基于探地雷達(dá)識(shí)別的非開(kāi)挖注漿施工效果研究

梁嘉浩 LIANG Jia-hao

（黑龍江省公投中路交通科技有限公司，哈爾濱 150000）

0 引言

隨著使用時(shí)間的增加，公路瀝青路面的內(nèi)部病害問(wèn)題日益嚴(yán)重。由于半剛性基層無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料本身的特性、實(shí)際施工時(shí)的施工工藝與施工溫度、行車荷載以及氣候等因素，使基層的材料性能與力學(xué)強(qiáng)度都大幅下降，進(jìn)而導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)裂縫、車轍、坑槽等病害，對(duì)行車安全性與舒適性造成極大影響[1]。所以要對(duì)半剛性基層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，阻止病害的持續(xù)發(fā)展。

在養(yǎng)護(hù)施工中已廣泛采用探地雷達(dá)這種無(wú)損檢測(cè)的手段，其原理是不同物質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)不同，導(dǎo)致探地雷達(dá)發(fā)射的電磁波遇到不同物質(zhì)時(shí)的反射速度也不同，因此可以通過(guò)此種方式對(duì)半剛性基層進(jìn)行雷達(dá)探測(cè)，以判斷瀝青路面內(nèi)部病害情況。同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行雷達(dá)識(shí)別后，還可對(duì)圖像進(jìn)行深度處理，更細(xì)致的判斷病害所在的位置，具有探測(cè)密度高、信息量大、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)[2]。采用探地雷達(dá)識(shí)別可對(duì)非開(kāi)挖微創(chuàng)注漿施工工藝提供前期準(zhǔn)備，針對(duì)病害位置制定合理的施工方案，并對(duì)注漿施工后的半剛性基層結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行識(shí)別，真實(shí)客觀的對(duì)注漿施工效果進(jìn)行評(píng)價(jià)[3]，對(duì)于處治半剛性基層病害具有重要意義。

1 研究背景

某高速公路工程為半剛性基層瀝青路面，原設(shè)計(jì)為一級(jí)公路，2008 年在建設(shè)期直接擴(kuò)建為高速公路，于2010年正式交工通車，采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。由于通車時(shí)間較長(zhǎng)，交通量總體呈逐年快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，導(dǎo)致該路段路面出現(xiàn)大量裂縫病害，因此需要針對(duì)該路段出現(xiàn)的裂縫病害采取合理的養(yǎng)護(hù)方式。

本研究首先采用施工設(shè)計(jì)圖與人工調(diào)研相結(jié)合的方式對(duì)封閉路段進(jìn)行隨機(jī)考察，接著采用探地雷達(dá)設(shè)備對(duì)裂縫病害位置進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)位置進(jìn)行取芯驗(yàn)證。最終根據(jù)考察與調(diào)研結(jié)果，選取了該路段中3 公里長(zhǎng)作為試驗(yàn)路開(kāi)展非開(kāi)挖微創(chuàng)注漿施工（該路段橫向裂縫較多較寬，部分橫向裂縫貫穿半幅公路，層間脫空與基層松散問(wèn)題非常嚴(yán)重。采用非開(kāi)挖微創(chuàng)注漿施工技術(shù)可有效處治路面基層裂縫病害與路基松散脫空病害）。

2 試驗(yàn)

2.1 前期準(zhǔn)備

開(kāi)展微創(chuàng)注漿施工前，采用人工考察與探地雷達(dá)識(shí)別的方式對(duì)路段進(jìn)行路況病害檢測(cè)，來(lái)判斷路段是否可以采用非開(kāi)挖微創(chuàng)注漿施工、于何位置開(kāi)展非開(kāi)挖微創(chuàng)注漿施工以及采用何種方案進(jìn)行非開(kāi)挖微創(chuàng)注漿施工。

采用人工的方式對(duì)路段病害進(jìn)行隨機(jī)考察調(diào)研并進(jìn)行觀察分析，裂縫情況如圖1 所示。

圖1 裂縫走勢(shì)圖

采用手持探地雷達(dá)與鉆取芯樣的方式對(duì)路段橫向裂縫進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖2 和圖3 所示。

圖2 施工前探地雷達(dá)檢測(cè)識(shí)別圖

圖3 施工前取芯圖

經(jīng)過(guò)人工調(diào)研、探地雷達(dá)識(shí)別以及取芯驗(yàn)證檢測(cè)后，結(jié)合原路段結(jié)構(gòu)層位設(shè)計(jì)，合理制定布孔方法，進(jìn)而布置非開(kāi)挖微創(chuàng)注漿施工方案。

