高聚物注漿和瀝青冷拌冷鋪相結(jié)合的非開(kāi)挖公路綠色養(yǎng)護(hù)技術(shù)

摘 要：公路的沉降性病害是一種深層次結(jié)構(gòu)性病害，嚴(yán)重影響道路交通安全。尤其是山區(qū)道路，如果不能及時(shí)處治，會(huì)進(jìn)一步形成道路塌陷、滑坡等公路損壞。傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)工藝大多數(shù)是在病害嚴(yán)重到影響行車(chē)安全時(shí)，采用開(kāi)挖換填、坑槽修補(bǔ)等修補(bǔ)方式。傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)方式不僅施工周期長(zhǎng)、交通干擾大、施工成本高，還會(huì)產(chǎn)生大量的廢料和廢氣。因此，尋求不開(kāi)挖、不加熱的環(huán)保綠色養(yǎng)護(hù)技術(shù)勢(shì)在必行。阿壩州公路局在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目中，采用高聚物注漿填充加固結(jié)構(gòu)層，再用冷拌冷鋪瀝青處理面層，整個(gè)工藝過(guò)程施工快捷、環(huán)保、交通干擾小，取得了良好的修補(bǔ)效果、環(huán)保效果和經(jīng)濟(jì)效果。

關(guān)鍵詞：高聚物注漿；冷拌冷鋪；非開(kāi)挖

中圖分類(lèi)號(hào)：U416.217" " " " " " " " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " " " " " " " " "文章編號(hào)：2096-6903（2023）08-0022-03

0 引言

瀝青路面的病害主要分為裂縫、變形和松散3大類(lèi)，但根據(jù)路面結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，水損害是造成道路病害主要因素之一。日常養(yǎng)護(hù)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)主要是對(duì)路面面層進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)，而對(duì)基層、路基引起的病害，經(jīng)常治標(biāo)不治本。針對(duì)由于路基原因造成的基層及路基反射性裂縫，引起的翻漿、唧泥，針對(duì)由于路基沉降而造成的脫空、塌陷等結(jié)構(gòu)性病害，都需要新的養(yǎng)護(hù)技術(shù)來(lái)解決。

2020年7月，四川快馬道路工程技術(shù)有限公司在阿壩州養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目中進(jìn)行了高聚物注漿小面積試驗(yàn)，試驗(yàn)達(dá)到預(yù)期效果。2022年6月，阿壩州公路局對(duì)于G248馬爾康至壤塘段的沉降性裂縫進(jìn)行高聚物注漿，注漿面積2 800 m2。在注漿結(jié)構(gòu)性補(bǔ)強(qiáng)后，根據(jù)路面平整度要求，對(duì)局部采用改性乳化瀝青拌合混合料修補(bǔ)，最后整體路段進(jìn)行微表處罩面。該公路運(yùn)行半年以來(lái)，未再出現(xiàn)沉降、裂縫等病害。通過(guò)工程應(yīng)用證明，采用高聚物注漿結(jié)合冷拌冷鋪技術(shù)，整個(gè)工藝過(guò)程施工快捷、綠色環(huán)保、交通干擾小。

1 高聚物注漿技術(shù)

高聚物注漿技術(shù)最早用于建筑物的維護(hù)和加固，隨著道路工程要求研發(fā)的高聚物材料逐漸成熟，其在高速公路病害處治中開(kāi)始廣泛應(yīng)用。道路高聚物注漿技術(shù)就是依托無(wú)損檢測(cè)結(jié)果，通過(guò)在路面打孔，將具有膨脹、早強(qiáng)、防水、耐久等特點(diǎn)的高流動(dòng)性高聚物材料注入路面基層，填充路面結(jié)構(gòu)層中的脫空、空隙及裂縫，增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)的整體性，提升路面結(jié)構(gòu)的承載能力。

1.1 高聚物注漿材料

高聚物注漿材料品種繁多，有親水型和疏水性以及單組份和雙組份的區(qū)別。本次工程材料選用目前比較成熟的高速公路用雙組分非水反應(yīng)類(lèi)自膨脹閉孔高分子聚合物注漿料。該材料為雙組份預(yù)聚體，當(dāng)這兩種預(yù)聚體液體材料混合在一起時(shí)，預(yù)聚體即刻發(fā)生聚合反應(yīng)，經(jīng)過(guò)短暫的反應(yīng)時(shí)間迅速膨脹并形成泡沫狀固體[1]。將反應(yīng)時(shí)間調(diào)控至在15 min內(nèi)，即可形成 90％ 的強(qiáng)度。反應(yīng)后的材料具有良好的彈性和強(qiáng)度，特別是具有較好的抗拉強(qiáng)度。 高聚物材料呈中性、惰性性質(zhì)，不污染土壤和水。注漿材料技術(shù)性能應(yīng)符合表1的要求。

