季凍區高速公路瀝青路面基層注漿處置效果評價研究

朱建平

(1.遼寧省交通科學研究院有限責任公司 沈陽市 110015； 2.高速公路養護技術交通運輸行業重點實驗室 沈陽市 110015)

路面開裂是季凍區半剛性基層瀝青路面的典型病害形式，一般情況下裂縫封閉不及時或者封閉效果不佳，會導致路表水滲入到路基和半剛性基層內部，在高速行駛的車輛荷載作用下產生動水壓力，逐漸造成道路內部凍脹、礦料剝落等局部破壞，反映至道路表面的特征有唧漿、錯臺、坑槽、沉陷等，降低了路面的承載能力和行車安全系數。

通過以往工程經驗發現，對這一類道路內部出現局部病害的現象，如果不及時有效處理，僅僅是對道路表面病害特征進行修復完善，采用原路面銑刨重新加鋪罩面、坑槽修補等方式處理，在通車運行一定時間后，類似的病害問題還會發生，甚至可能再次發生的病害更嚴重。這也是很多路面中修、預防性養護等方式，實際技術效果沒有得到有效體現的原因之一。因此，采用一定的方式，首先處理好路面內部缺陷才是真正路面病害維修的前提。

結合2017年阜錦高速公路維修工程項目，在K115+100～K115+600路段行車道，采用了基層注漿方式對基層內部強度不足位置進行了處置，并利用FWD、LWD和3D-RADAR等檢測方法，分析了注漿處置前后路面彎沉、半剛性基層介電常數等參數的變化規律，進而分析評價了注漿處置措施的應用效果，通車運行2年時間，狀況良好。

1 注漿處置工藝及材料要求

注漿處置方案為原路面三層面層銑刨后，在半剛性基層頂部，對區域內橫向裂縫附近進行注漿處置，然后再重新鋪設瀝青面層，注漿孔徑為40mm±1mm，鉆孔深度390mm±5m。

1.1 注漿孔位布設

實施路段內累計橫向裂縫57條，在半剛性基層頂部打孔，孔深至墊層頂部，布孔深度和位置如圖1和圖2所示，注漿孔布設平均分布裂縫兩側，呈梅花樁型，行車方向水平間距0.5m，垂直間距1m，如遇網裂位置，適當增加網裂位置注漿孔數量并減小注漿孔間距。

1.2 注漿壓力

根據經驗，現場采取注漿機工作最大壓力為6MPa，注漿噴頭位置最大壓力為2.5MPa。

1.3 注漿材料

注漿材料采用一種地聚合物類注漿材料，水采用潔凈的自來水。漿液配比為水∶灰=0.29∶1，具體指標如表1所示。

表1 注漿材料性能試驗結果

1.4 注漿過程及效果

注漿處置過程，具體分為鉆孔及清理、現場攪拌漿液、基層壓漿和養生及清理等四個重要環節。

(1)采用自主開發的可移動式固定支架裝載電錘的方式沿表面垂直向下鉆孔，利用壓縮空氣將鉆孔內部的碎末清理出來，避免注漿孔內的碎末、石屑等封堵空隙，影響注漿液體在注漿位置的移動擴散。

(2)采用分層二次拌和的方式進行漿液的制備，快速攪拌速度為200r/min，攪拌方式為正轉30s和反轉30s，低速攪拌速度為70r/min,采用無間歇的定向攪拌，以保證待用漿液不至過早凝結。

(3)基層壓漿過程采用液壓式注漿機，過程中控制注漿機的工作壓力和注漿量，待注漿機達到最大工作壓力且流量計數值在1min內不再變化時，即停止注漿，將壓緊裝置拔出后立即插入木塞，以保證漿液不溢出。

(4)注漿后，及時清理注漿作業面衛生，避免污染路面，養生4h后取出木塞并用注漿料將孔洞填平。

2 路面彎沉檢測及效果評價

分別采用FWD落錘彎沉儀和LWD手持式彎沉儀，對注漿前后裂縫位置附近進行彎沉值檢測，檢測方式為每條裂縫共計檢測完成3點，分別為裂縫處1點及沿行車方向裂縫前后距裂縫0.5m位置各1點，做好測點標記，保證檢測位置相同。檢測數據如圖3～圖6所示。

(1)由FWD檢測結果看出(圖3和圖4)：基層在注漿后，對應注漿裂縫位置處的彎沉值總體呈現明顯降低趨勢，彎沉極大值平均下降幅度為33.3%，同時注漿后彎沉值離散程度減小，說明基層整體強度得到提高；

(2)由LWD檢測結果看出(圖5和圖6)：基層在注漿后，對應注漿裂縫位置處的彎沉值離散程度明顯減小，與注漿前相比較彎沉值明顯降低，彎沉極大值平均下降幅度為35.2%，說明基層的承載能力和整體性能得到提升。

(3)同時由FWD和LWD檢測結果可以明顯看出，注漿前后，對應同一條裂縫位置3個測點中的極大值與極小值之差導致的數據離散程度明顯減小，說明注漿措施對恢復路面整體結構性能是有效的。同時結合工程實踐情況分析，注漿前彎沉差(極大值與極小值之差)越大的位置改善效果越明顯，采用的注漿材料也越多。

3 路面3D-RADAR檢測及效果評價

采用3D-RADAR方式，對半剛性基層頂面注漿前后進行掃描，通過雷達手段對試驗段實施效果進行評價分析。

利用CMP模式，測得500m試驗路段內雷達數據，劃分10cm單元間隔，計算得到各單元間隔的介電常數值，再將每條裂縫前后各5個間隔(100cm)基層的介電常數平均值計算出來，如圖7所示，其中注漿后介電常數的數據為注漿24h后3D雷達檢測的結果，分析注漿材料中已經完全固化，不會影響基層的含水率變化，但未進行實際基層含水量的變化檢測驗證。

由圖7可以看出，注漿后基層的介電常數較注漿前有所增大，說明基層的空隙率降低，半剛性基層的整體性得到提高；對比注漿前后裂縫附近位置處介電常數計算結果可以看出，注漿后裂縫附近位置處的介電常數總體上呈增大的趨勢，說明注漿材料的填充提高了裂縫附近半剛性基層的密實程度。

結合統計結果和現場注漿效果，原路面基層介電常數越小，基層開裂越嚴重，現場注漿材料用量越多，注漿后介電常數提升較為明顯。初步判定，當原路面基層介電常數在6.5以下時，注漿效果較好，當介電常數在5及以下時，注漿效果較為明顯。

同時，綜合現場注漿統計情況，介電常數提升較大位置，相應的注漿量較大，從工程實踐角度進一步證實了該指標的工程可行性。

4 結語

綜合FWD、LWD和3D-RADAR檢測手段，利用阜錦高速公路維修工程項目，進行了季凍區高速公路瀝青路面基層注漿處置效果評價。研究得到，路面彎沉檢測方法是判定注漿前后基層整體性能改善的有效評價手段，注漿后彎沉值總體呈現明顯降低趨勢，尤其是彎沉極大值平均下降幅度明顯，彎沉值離散程度減小。路面3D-RADAR檢測方法，提出了利用介電常數判斷裂縫位置的基層是否需要注漿補強的判斷指標，研究對工程應用具有一定的借鑒價值和實際意義。