半剛性基層裂縫微創(chuàng)注漿修復(fù)技術(shù)工藝優(yōu)化及工后評價

楊美群,萬 陽,李 莉

（江西贛粵高速公路股份有限公司,江西 南昌 330025）

0 引言

江蘇省高速公路路面的主要結(jié)構(gòu)以半剛性基層為主，路面各結(jié)構(gòu)層設(shè)計厚度以“4 cm 上面層+6 cm 中面層+8 cm 下面層+36 cm 水泥穩(wěn)定碎石基層”為主。隨著高速公路承擔(dān)的交通運(yùn)輸任務(wù)日益加重，車輛大型化、超載情況嚴(yán)重，在荷載與環(huán)境的綜合作用下，路面病害出現(xiàn)更加頻繁，而裂縫又是路面破損中最常見的一種病害。在對高速公路路面病害開展維修時，需要對預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)及日常性養(yǎng)護(hù)加以重點(diǎn)關(guān)注，所選擇的方案應(yīng)具備經(jīng)濟(jì)性高、維修速度快、處治耐久的特點(diǎn)。而半剛性基層裂縫微創(chuàng)注漿修復(fù)技術(shù)，對于恢復(fù)路面結(jié)構(gòu)整體性，提高道路服務(wù)水平，降低養(yǎng)護(hù)施工對公眾出行的影響，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程應(yīng)用價值[1-2]。

1 施工工藝及優(yōu)化

1.1 施工工藝

注漿主要過程[3]如圖1。

圖1 注漿工藝流程圖

（1）雷達(dá)探縫：采用雷達(dá)對路面裂縫處進(jìn)行檢測，分析裂縫處路面內(nèi)部狀況，檢測方法為：沿輪跡帶連續(xù)檢測并在裂縫處做標(biāo)記。

（2）布孔：根據(jù)雷達(dá)探測路面裂縫結(jié)果，路面裂縫處存在面層和基層裂縫、面層層間不良、面層和基層內(nèi)部不密實(shí)松散等病害。路面裂縫處采用I 字形布孔形式，沿著裂縫處進(jìn)行布孔，并做標(biāo)記，相鄰孔間距為50 cm。

（3）鉆孔、清孔：采用鉆孔機(jī)沿標(biāo)記處進(jìn)行鉆孔，鉆頭直徑為20 mm，鉆孔角度垂直，鉆至上基層底部，深度40～50 cm，具體深度據(jù)實(shí)際情況而定。鉆孔過程中使用吸塵器將鉆出的粉塵吸走，以避免揚(yáng)灰；鉆孔結(jié)束后將吸塵管插入孔底，吸走孔內(nèi)粉塵；使用氣槍清孔，清孔時槍頭軟管深入裂縫底部進(jìn)行吹掃，過程中會有塵土從孔中飛出，待基本無灰塵從空中飛出，視為清除干凈，此時仍需要保持3～5 s 的吹氣，以保證孔內(nèi)干凈無灰塵。

（4）預(yù)埋注漿高壓密封件：用橡膠錘將密封件夯實(shí)，確保將密封件打入指定深度。

（5）注漿：將金屬針管插入高壓密封件，使用扁咀大力鉗將槍頭和金屬針管固定，確保連接緊密；一手持槍并扣動扳機(jī)，同時觀測注漿孔、裂縫和路面；注漿停止判斷依據(jù)為：①裂縫附近出現(xiàn)溢漿，②臨孔出現(xiàn)竄漿，③金屬連接管被彈起；當(dāng)出現(xiàn)溢漿后，根據(jù)溢漿速度延遲注漿3～10 s，保證注漿后的裂縫飽滿度；當(dāng)出現(xiàn)竄漿后，立刻對竄漿孔進(jìn)行注漿，防止孔被堵塞。

（6）清掃恢復(fù)路面：待注漿材料固化后（15 ℃約注漿后5 min，10 ℃約注漿后15 min），將軟木塞撤出，將路表殘余或者滲透的注漿材料清除，用冷補(bǔ)料將注漿孔徑填補(bǔ)，恢復(fù)路面。

1.2 注漿工藝優(yōu)化

在試驗段實(shí)施初期階段，注漿組件采用了路表密封注漿方案，即采用錐形金屬管從路表打入形成密封結(jié)構(gòu)[4]，如圖2 所示。

圖2 金屬連接管打入路面方案

初期實(shí)施取芯效果表明，由于部分道路層間黏結(jié)性能一般，導(dǎo)致注漿過程中存在大部分注漿液注入層間而裂縫未得到修復(fù)的情況，并且易對路面結(jié)構(gòu)層間造成擾動，引起路面起拱，從而影響注漿修復(fù)效果，情況如圖3。

圖3 注漿液未注入基層裂縫

針對此情況，通過室內(nèi)試驗開發(fā)了一種高壓密封組件，通過將高壓密封組件打入基層結(jié)構(gòu)，從而能夠直接針對階層裂縫進(jìn)行注漿修補(bǔ)，避免了注漿液直接涌入層間的情況，原理見圖4。

