微裂再生注漿加固技術(shù)在舊水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用

■吳超凡 方德銘 張培旭

(1.西安長大公路養(yǎng)護(hù)有限公司，西安 710000； 2.福建省公路局，福州 350004；3.福州市公路局，福州 350002)

微裂再生注漿加固技術(shù)在舊水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用

■吳超凡1方德銘2張培旭3

(1.西安長大公路養(yǎng)護(hù)有限公司，西安 710000； 2.福建省公路局，福州 350004；3.福州市公路局，福州 350002)

舊水泥混凝土路面微裂式再生加固技術(shù)結(jié)合了碎石化和打裂壓穩(wěn)兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了舊水泥路面微裂式破碎后板塊 “斜向開裂、裂而不碎、契合良好”，微裂后進(jìn)行路面彎沉與雷達(dá)檢測，針對路面結(jié)構(gòu)內(nèi)或路基的具體層位病害，有針對性地采用路面或路基地聚合物注漿材料加固，提高瀝青加鋪層使用壽命。

舊水泥混凝土路面 微裂式再生 地聚合物注漿加固 混凝土寬縫修復(fù)

1 工程概況

S305福清段(K53+000～K55+000)公路等級為二級公路，雙向四車道水泥路面，兩側(cè)為非機(jī)動(dòng)車道及人行道，路面寬度22.5m。根據(jù)現(xiàn)場路況調(diào)查該路段左右兩幅破碎板率差異較大，其中左幅以重載車輛通行為主，路面出現(xiàn)嚴(yán)重破損，左幅部分段落1類板破碎板率達(dá)到20%以上，具體路面調(diào)查結(jié)果見表1；右幅以回程空車為主，路況較好。根據(jù)交通量調(diào)查結(jié)果，該段路面設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上累計(jì)當(dāng)量軸次：2.587×107，為特重交通等級。于2014年10月對左幅舊水泥混凝土路面采用微裂式破碎再生加固后，直接加鋪瀝青混凝土面層，旨在探討舊水泥混凝土路面微裂式破碎再生配合注漿加固技術(shù)的可靠性。

表1 K53+000～K55+000段左幅路面路面調(diào)查結(jié)果總體評價(jià)表

2 微裂式破碎再生加固技術(shù)

舊水泥路面破碎化施工技術(shù)，目前國內(nèi)常用兩種方法，一種是碎石化，另一種是打裂壓穩(wěn)，目的都是防止瀝青加鋪層出現(xiàn)反射裂縫。兩種處理方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中碎石化后加鋪的瀝青路面基本無反射裂縫，但強(qiáng)度損失較大，容易出現(xiàn)車轍、網(wǎng)裂、沉陷等病害；打裂壓穩(wěn)強(qiáng)度損失相對較小，但難以完全消除板底脫空，且板塊塊度較大，容易出現(xiàn)“蹺蹺板”式剪切型瀝青加鋪層反射裂縫。

水泥路面微裂式再生技術(shù)則是結(jié)合了碎石化和打裂壓穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)，克服兩者的缺點(diǎn)，并對原有路面結(jié)構(gòu)層和路基病害進(jìn)行加固處理，然后對路表寬縫病害予以處理，最終實(shí)現(xiàn)水泥面板微裂式后達(dá)到“裂而不碎，穩(wěn)而粗糙”的效果，施工步驟如下：

2.1 水泥面板微裂式破碎

微裂式破碎再生技術(shù)，首先采用專用微裂式破碎設(shè)備(如圖1所示)進(jìn)行舊水泥路面微裂式破碎，使水泥板內(nèi)部形成各方向均勻分布的細(xì)小裂紋，且處于完全契合的嵌鎖狀態(tài)，表面塊度在5cm～30cm之間，表面塊體面積不大于0.1m2，舊水泥面板破碎越嚴(yán)重，要求微裂后的路面塊度越小，最終達(dá)到微裂后的面板“斜向開裂、裂而不碎、契合良好”。

