市政道路地下病害非開挖修復技術應用研究

王 剛

中譽設計有限公司 廣東 清遠 511500

1 研究背景及意義

隨著城市化進程的加速和城市交通的快速發展，市政道路地下病害問題日益凸顯。地下病害的存在不僅對道路使用安全帶來威脅，還會對周邊環境造成嚴重的影響，如引發管道爆裂、地基沉降、建筑物結構受損等問題。傳統的開挖修復方法不僅會帶來交通擁堵、環境污染等問題，而且也難以滿足城市快速發展的需要。因此，非開挖修復技術成為當前市政道路地下病害治理的熱點之一。

高分子聚合物注漿是一種比較新型的非開挖修復技術，其優點在于無需開挖地面，能夠在短時間內修復地下病害，并且具有耐水、抗壓、耐化學腐蝕等優異的性能。因此，本文將圍繞高分子聚合物注漿技術的應用展開研究，旨在探索市政道路地下病害非開挖修復技術的應用研究，為類似工程檢測、設計、施工提供參考依據[1]。

2 項目概況

由于近年來廣州市乃至全國發生多次市政道路坍塌事故，給市民出行帶來傷害，造成大量的經濟財產損失，引起了媒體和社會的廣泛關注。鑒于此，為進一步促進市政道路安全保障工作，盡量避免與防范市政道路坍塌事故的發生，廣州市交通運輸主管部門要求對廣州市七條主要干道進行全面、細致地檢測地下病害情況，對可能存在的危險及時發現，采取合理措施予以排除，其中東風西路—黃埔大道（至科韻路）路段就在此列。

東風西路—黃埔大道（至科韻路）跨越廣州市越秀區、天河區，呈東西走向，東接黃埔大道中，西接增槎路，全長約14.86km，為雙向八至十四車道，交通流量較大，屬廣州市重要的市政道路。

3 現狀檢測

3.1 檢測方式

結合本項目路線較長、交通流量較大、地下管線復雜的特點，本次檢測采用三維地質雷達、二維地質雷達和鉆孔取芯相結合的檢測方式。

3.2 檢測程序

首先，采用三維地質雷達進行大范圍、快速檢測，三維雷達檢測采取車載式，行進速度可達80km/h，城市道路交通情況復雜，時速一般控制在20km/h～50km/h。行進過程后方配備專用閃光燈車，以提示后方車輛，保證作業安全和交通車輛行駛安全。本次檢測主要是確定測線上病害發育情況如空洞、脫空、疏松等的發育范圍，探測深度：三維雷達檢測深度3-5m（潮濕環境3m，干燥環境5m）。檢測過程首先以保證安全為第一要務，在盡量不違反交通規則和不干擾正常交通運行的前提下，地下病害體探測規劃路線盡量能夠整條一次性完成，鑒于市政道路路口繁多，車道變化頻繁，車流量極大，檢測時按照直線檢測為基準，先將能夠一次性直線完成的車道一次性完成，再將車道變化較大的行車道分段進行探測，現場根據路段具體情況靈活進行分段檢測。

其次，根據三維地質雷達檢測的初步成果，對異常區域采用二維地質雷達進行加密復測，以確定地下病害體準確位置，并在路面設置標記。

最后，根據二維地質雷達確定的地下病害體位置，采用鉆孔取芯方式進行驗證。驗證點布設在地下病害體物探異常最強部位或者中心區域，主要針對全覆蓋探測、地鐵施工路段、管線隱患路段、道路重大結構性缺陷地段探測出的異常點開展取芯驗證。依據《城市地下病害體綜合探測與風險評估技術標準》（JGJ/T 437-2018）相關要求，對于空洞、脫空、嚴重疏松體全部進行驗證；對于其他地下病害體的驗證數量不宜少于總數的20%，且不宜少于3處。

