，陜西 西安710000）

針對西安高新區(qū)亞迪路路面網(wǎng)裂、車轍及沉陷等病害，根據(jù)道路檢測報告，結(jié)合政府有關(guān)部門提出的緩堵保暢、治污減霾的工作要求，提出對亞迪路采用地聚合物注漿加固技術(shù)結(jié)合瀝青面層現(xiàn)場熱再生技術(shù)的養(yǎng)護方案，并對該方案的實施進行跟蹤分析。分析表明：地聚合物加固技術(shù)結(jié)合瀝青面層現(xiàn)場熱再生技術(shù)的養(yǎng)護方案不僅可以實現(xiàn)“非開挖”式半剛性基層的補強加固，恢復(fù)瀝青路面性能，且具有減少建筑垃圾、減小交通影響、降低造價的優(yōu)勢，并提出施工過程中應(yīng)注意的事項及尚待完善的問題。

地聚合物注漿；就地熱再生；彎沉

0 引言

當前，我國大部分道路為半剛性基層的瀝青混凝土路面，對于因路基或基層破壞導(dǎo)致的瀝青路面病害的道路養(yǎng)護工程，大多采用開挖修復(fù)或冷再生等技術(shù)。此類技術(shù)會產(chǎn)生大量建筑垃圾，且需封閉交通。對于交通繁忙且交通組成多樣的市政道路來講，這種養(yǎng)護方法不僅會造成城市交通擁堵，給人們出行造成極大不便，且與近年來政府提出的保護環(huán)境、治污減霾工作背道而馳。鑒于此，地聚合物注漿技術(shù)和瀝青路面現(xiàn)場熱再生的結(jié)合使用，可以在非開挖條件下實現(xiàn)對半剛性基層進行加固，恢復(fù)瀝青路面性能，在市政道路養(yǎng)護工程中的應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實意義。

1 試驗段概況

1.1 舊路狀況

西安高新區(qū)亞迪路紅線寬度100 m，四幅路型式，其中兩側(cè)機動車道各寬16 m，雙向8車道。亞迪路建成于2008年，通車運行時間為8 a。原設(shè)計機動車道路面結(jié)構(gòu)組合為：4 cm厚瀝青混凝土（AC-16）上面層+8cm厚瀝青混凝土（AC-25）下面層+透層油（用量為1 kg/m2）+30 cm厚二灰碎石（7∶28∶65，重量比）基層+30 cm石灰土（石灰摻量1∶6，體積比）底基層。路面結(jié)構(gòu)總厚度為72 cm。亞迪路養(yǎng)護工程設(shè)計范圍南起西部大道，北至錦業(yè)二路，全長為1 175 m。由于地鐵6號線錦業(yè)二路站建設(shè)施工，對亞迪路錦業(yè)二路范圍內(nèi)進行圍擋，因此該項亞迪路養(yǎng)護工程范圍為樁號K0+000～K0+555段東、西兩幅機動車道范圍。

1.2 路面檢測評定狀況

現(xiàn)狀東、西兩幅機動車道路面大面積出現(xiàn)線裂、碎裂等裂縫類病害，部分路段存在車轍、沉陷、擁抱等變形類病害，其檢測結(jié)果如表1所列。

由檢測報告可以看出，亞迪路現(xiàn)狀路面二灰碎石層松散，板結(jié)率低，路面結(jié)構(gòu)強度等級為不足。因此需對路面結(jié)構(gòu)，尤其是基層進行加固以提高路面結(jié)構(gòu)強度。

1.3 養(yǎng)護方案設(shè)計

1.3.1 上面層改造設(shè)計

將現(xiàn)狀道路上面層4 cm厚中粒式瀝青混凝土AC-16進行銑刨并外運。在現(xiàn)場熱再生的中面層上灑布瀝青黏層油，用量為0.3 kg/m2，然后采用細粒式SBS改性瀝青混凝土AC-13重新鋪筑。

1.3.2 下面層改造設(shè)計

對現(xiàn)狀道路全線下面層進行現(xiàn)場熱再生，厚度為5 cm。

1.3.3 基層改造設(shè)計

全線機動車道基層采用地聚合物材料進行注漿。道路全線采用梅花樁布孔法進行布孔，布孔間距為1 m，孔徑為16 mm，注漿壓力為0.4～0.8 MPa。

在最終確定之前，對該方案的實施進行了試驗段驗證。在試驗段，先對基層進行地聚合物注漿，然后對中面層進行現(xiàn)場熱再生，最后鋪筑上面層。在施工中發(fā)現(xiàn)：由于中面層現(xiàn)場熱再生之前對基層進行注漿設(shè)計會導(dǎo)致注漿孔處強度過高，現(xiàn)場熱再生時無法加熱耙松，因此最終確定施工流程如圖1所示。