1.2 注漿設(shè)備及工具

高聚物注漿主要設(shè)備包括檢測(cè)設(shè)備和高聚物注漿設(shè)備以及輔助工具。檢測(cè)設(shè)備主要是落錘式彎沉儀（ FWD），有條件配備探地雷達(dá)（ GPR）。施工設(shè)備主要是把發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)、配比儀、注漿機(jī)、注漿槍、沖擊電鉆等集成一起，安裝在貨運(yùn)車(chē)輛上，組合成專(zhuān)業(yè)的高聚物注漿車(chē)。

1.3 注漿方案設(shè)計(jì)

根據(jù)路面檢測(cè)病害類(lèi)型和注漿前檢測(cè)結(jié)果，設(shè)計(jì)高聚物注漿方案。注漿方案主要內(nèi)容是注漿孔的布置方式、數(shù)量、孔深和孔徑。2022年6月，通過(guò)前期檢測(cè)確定該項(xiàng)目病害主要是兩種：一種是由于路基沉降造成的縱向?qū)挻罅芽p，裂縫兩邊路面形成明顯高差。對(duì)此類(lèi)病害的注漿孔，沿裂縫方向在裂縫兩邊距離25 cm處布孔，兩個(gè)注漿孔之間的距離為100 cm，縱縫注漿孔布置示意圖如圖1。另一種是行車(chē)道局部塊狀沉降。對(duì)此類(lèi)病害的注漿孔，注漿孔按病害區(qū)域縱橫向間距 1.2～1.5 m 均勻布置。局部塊狀沉降注漿孔布置示意圖如圖2。注漿孔直徑16 mm，注漿孔及注漿管深度注漿孔深度示意圖如圖3。

2 瀝青冷拌冷鋪技術(shù)

傳統(tǒng)的瀝青路面建設(shè)和維護(hù)基本采用廠(chǎng)拌或現(xiàn)場(chǎng)拌合的熱拌熱鋪瀝青混合料。相對(duì)于熱拌熱鋪工藝，對(duì)采用非加熱方式的常溫瀝青混合料工藝，稱(chēng)之為瀝青冷拌冷鋪技術(shù)。目前的冷拌冷鋪按材料的性質(zhì)有溶劑性冷拌冷鋪瀝青、水性（乳化）瀝青冷拌冷鋪、反應(yīng)性樹(shù)脂類(lèi)冷拌冷鋪技術(shù)。本次采用的是改性乳化瀝青冷拌冷鋪技術(shù)[2]。

原材料為改性乳化瀝青。采用SBR改性陽(yáng)離子慢裂快凝性BCR乳化瀝青，瀝青固含量60%。蒸發(fā)殘留物3大指標(biāo)如下：①針入度為62。②軟化點(diǎn)為57℃。③5℃延度為90 cm，恩格拉粘度為12。礦料采用當(dāng)?shù)夭牧希帧⒓?xì)集料的技術(shù)指標(biāo)要滿(mǎn)足T/CECS G：M53-02-2020《微表處技術(shù)規(guī)程》的集料技術(shù)要求。填料為礦粉和水泥，需符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40）中的相關(guān)要求。水泥材料選用拉法基425水泥。

選擇中交西筑MS9B稀漿封層車(chē)，用于拌合和攤鋪，同時(shí)配備帶銑刨、清掃裝置的多功能滑移裝載機(jī)、運(yùn)渣車(chē)、吹風(fēng)機(jī)、小型乳化瀝青灑布機(jī)和膠輪壓路機(jī)。

根據(jù)注漿后路面平整度情況，以最低點(diǎn)為基準(zhǔn)銑刨路面。測(cè)量需要修補(bǔ)的路面厚度，按照厚度選擇礦料級(jí)配：厚度小于2 cm采用MS-3級(jí)配；厚度2～5 cm 采用MS-4級(jí)配；厚度大于5 cm，采用MS-5級(jí)配+MS-3級(jí)配兩次鋪筑。礦料級(jí)配范圍見(jiàn)表2。