2.2 水泥面板微裂后檢測與注漿加固

水泥路面破碎后進(jìn)行逐板檢測，如塊度不滿足要求，繼續(xù)微裂式破碎，再進(jìn)行彎沉檢測。針對彎沉較大位置再采用雷達(dá)檢測，分析判定水泥路面微裂式破碎后承載能力不足的具體原因，究竟是路面結(jié)構(gòu)層脫空、松散，還是路基承載能力不足；對路基承載能力不足或路面結(jié)構(gòu)層脫空的采用地聚合物注漿材料進(jìn)行加固，通過注漿專用設(shè)備，在壓力條件下，將流動(dòng)性高、滲透性強(qiáng)的地聚合物注漿材料注入微細(xì)空隙中，排除層間水分、空氣，填充層間空隙，補(bǔ)強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度，具體材料指標(biāo)如表2所示。通過注漿加固，水泥路面微裂式破碎后的承載能力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，若局部仍未能達(dá)到要求，則需采用其他方式予以處治。

圖1 微裂式破碎設(shè)備施工現(xiàn)場

表2 地聚合物注漿材料性能技術(shù)指標(biāo)

2.3 路表病害處理與加鋪

水泥路面微裂式破碎加固后，對個(gè)別破碎板縫寬大于5cm、縫深大于5cm的V型槽，采用彈性混凝土進(jìn)行修復(fù)，其它位置表面清掃干凈后噴灑粘層油，即可加鋪瀝青混凝土面層。

圖2 微裂后表面效果

3 S305福清段水泥路面微裂式加固應(yīng)用

3.1 水泥路面微裂式破碎

針對S305福清段水泥路面的結(jié)構(gòu)形式，采用66KJ的微裂式破碎設(shè)備，從中部向兩側(cè)進(jìn)行微裂式破碎，破碎后的表面如圖2所示，在非開裂位置取芯，發(fā)現(xiàn)路表未開裂位置，內(nèi)部也產(chǎn)生斜向開裂，具體如圖3所示。

3.2 微裂式破碎后檢測與注漿加固

圖3 微裂縫斜向分布在結(jié)構(gòu)層內(nèi)部

對微裂碎石化后的水泥混凝土路面所有板塊進(jìn)行FWD彎沉檢測，每個(gè)板塊檢測頻率為4個(gè)板角和1個(gè)板中，共計(jì)5個(gè)點(diǎn)位。針對板塊彎沉值異常部位輔以探地雷達(dá)檢測，診斷出究竟是路面結(jié)構(gòu)內(nèi)病害還是路基病害，具體檢測如圖4、圖5所示。

通過FWD彎沉檢測和探地雷達(dá)輔助檢測，數(shù)據(jù)分析、比較，分別指出水泥路面結(jié)構(gòu)層病害或路基病害的位置后，采用地聚合物注漿材料，經(jīng)注漿泵通過注漿管及花管注入道路路床和路面結(jié)構(gòu)層中。聚合物注漿材料在壓力條件下，注入微細(xì)空隙中，排除層間水分、空氣，填充層間空隙，使路面各結(jié)構(gòu)層連接為一個(gè)整體，從而消除路面、路基結(jié)構(gòu)內(nèi)病害，提高路面結(jié)構(gòu)承載能力。

注漿養(yǎng)生3d后，項(xiàng)目業(yè)主和監(jiān)理單位檢測中心對注漿后板塊進(jìn)行動(dòng)態(tài)彎沉檢測及探地雷達(dá)檢測，結(jié)果表明注漿后水泥路面彎沉平均值為20.10(0.01mm)，代表值為30.84(0.01mm)，滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，注漿前后彎沉值對比曲線圖如圖7、圖8及圖9所示。

