高聚物注漿在復合式路面脫空處治上的應用

柳子暉，郭澤棉，李 穎，方健海，聶 文

(1.廣州北環高速公路有限公司，廣東 廣州 510507；2.廣州肖寧道路工程技術研究事務所有限公司，廣東 廣州 510641)

廣州北環高速公路是橫跨廣州北部地區的重要交通通道，全長23.5 km。該路建于90年代初，原設計為水泥混凝土路面，從2002年開始逐漸通過瀝青路面加鋪后改造為復合式路面。由于復合式路面使用年限長，且交通量逐年增長，近年來路面不可避免的出現了脫空、唧漿等病害。傳統水泥注漿等脫空處治方法因需較長時間封閉交通，施工周期較長，影響道路通行等缺點不能在本路段使用，因此急需引入新型路面脫空病害快速處治方法。

1 項目概況

高聚物為雙組分高分子化學反應類，優點為其反應過程中沒有水的參與，可以將基礎中的水或者泥漿排出；強度、發泡體積可調，施工速度快，強度形成快，15 min強度就可以達到90%以上，可以快速通車；可以對病害部位進行精準修復，節約成本；注漿孔小，僅為16 mm，對路面美觀沒有影響。缺點為價格較高，強度較水泥、低聚物等材料低，承受反復荷載下耐久性能和壓縮性能不確定等。

高聚物注漿維修技術由兩部分組成，第一部分為注漿前后病害檢測對比，主要判斷脫空病害準確位置以及處治后注漿結果；第二部分為高聚物注漿實施。

1.1 高聚物注漿施工工藝

高聚物注漿施工工藝與傳統水泥注漿工藝區別不大，高聚物注漿施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 高聚物注漿施工工藝流程圖

相比傳統水泥注漿，高聚物注漿施工時間短。單孔成孔時間小于2 min，單孔注漿時間少于1 min。由于使用高聚物材料，強度形成依賴于高分子材料化學反應，養生時間僅需20 min。全部施工時間極短，以單處200 m2路面脫空處治為例，高聚物注漿處治從進場施工到完工撤場時間不超過6 h。

1.2 注漿前后脫空檢測

脫空檢測基本沿用目前主流脫空檢測手段，考慮到北環高速現有路面結構形式為復合式路面，因此本項目中在高聚物注漿前后主要使用3D探地雷達進行無損快速脫空檢測，為進一步驗證復合式路面脫空檢測結果及注漿處治效果，本研究還使用落錘彎沉儀(FWD)對注漿前后路面強度進行對比驗證。

2 工程應用實例

2.1 注漿前的檢測

采用3D探地雷達進行路面全厚度內部探傷檢測，每車道分左右輪跡帶進行內部探傷，根據雷達檢測結果，復合式路面結構脫空位置主要集中在距路面表層深度60 cm左右的位置。為進一步驗證脫空檢測的結果，確保脫空病害處治完全，使用落錘彎沉儀(FWD)對上述路段注漿前彎沉數據進行采集，檢測位置為每車道左右輪跡帶，以20 m/點的頻率進行檢測，共檢測126點。根據檢測結果，擬注漿路段匯總情況見表1。

表1 擬注漿路段匯總

2.2 注漿施工過程

(1)注漿施工過程

高聚物注漿施工流程與傳統水泥注漿工藝區別不大，流程如下：布點→鉆孔→下注漿管→安裝注射帽→注漿→封孔→清理路面→開放交通。

①布點

按整車道4個、3個、4個布梅花孔，有橫縫的，在離橫縫30 cm，橫向孔距100 cm，縱向孔距150 cm，進行布孔。

②鉆孔

施工路段路面結構厚度是58 cm，選用直徑1.6 cm，選用長度50 cm和80 cm的鉆頭進行鉆孔。由于孔徑小，鉆孔速度極快，單孔成孔時間小于2 min。

③下注漿管及安裝注射帽

把PVC管(長約20～30 cm)通過注漿孔埋入，在把注射帽敲入PVC注漿管前，需使用專用工具清理注射帽凹型邊緣，以便于與注射槍更好的結合。

④注漿

參考雷達及彎沉儀檢測數據，并結合路面具體情況及工程經驗，按照設計對注漿處實施注漿。注漿時間極為短暫。單孔注漿時間少于1 min。

⑤封孔

完成高聚物注漿后，采用灌封料進行封孔。其后需等待約20 min養生時間待高聚物材料化學反應完成，強度形成后即可撤場。

(2)質量控制要要點

①嚴格控制鉆孔先后順序，例如：路面病害為翻漿和路面沉陷時，首先對病害中心周圍布點孔進行鉆孔，然后進行注漿，最后對病害中心點進行鉆孔并注漿，以避免病害中心點的孔洞發生堵塞。