圖4 方案優(yōu)化后注漿示意圖

通過此方案改進(jìn)后，項目組進(jìn)行取芯驗證其效果，取芯芯樣基層裂縫注漿料飽滿，能有效解決注漿料無法注入基層裂縫的問題，裂縫修補(bǔ)效果顯著，芯樣效果如圖5。

圖5 改進(jìn)后芯樣裂縫修補(bǔ)效果

2 工后評價

2.1 彎沉檢測

裂縫注漿前后采用彎沉儀進(jìn)行檢測，檢測方法為：采用彎沉儀對裂縫處的彎沉值進(jìn)行檢測。

注漿前后的彎沉值如圖6 所示：

圖6 裂縫處彎沉值與彎沉下降率變化

（1）采用傳統(tǒng)工藝（PVC 導(dǎo)管）注漿后，彎沉值不僅未降低，反而有所提升，說明注漿效果較差，對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度未提升。

（2）采用改進(jìn)工藝（高壓密封組件）注漿后，彎沉值均有所降低，裂縫處的下降幅度平均值為30.93%，可見注漿材料填充裂縫間隙后，能夠明顯提升路面模量，有效恢復(fù)路表強(qiáng)度。

2.2 取芯檢測

為進(jìn)一步判斷注漿修補(bǔ)情況，注漿完成1～2 h 后，采用路面鉆孔取芯對裂縫修復(fù)情況進(jìn)行驗證，取芯直徑為150 mm，在兩個注漿孔之間進(jìn)行取芯或者是臨近注漿孔取芯[5]，取芯位置如圖7 所示。取芯圖如圖8 所示。

圖7 取芯位置示意圖

圖8 取芯圖片

從圖8 現(xiàn)場取芯情況可看出，采用改進(jìn)后方案進(jìn)行非開挖注漿修復(fù)，取芯成功率為100%，注漿材料填充了半剛性基層的裂縫、裂縫處的層間不良、基層松散等病害，整體注漿修補(bǔ)裂縫效果好。

2.3 性能檢測分析

為進(jìn)一步對芯樣的剪切強(qiáng)度進(jìn)行檢測，用于評價注漿后裂縫斷面的抗剪性能，選擇面層和基層裂縫修補(bǔ)后的裂縫芯樣進(jìn)行剪切強(qiáng)度試驗，試驗結(jié)果見表1。

表1 芯樣剪切強(qiáng)度試驗結(jié)果

通過表1 分析可知：基層裂縫注漿修復(fù)后，所取芯樣的剪切強(qiáng)度均≥0.95 MPa，基層平均抗剪強(qiáng)度為2.05 MPa，滿足目標(biāo)要求，同時面層平均抗剪強(qiáng)度為0.82 MPa，面層同樣具有較高的抗剪強(qiáng)度。

綜合可知，開發(fā)的有機(jī)注漿材料經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)施，注漿效果較好，達(dá)到了目標(biāo)要求，能夠很好地修補(bǔ)已開裂的水穩(wěn)。

3 裂縫微創(chuàng)注漿原材料及驗收指標(biāo)

經(jīng)過室內(nèi)試驗、現(xiàn)場實(shí)施以及工后檢測，結(jié)合試驗測試結(jié)果，提出了基于改性聚氨酯材料的注漿修補(bǔ)裂縫技術(shù)材料及驗收指標(biāo)，如表2 所示。

表2 注漿材料指標(biāo)

基于彎沉檢測、取芯、剪切強(qiáng)度試驗等手段進(jìn)行了工后評價，結(jié)果表明注漿效果良好，考慮到后期推廣應(yīng)用時，對路面的保護(hù)、減少對交通流的影響及指標(biāo)評價的準(zhǔn)確性，最終提出了采用芯樣完好率及剪切強(qiáng)度指標(biāo)作為驗收標(biāo)準(zhǔn)，如表3 所示。

表3 注漿施工驗收指標(biāo)

4 結(jié)論

該文對半剛性基層裂縫微創(chuàng)注漿修復(fù)技術(shù)的施工工藝進(jìn)行了簡介與優(yōu)化，并對試驗段注漿效果進(jìn)行了評價，主要結(jié)論如下：

（1）半剛性基層裂縫微創(chuàng)注漿修復(fù)技術(shù)的施工工藝主要分為雷達(dá)探縫、布孔、鉆孔和清孔、預(yù)埋注漿高壓密封件、注漿、清掃恢復(fù)路面，為了使?jié){液更多地流入上下基層之間，增強(qiáng)黏結(jié)性，開發(fā)了新的高壓密封組件，優(yōu)化了施工工藝。

（2）通過彎沉檢測、取芯檢測和芯樣性能檢測對試驗段注漿效果進(jìn)行了評價，注漿后試驗段裂縫處的彎沉值下降30.93%，取芯后漿液填充了半剛性基層的裂縫、層間不良和基層松散等病害，取芯成功率達(dá)到了100%，修復(fù)后的芯樣剪切強(qiáng)度均≥0.95 MPa，高于面層平均抗剪強(qiáng)度為0.82 MPa。

（3）基于室內(nèi)試驗、現(xiàn)場施工和施工后效果評價，提出了以芯樣完好率和剪切強(qiáng)度為指標(biāo)的驗收標(biāo)準(zhǔn)。