3.3 檢測結論

根據探測資料解釋結果和驗證結果，采用單個地下病害體為評價對象，在地下病害體綜合探測的基礎上，結合周邊環境信息，進行風險影響因素調查、風險發生可能性評價和風險后果評價，確定風險等級，提出風險控制對策建議[2]。

圖2 空洞病害檢測報告

結合三維地質雷達數據及二維地質雷達數據和取芯驗證結果進行綜合分析，東風西路—黃埔大道（至科韻路）共探測29處地下病害體，其中2處空洞，19處脫空。（1）對于空洞病害體，風險等級為III，初步判斷為水流沖蝕造成水土流失所致；建議開挖處置，處理前定期巡視和探測（探測頻率不低于1次/月），鑒于病害體附近存在不同類型的管線，建議在開挖處置時，聯系相關管線單位到現場確認管線具體位置，以防止破壞管線。（2）對于脫空病害體，可能為基層與底基層間粘結性較差，在長期路面車輛荷載作用下所致或地下水流沖蝕所致。其中部分病害體風險等級為III，建議開挖處置或注漿處置；部分病害體風險等級為II，建議加強巡視，定期探測（探測頻率不低于1次/3月），鑒于以上病害體附近存在給水或排水管道，建議組織給水或排水公司對所屬管道進行定期排查，以防管道滲漏加速病害體發展。（3）對于疏松病害體，初步判斷為道路建設時基層和底基層壓實程度較差所致。建議加 強巡視，定期探測（探測頻率不低于 1 次/3 月），以便及時發現病害變化并根據變化情況采取相應的治理措施。

4 設計方案

4.1 設計原則

（1）總體原則：因地制宜、確保安全、方便施工、節省造價；（2）不影響交通原則：鑒于本項目路段交通量較大，開挖修復對交通影響較大，受到限制；（3）確保管線正常使用原則：病害體附近存在不同類型的管線，應提前與相關管線單位溝通，并確認管線具體位置，修復過程中保證管線正常使用；（4）快速施工原則：由于部分病害體安全隱患較大，應快速進行修復，及時消除安全隱患。

4.2 設計方案

根據上述設計原則，經綜合比較開挖回填、水泥漿注漿修復和高分子聚合物注漿三種設計方案，本項目最終確定采用高分子聚合物注漿方案。其中，對于脫空病害體，采用高分子聚合物注漿；對于空洞病害體，采用高分子聚合物+級配碎石充填注漿。

（1）脫空病害體注漿設計

脫空病害體采用高分子聚合物—雙組份聚氨酯材料進行注漿處治。具體要求如下：

①實施前應對脫空病害逐處進行無損檢測復核，確定每處脫空病害的位置、范圍、深度、脫空體積等。②布孔—根據缺陷形狀，采用三角形布孔，孔的個數每處不能小于2個，一個作為注射孔，另一個作為排氣孔，微孔直徑16mm。每孔注漿量可按以下公式計算：Q總=病害總體積/雙組份聚氨酯膨脹比；Q單孔=Q總/微孔數量。③孔深—根據探測結果的缺陷深度，微孔最下部應達到脫空病害底部。④采用的雙組份聚氨酯材料，設計膨脹比為1：8。⑤壓力—根據現場情況動態控制，注漿時壓力不得大于7MPa。

（2）空洞病害體充填注漿設計

空洞病害體采用級配碎石充填（空隙率20%）+雙組份聚氨酯進行處治。具體要求如下：

①實施前應對空洞病害逐處進行無損檢測復核，確定每處脫空病害的位置、范圍、深度、脫空體積等，并聯系管線單位確認管線類型及位置。②布孔—根據缺陷形狀，處治孔應分別設計大孔（石料輸送孔）和微孔，大孔直徑為80mm，微孔直徑為16mm。當空洞腔體的形狀相對規則，級配碎石易于流動時，設置一個大孔；當空洞腔體不規則，級配碎石不易流動時，應增加大孔的數量。注漿量可按以下公式計算：Q總=病害總體積*級配碎石空隙率/雙組份聚氨酯膨脹比；Q單孔=Q總/微孔數量。③孔深—根據檢測報告的病害體深度，大孔及微孔最下部應達到空洞病害體底部。④微孔采用的雙組份聚氨酯材料，設計膨脹比為1：2。⑤壓力—根據現場情況動態控制，壓漿時壓力不得大于7MPa。