圖4 動(dòng)態(tài)彎沉檢測

圖5 探地雷達(dá)檢測

圖6 地聚合物注漿施工

圖8 左2車道注漿前后彎沉值對比曲線圖

圖9 左3車道注漿前后彎沉值對比曲線圖

3.3 路表病害處理

微裂式破碎再生與地聚物注漿加固補(bǔ)強(qiáng)滿足要求后，對個(gè)別破碎板塊縫隙過寬或破碎再生甭邊(裂縫寬度大于5cm、深度大于5cm)位置，通過清理縫間的泥砂，采用彈性混凝土進(jìn)行修復(fù)，避免了泥砂形成的層間薄弱環(huán)節(jié)，也彌補(bǔ)了后續(xù)瀝青面層在該處碾壓不實(shí)，提高了寬縫兩側(cè)荷載傳遞能力。

圖10 典型寬縫病害

3.4 微裂后路表處治技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

(1)利用試驗(yàn)、檢測對施工工程質(zhì)量進(jìn)行控制；自檢小組把住現(xiàn)場自檢關(guān)；施工班組把好每道工序關(guān)。

(2)寬縫里的泥砂應(yīng)敲散、剝離，用鼓風(fēng)機(jī)將浮土、雜物全部清除，保持寬縫底部干燥。在清理寬縫的過程中，將縫周圍活動(dòng)的小碎塊挖掉，清理干凈。

(3)彈性混凝土施工工序：寬縫表面撒布一層粘層油→攤鋪彈性混凝土→碾壓成型。

(4)彈性混凝土松鋪系數(shù)1.3，壓實(shí)設(shè)備采用小型振動(dòng)壓路機(jī)。當(dāng)碾壓時(shí)出現(xiàn)粘輪現(xiàn)象時(shí)，在碾輪上少量灑水。

圖11 微裂后寬縫修復(fù)

(5)壓實(shí)成型后的路面做好早期養(yǎng)護(hù)，并封閉交通2～6h。

(6)寬縫修補(bǔ)施工選擇在干燥和較熱的季節(jié)，并在雨季前及日最高溫度低于15℃到來以前半個(gè)月結(jié)束。合理安排好后序工藝流程，寬縫修補(bǔ)完成要及時(shí)進(jìn)行面層瀝青攤鋪。

4 試驗(yàn)段觀測

2017年4月對該水泥路面微裂式再生加固后的表面進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)地考察，通車運(yùn)營兩年多后瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)良好，表面沒有反射裂縫、推移等病害。

5 結(jié)論

水泥混凝土路面微裂式再生加固在S305福清段應(yīng)用結(jié)果表明：

(1)水泥混凝土路面微裂式破碎后，路表較為粗糙，防止了瀝青加鋪層出現(xiàn)推移破壞，板塊微裂式破碎處治達(dá)到預(yù)期要求，瀝青加鋪層未出現(xiàn)反射裂縫。

(2)水泥混凝土路面微裂式再生后，針對局部彎沉較大的位置，采用路基加固型或結(jié)構(gòu)層加固型的地聚合物注漿加固處治，路面剛度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，瀝青加鋪層未出現(xiàn)局部沉陷或網(wǎng)裂病害。

(3)水泥混凝土路面微裂式再生加固后，針對路表的寬縫等缺陷，采用彈性混凝土進(jìn)行處治，瀝青加鋪層未出現(xiàn)局部病害。

圖12 瀝青面層攤鋪

綜合以上的處治效果，以及水泥混凝土路面微裂式再生加固處治在國內(nèi)多條公路應(yīng)用結(jié)果表明，水泥路面微裂式再生加固處治技術(shù)能夠達(dá)到防止加鋪層出現(xiàn)反射裂縫、推移、沉陷、網(wǎng)裂等病害，是一項(xiàng)較好的水泥路面改造處治技術(shù)，值得大規(guī)模推廣使用。

[1]楊雪冬.路面破碎技術(shù)在舊水泥路面改造中的應(yīng)用 [J].黑龍江科技信息，2013(27).

[2]陳松健.舊水泥混凝土板的破碎技術(shù)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化 ，2010(19.

[3]銀力，李麗民.混凝土路面改造的破碎技術(shù)[J].建筑機(jī)械，2008(23).

[4]吳東杰，吳超凡.水泥混凝土路面微裂式破碎技術(shù)在S308修武至焦作改建工程應(yīng)用[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版).