表1 亞迪路檢測結(jié)果匯總表

圖1 養(yǎng)護方案技術(shù)流程圖

由于鋪筑細粒式SBS改性瀝青混凝土AC-13和瀝青路面現(xiàn)場熱再生已是非常成熟的施工技術(shù)，因此本文僅對地聚合物注漿技術(shù)進行詳細闡述與分析。

2 地聚合物注漿施工技術(shù)分析

2.1 注漿方案

由于地聚合物注漿技術(shù)為該地區(qū)市政道路首次使用，在注漿過程中，施工單位不斷調(diào)整方案，以保證亞迪路改造質(zhì)量。現(xiàn)將注漿過程敘述如下：

該項地聚合物注漿試驗段共有8條車道，每兩條車道為一個試驗單元，共計四個單元，具體為：中央分隔帶東西兩側(cè)分別為東1和西1車道，向外至兩側(cè)分隔帶處分別為東4和西4車道。其中東3和東4車道為第一單元，西3和西4車道為第二單元，東1和東2車道為第三單元，西1和西2車道為第四單元。

四個單元分別以注漿孔深度和注漿量為變量進行控制，具體實施如表2所列。

2.2 試驗結(jié)果及分析

為了嚴格把控施工質(zhì)量，注漿前后都采取FWD彎沉儀和LTD-R1探地雷達進行質(zhì)量檢測，對試驗數(shù)據(jù)進行比對分析，及時反饋施工。

根據(jù)表2的方案進行試驗段注漿，試驗結(jié)果如圖2～圖9所示。

圖3 東幅4車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

圖4 西幅3車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

圖5 西幅4車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

圖6 東幅1車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

圖7 東幅2車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

圖8 西幅1車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

圖9 西幅2車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

（1）第一單元鉆孔深度穿過二灰碎石層，孔底在灰土層范圍內(nèi)。由于對整車道進行注漿，施工發(fā)現(xiàn)部分孔無法注入漿液，還造成部分路面拱起。該部分大多為注漿前彎沉較小路段。注漿后路面承載能力基本沒有變化，甚至部分注漿后彎沉值比注漿前還大，該變大位置大多路面已經(jīng)拱起，路面結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞。

（2）第二單元鉆孔深度穿過灰土層，孔底在灰土層底部。從注漿前后彎沉對比來看，較第一單元效果有所改善，路面拱起現(xiàn)象基本沒有發(fā)生。但還是存在注漿后部分彎沉值不降反升的現(xiàn)象。從雷達圖譜來看，該部分路段路面結(jié)構(gòu)松散，灰土層下面基本看不見原分層壓實界面（灰土層下松散），注漿后，漿液并未將松散的路面結(jié)構(gòu)板結(jié)，反而破壞了原有路面結(jié)構(gòu)狀態(tài)，導(dǎo)致彎沉值增加。

（3）針對第二單元灰土層下土基存在松散現(xiàn)象，第三單元將鉆孔深度增加至80 cm，孔底位于土基范圍。注漿時，部分注漿孔內(nèi)有路面結(jié)構(gòu)積水排出，由于注漿孔較深且排出了路面結(jié)構(gòu)積水，使得注漿量較大，施工單位有意識地控制了注漿量。從注漿前后彎沉對比來看，第三單元的注漿效果比第二單元變化不大，局部位置仍未達到預(yù)期效果。針對未達到預(yù)期效果的檢測結(jié)果，經(jīng)討論分析后，發(fā)現(xiàn)漿液未完全注滿是造成局部位置效果較差的主要原因。

（4）第四單元鉆孔深度與第三單元一致，穿透灰土層，采用路面不拱起條件下盡量多注漿液并注滿。從注漿前后彎沉對比來看，彎沉大的位置全部下降，且大多彎沉值下降到20（0.01 mm）以下，原來彎沉小的位置，未注漿，彎沉基本不變，注漿效果良好，達到路面非開挖式結(jié)構(gòu)加固效果。

最后采用第四單元的注漿工藝，對該項目改造試驗段彎沉值大于35（0.01 mm）路段進行二次注漿，并通車運行四個月后對路面彎沉值再次檢測，檢測結(jié)果如下：

西安高新區(qū)亞迪路（西部大道-錦業(yè)二路）K0+000～K0+555東幅路面改造后彎沉共檢測232點，路面彎沉平均值為21.5（0.01 mm），標準差為10.0，變異系數(shù)為46.5%，代表值為38.0（0.01 mm）；K0+000～K0+555西幅路面改造后彎沉共檢測232點，路面彎沉平均值為17.6（0.01 mm），標準差為8.4，變異系數(shù)為47.7%，代表值為31.4（0.01 mm）。