冷拌冷鋪的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在于要根據(jù)鋪設(shè)厚度，選擇礦料級(jí)配和調(diào)整乳化瀝青的粘度和加入量，以及礦粉和水泥添加量。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，工程混合料的配合比見(jiàn)表3。

3 高聚物注漿技術(shù)和冷拌冷鋪兩者相結(jié)合的非開(kāi)挖工藝

對(duì)原路面的車(chē)轍、平整度、抗滑性能、路面破損狀況（裂縫、坑槽、沉陷等）進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)查， 將其作為路面維修養(yǎng)護(hù)方案選擇的依據(jù)。在路面彎沉檢測(cè)（路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度）基礎(chǔ)上，以探底雷達(dá)檢測(cè)（路面空間狀態(tài)）為依據(jù)，并結(jié)合路面破損、平整度情況，采用高聚物注漿進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。再通過(guò)冷拌冷鋪修補(bǔ)技術(shù)，快速形成開(kāi)放交通。

在注漿材料進(jìn)場(chǎng)使用前應(yīng)提交質(zhì)量合格證書(shū)、檢測(cè)報(bào)告等，注漿材料應(yīng)放置在避光、陰涼、通風(fēng)處儲(chǔ)存。注漿方案需要確定病害處理范圍、布孔方式，鉆孔的深度和孔徑，并施畫(huà)鉆孔點(diǎn)。

在鉆孔后下注漿管，安裝注漿帽，注射高聚物注漿材料。注射完要取除注漿帽。在注漿完成1 h后，檢查注漿效果，并檢測(cè)彎沉，不滿(mǎn)足要求再進(jìn)行鉆孔補(bǔ)注，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

冷拌冷鋪前，要以注漿后瀝青路面最低點(diǎn)作為基準(zhǔn)，對(duì)注漿后路面進(jìn)行銑刨。銑刨后清除清掃干凈后，撒布乳化瀝青。

對(duì)于較大面積病害，攤鋪整體小于2 cm時(shí)，按MS-3級(jí)配和設(shè)計(jì)配合比。通過(guò)稀漿封層車(chē)一次性攤鋪。攤鋪完破乳后，用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，1 h后開(kāi)放交通。對(duì)攤鋪厚度在2～5 cm時(shí)，按MS-4級(jí)配和設(shè)計(jì)配合比。通過(guò)稀漿封層車(chē)一次性攤鋪，攤鋪完破乳后，用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，2 h后開(kāi)放交通。對(duì)厚度大于5 cm時(shí)，采用MS-5級(jí)配和設(shè)計(jì)配合比。通過(guò)稀漿封層車(chē)進(jìn)行攪拌和攤鋪至低于2 cm，用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，2 h后再按MS-3級(jí)配和設(shè)計(jì)配合比，用稀漿封層車(chē)攤鋪罩面。攤鋪完破乳后，用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，2 h后開(kāi)放交通。

之后檢測(cè)平整度，并對(duì)低于整體路面的進(jìn)行冷補(bǔ)，對(duì)高于整體路面的進(jìn)行鏟除修補(bǔ)。

4 非開(kāi)挖修補(bǔ)技術(shù)適用的路面病害

根據(jù)工程實(shí)踐可知，本工法適用于路面脫空、沉陷、唧泥、強(qiáng)度不足等病害處治，包括：水泥混凝土路面脫空、唧漿、沉陷病害處治；半剛性基層路面開(kāi)裂、唧漿、基層松散、強(qiáng)度不足病害處治等；路基壓實(shí)度不足、路面沉陷等病害[3]。

5 應(yīng)用后的效果

2022年6月在阿壩州注漿養(yǎng)護(hù)中采用注漿和冷拌冷鋪結(jié)合處理2 800 m2。運(yùn)行6個(gè)月后，個(gè)別地方出現(xiàn)小裂縫外，基本完好，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。具體細(xì)節(jié)見(jiàn)圖4、圖5、圖6。

6 結(jié)束語(yǔ)

采用高聚物注漿填充加固結(jié)構(gòu)層，采用冷拌冷鋪瀝青處理面層，整個(gè)工藝過(guò)程施工快捷、環(huán)保、交通干擾小。應(yīng)用該技術(shù)取得了良好的修補(bǔ)效果，環(huán)保效果，經(jīng)濟(jì)效果。今后需進(jìn)一步完善施工工藝，提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈藝奇.高速公路維修改造工程能耗及排放評(píng)價(jià)模型及方法[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2017.

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