2.2 布孔方法

注漿工藝?yán)米{設(shè)備將混合漿液注入到路面基層中，起到粘接加固基層的目的。在實(shí)際應(yīng)用中，由于打孔位置與打孔深度等因素導(dǎo)致注漿漿液無(wú)法注入到位，會(huì)出現(xiàn)漿液流向他處的情況，無(wú)法起到粘接面層與基層的作用，影響微創(chuàng)注漿施工效果，不利于處治公路基層病害，因此需要提出一種基層微創(chuàng)注漿的布孔方法。首先采用探地雷達(dá)對(duì)路段橫向裂縫進(jìn)行識(shí)別與檢測(cè)，確定橫向裂縫的起點(diǎn)、走向、長(zhǎng)度和終點(diǎn)；接下來(lái)根據(jù)該路段的結(jié)構(gòu)信息，依據(jù)我司編制的發(fā)明專利《一種基層微創(chuàng)注漿的布孔方法》，確定施工路段的布孔參數(shù)。

具體的布孔方案為沿橫向裂縫走向自起點(diǎn)至終點(diǎn)采用“一”字型的深孔、淺孔交替分布形式，深孔的孔深d 深孔為35cm、淺孔的孔深d 淺孔為22cm、深孔的堵頭埋深為16cm、淺孔的堵頭埋深為8cm、深孔與淺孔的孔距為35cm。

2.3 非開(kāi)挖微創(chuàng)注漿施工

在開(kāi)展針對(duì)半剛性基層裂縫的微創(chuàng)注漿施工時(shí)，首先要確定布孔位置，然后開(kāi)展鉆孔、清孔、檢查、預(yù)埋注漿堵頭、微創(chuàng)注漿施工、封孔、清掃路表等工作，施工工藝流程如圖4 所示。

圖4 非開(kāi)挖微創(chuàng)注漿施工工藝流程圖

2.4 施工效果檢測(cè)

在微創(chuàng)注漿施工結(jié)束后，對(duì)注漿試驗(yàn)路段進(jìn)行探地雷達(dá)識(shí)別檢測(cè)與取芯驗(yàn)證，如圖5 所示。

圖5 注漿施工前后探地雷達(dá)識(shí)別圖像對(duì)比圖

由圖分析微創(chuàng)注漿施工前與施工后的雷達(dá)圖像對(duì)比可知，mark 點(diǎn)（白線處）處于裂縫處，紅框內(nèi)注漿前裂縫處及裂縫周邊隱形次生病害（松散、層間不良）信號(hào)較強(qiáng)；注漿后紅框內(nèi)裂縫處及裂縫周邊隱形次生病害（松散、層間不良）信號(hào)明顯變?nèi)酰情_(kāi)挖微創(chuàng)注漿對(duì)裂縫處及裂縫周邊隱形次生病害處置有一定的效果。

由圖6 可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)非開(kāi)挖微創(chuàng)注漿施工后，芯樣中的裂縫空隙已經(jīng)被固化后的漿液填充飽滿，結(jié)構(gòu)松散處固結(jié)完整，脫空處受漿液的粘接作用粘接十分牢固，半剛性基層瀝青路面內(nèi)部病害整體性修復(fù)效果顯著。注漿后路面平整度較好，小于等于5mm。

圖6 施工后芯樣圖

3 結(jié)論

①探地雷達(dá)應(yīng)用于公路病害檢測(cè)，具有檢測(cè)速度快、識(shí)別精度高、檢測(cè)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，可有效識(shí)別判斷道路病害的類型與層位。

②經(jīng)過(guò)探地雷達(dá)的檢測(cè)與識(shí)別，可對(duì)該路段的橫向裂縫有清晰地認(rèn)知，從而對(duì)制定微創(chuàng)注漿施工中的布孔方案具有指導(dǎo)性作用，合理布孔。

③通過(guò)對(duì)比分析注漿施工前后的雷達(dá)圖像，并結(jié)合取芯驗(yàn)證的方式，可以得到微創(chuàng)注漿施工效果優(yōu)異的結(jié)論，裂縫處及隱形病害都被漿液填充飽滿，并粘接結(jié)構(gòu)松散處。說(shuō)明探地雷達(dá)的使用可對(duì)微創(chuàng)注漿施工做出較好的指導(dǎo)作用，并可在不破壞路面結(jié)構(gòu)的情況下對(duì)注漿施工效果進(jìn)行檢驗(yàn)。

④基于探地雷達(dá)識(shí)別的微創(chuàng)注漿施工工藝可有效處治該路段的基層橫向裂縫病害，對(duì)以后開(kāi)展相似路段的微創(chuàng)注漿施工養(yǎng)護(hù)方式具有借鑒意義。