2.3 主要技術(shù)效果分析

（1）開挖鉆芯結(jié)果顯示，地聚合物注漿材料可填充層間脫空、結(jié)構(gòu)層裂隙，并將層間和裂隙的結(jié)構(gòu)層固結(jié)為一個整體，擠密松散結(jié)構(gòu)層，從而提高路面承載能力，如圖10所示。

圖10 地聚合物材料對半剛性基層脫空填充作用之實景

（2）對注漿區(qū)域，應(yīng)進行注漿前的彎沉和雷達檢測，確定出路面結(jié)構(gòu)內(nèi)具體病害位置和深度，進行針對性的注漿。并對注漿后的區(qū)域采用上述檢測方法進行注漿效果評價，如圖11所示。

圖11 亞迪路西幅3車道注漿前后雷達采集處理圖像

（3）由于彎沉值較大位置的灰土層下的土基大多松散或有裂隙，在無探地雷達的條件下，鉆孔深度盡量穿透路面結(jié)構(gòu)層，注漿時在路面不拱起的條件下，需將漿液注滿，若無法注漿飽滿，采用兩次注漿法。

3 社會經(jīng)濟效益分析

3.1 社會效益分析

3.1.1 保護環(huán)境、治污減霾

該項目試驗段僅對上面層4 cm瀝青混凝土進行銑刨清除，下面層熱再生和基層聚合物注漿，均不產(chǎn)生任何建筑垃圾，與開挖修復(fù)相比，幾乎不產(chǎn)生環(huán)境污染，積極響應(yīng)政府有關(guān)部門提出的保護環(huán)境、治污減霾工作要求。

3.1.2 對交通影響小

該項目試驗段改造方案，可單車道進行施工，任何一個工序均不需要封閉交通。亞迪路為西三環(huán)快速路南延伸，交通量大，且該段地下為地鐵六號線線位，在地鐵施工過程中，該段承擔著地鐵施工交通疏導(dǎo)的作用，瀝青路面現(xiàn)場熱再生和地聚合物注漿技術(shù)均具有速度快、早起強度高等特點，施工后可立即開放交通，對西安市緩堵保暢工作具有積極作用。

3.2 經(jīng)濟效益分析

此方案為該地區(qū)首次使用聚合物注漿技術(shù)，施工反復(fù)較多，施工人員技術(shù)不嫻熟，導(dǎo)致材料浪費、損耗較大，且出現(xiàn)窩工現(xiàn)象。即使在這樣的條件下，與開挖修復(fù)相比，工程造價可節(jié)約680萬元，造價減少率約45%。若工藝成熟，施工穩(wěn)定的話，工程造價可節(jié)約更多，經(jīng)濟效益十分顯著。

4 結(jié)語

（1）地聚合物注漿加固技術(shù)結(jié)合瀝青面層現(xiàn)場熱再生技術(shù)處治亞迪路瀝青混凝土路面網(wǎng)裂、車轍及沉陷等病害，效果良好。處治后的瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)強度可得到極大提高。

（2）在地聚合物注漿加固技術(shù)和瀝青面層現(xiàn)場熱再生技術(shù)結(jié)合使用時，應(yīng)注意施工工序，先進行瀝青面層現(xiàn)場熱再生，再進行基層地聚合物注漿。

（3）地聚合物注漿技術(shù)在填充路面結(jié)構(gòu)空隙的同時，可排除路面積水，擠密松散結(jié)構(gòu)層，從而提高路面結(jié)構(gòu)承載能力。

（4）對于注漿區(qū)域，應(yīng)進行注漿前彎沉和雷達檢測，進行針對性注漿。注漿孔盡量穿透路面結(jié)構(gòu)層，在路面不拱起的條件下，盡量多注漿。

安徽淮安干線公路建設(shè)持續(xù)高速發(fā)展

今年1～7月份，淮安市國省干線公路建設(shè)工程累計完成投資11.5億元，占年度計劃的65.9%，較去年同期增長38.5%，淮安干線公路建設(shè)持續(xù)高速發(fā)展。其中：503省道淮安機場連接線段完成投資2.93億元，近期將組織交工驗收；235、346省道漣水繞城段完成投資1.9億元，已建成通車；京杭運河黃碼大橋完成投資6 496萬元，已建成通車。

U418.4

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1009-7716（2017）09-0140-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.042

2017-04-21

張博（1985-），男，陜西藍田人，碩士，工程師，從事城市道路工程設(shè)計與研究工作。