②鉆機和鉆頭的性能應滿足注漿的要求，注漿的孔徑為16 mm。每個鉆孔都應進行測斜，且測斜次數不少于1次，終孔孔斜要求為：深度<1 m的鉆孔孔斜<1.5°。鉆孔應選派熟練的操作工，長短鉆配合，先短后長，兩短三長，每鉆進10 cm左右應上下提鉆洗孔，以保證鉆孔安全、高效、優質。

③通過鉆孔排出的鉆渣可直觀判斷路面內部的質量情況，為處治決策、布孔以及確定注漿導管長度提供參考，可進一步完善技術方案。

④進行高聚物注漿時，需時刻關注注漿壓力變化，且注漿壓力保持在7 MPa左右。注漿時關閉注漿槍開關，待30 s后高聚物材料完全凝固后拆除注漿夾具。注漿后應盡早封孔，防止雨水滲入。

⑤注漿前應根據3D探地雷達檢測結果初步計算大致的注漿量，提高注漿效率及注漿效果。

⑥采用落錘式彎沉儀(FWD)對高聚物注漿效果進行評價，要求彎沉值大于300 μm點注漿后彎沉平均降低30%以上；高聚物注漿后最大彎沉控制在200 μm以下，若不滿足該要求，需對其進行補注。

2.3 注漿后的檢測

(1)3D探地雷達檢測結果

從附圖左線K18+488段快車道注漿前后3D探地雷達對比可以看出，注漿后的3D探地雷達波形明顯緩和，注漿后結構密實，脫空處理效果較好。

(2)FWD檢測結果

高聚物注漿前后彎沉對比結果如圖2所示。注漿前彎沉的標準差、均值、變異系數分別為33.7(0.001 mm)、108.4、31.1%，注漿后彎沉的標準差、均值、變異系數分別為23.9(0.001 mm)、99.7、24.0%。相比注漿前后彎沉值可見，注漿后彎沉均值降低了約9%， 變異性改善了29%。因此， 注漿對彎沉的均勻性有較大的改善，特別是彎沉較大之處，彎沉降低效果明顯。

圖2 注漿前后局部彎沉對比

3 結論與展望

(1)因北環高速車流量大，長時間封閉交通施工基本不可行。高聚物注漿具有施工速度快、微創、早強等一系列優點，不失為重交通情況下復合式路面脫空處治的理想解決方案。

(2)高聚物注漿施工工藝與傳統水泥注漿施工工藝差別不大，便于施工人員迅速掌握施工技術，有利于技術推廣和應用。

(3)高聚物注漿仍可使用探地雷達及FWD彎沉檢測等傳統脫空檢測手段，從兩種檢測手段前后對比互相印證結果看，兩種檢測手段都是有效的，高聚物材料注漿也起到很好的脫空填充處治作用。

(4)由于高壓力，注漿速度快，材料膨脹性能好，高聚物注漿在對細小空隙的填充性更好。

但是高聚物注漿作為一種新生維修技，術，還有諸多地方存在不足，等待進一步研究。

(1)價格貴，這是制約其廣泛應用最主要障礙，其單價約是傳統水泥注漿處治單價4倍左右；

(2)注漿過程中，壓力值7 MPa是固定的，但是此壓力值是否適用于所有路基脫空情況仍有待研究。

(3)高聚物材料強度較水泥、地聚物等傳統材料相比偏低，其彈性模量與基層彈性模量相比較仍不匹配。

(4)高聚物材料承受路面車輪反復荷載下耐久性能和壓縮性能不確定等。