圖3 脫空病害注漿設計圖

圖4 空洞病害充填注漿設計圖

（3）材料要求 ①雙組份聚氨酯材料的A、B組分以及合成后形成的聚合物技術要求應滿足《道路深層病害非開挖處治技術規程》（CJJ/T 260-2016）表3.2.2的相關要求。②級配碎石材料由粗集料和細集料組成。其中粗集料應選用碎石，并應表面清潔、干燥、無風化、無雜質、富有棱角、質地堅硬、顆粒成立方體而少針片形，宜使用反擊式石料破碎機械加工，粗集料技術要求和粒徑規格應滿足《道路深層病害非開挖處治技術規程》表3.6.2相關要求；細集料應清潔、干燥、無風化、無雜質、應有適當的顆粒級配，細集料技術要求和粒徑規格應滿足《道路深層病害非開挖處治技術規程》表3.6.3相關要求[3]。

5 施工方案

本項目高分子聚合物注漿施工方案如下：

（1）鉆孔。在標注的注漿孔位置鉆孔至設計深度。要求鉆孔垂直，孔位誤差不大于5mm，鉆孔深度不能小于設計深度。（2）下注漿管。使用切割工具按相應的長度截取PVC注漿管，把注漿管下入到注漿孔中至設計深度。基底注漿，注漿管需下到基層中間；深部注漿，需要將注漿管下到病害體底部位置。（3）安裝注射帽。把注射帽凹型邊緣使用專用工具清理干凈，以便于與注射槍更好的結合，使用鐵錘把已清理注射帽敲入PVC注漿管內。要求注漿帽與注漿管緊密結合，不能松動，否則更換注漿管。（4）注射聚合物材料。按照設計或現場確定的注漿量進行注漿。使用夾具把注射槍與注射帽夾牢，配比儀按照配比通過輸料管道分別把兩類聚合物預聚體材料輸送到注射槍口，兩種預聚體材料在注射槍口處混合，通過注漿管輸送到病害體處。兩種材料迅速發生化學反應后，體積膨脹固化，達到填充脫空、排除積水，加固松散區或軟弱區，抬升沉陷路面，快速處治路面病害的作用。注漿壓力根據設計要求控制，一般控制在7MPa。注漿到設計注漿量后，要求立即關閉注射槍保險，等待15秒鐘以后才能分離注射搶和注射帽。（5）檢測注漿效果。注漿后使用專用工具把注漿帽去除，切除露出路面的注漿管，待15～20分鐘后，利用地質雷達進行注漿后檢測，分析注漿維修效果，如滿足要求，則完成注漿；如不滿足要求，則需進行補注，直到達到要求為止。（6）封孔。為防止雨水侵蝕，破壞路面，并保持路面的整體形象，使用道路密封膠把注漿孔封住。使用密封膠時需對其加熱，并且溫度控制在 210℃以下。灌注密封膠時要使密封膠略底于路面，如果高出路面，使用工具將其整平。（7）開放交通。施工完成后應盡快清理路面污染物，達到要求后，及時開放交通。

6 實施效果

本項目實施完成后，采用地質雷達進行檢測評價，檢測結論為：工程處置效果良好，雷達圖像中未見明顯脫空、空洞等異常信號。

7 結語

本文根據已完工實際工程案例，系統介紹了市政道路在養護過程中，如何檢測、分析并采用非開挖修復技術對地下病害進行合理處治，最終實施效果良好。希望通過本文的探索研究，能為今后的市政道路地下病害非開挖修復技術應用提供參考。