深層次注漿修復技術施工工藝分析及工后評價研究

余小晴

（江西贛粵高速公路股份有限公司,江西 南昌 330025）

0 引言

半剛性基層路面是我國高等級公路普遍使用的結構類型，但在長時間受干濕和凍融循環及反復荷載等環境因素作用，半剛性基層材料的強度、彈性模量會因疲勞破壞而逐漸衰減，產生大量裂縫[1-3]。同時因缺乏合理的排水系統，大多數水從裂縫中滲入道路結構，受到行車荷載持續作用，產生劇烈的動態水壓，最終導致瀝青路面出現邊緣磨損[4-6]。目前常用的高聚合物注漿只能填充結構層的空洞，無法固結層間松散物，封水作用較為明顯，結構補強作用不大，且存在成本較高、施工現場難以控制等問題[7-8]；而水泥漿液存在滲透性差、早期強度不足、后期干縮大等問題[9-10]。綜上可知，急需研究一種成本適中、施工便捷、力學性能優異的半剛性基層裂縫微創注漿修復技術，對恢復路面結構整體性，降低養護施工對公眾出行的影響，具有重要的現實意義和工程應用價值[11]。

因此，該文依托實體工程，研究有機注漿材料施工設備及注漿修補工藝，明確施工參數。在修復工作完成后，對修復效果進行工后評估，從而完成了有機注漿材料半剛性基層裂縫的無挖掘修復工作，為道路維護提供了新的思考方向。

1 工程概況

彭湖高速公路雙向四車道設計，路基寬24.5 m，設計時速80 km/h，主線長度約51.83 km。自建成運營至今13 年，路面經過自然沉降、車輛荷載、老化等不利因素影響，路面裂縫發展較為明顯，已經對路面的正常使用造成不利影響。為營造良好的高速通行形象，保證路面運營安全，需對現有高速公路路面出現的裂縫情況進行有效的養護處理。

裂縫病害注漿段落位于彭湖高速上行K25+720～K26+592，彭湖高速下行K61+992～K60+304，段落總長2 560 m，裂縫總長1 592.4 m。

2 非開挖式注漿修補施工工藝研究

2.1 布孔方式及注漿方案的選擇

非開挖修補技術主要包括布孔和注漿[12]。該文根據半剛性基層的破損狀況及路表病害情況確定孔位布局方式及鉆孔深度，以確保處治效果。其中布孔方式主要分為“梅花樁形”“Z 字形”及“I 字形”三種，主要示意圖及優缺點如表1 所示。

表1 布孔方式

因裂縫發展深度及層位不同，需針對面層裂縫及基層裂縫進行分層注漿，確保裂縫由下自上一體式修復[13]。擬對面層裂縫采用淺層打孔方式，打孔深度為8～10 cm，基層裂縫采用深層打孔方式，打孔深度為40～45 cm，面層打孔與基層打孔可交替進行，保證裂縫注漿修復效果。根據項目實際情況，選擇三種長度注漿管，即在瀝青面層表面、深入面層與基層分層處、深入基層內部一定深度。其中梅花樁形布孔方式方案因注漿深度較淺，易出現漿液無法完全到達基層病害位置的情況，同時注漿壓力釋放在瀝青面層，會導致路面拱起。為達到修復最佳效果，通過比選“Z 字形”和“I 字形”布孔方式方案差異性，可選擇合適注漿管長度進行注漿，既能有效處治基層裂縫及病害，又可減少施工控制難度。

但為了減少對路面的破壞，應盡量選取＜3 cm 的鉆孔，建議孔徑為1.5～2 cm。此外，注漿過程應選擇不同的注漿壓力、攪拌速率進行注漿試驗，通過施工狀況、注漿時間、注漿量及后期的注漿效果確定施工關鍵參數。

2.2 改性聚氨酯注漿材料要求

該文通過雙組份灌漿進行注漿配比，A 組成分主要材料為復合多元醇、催化劑、穩泡劑以及增強劑，其中多元醇的比例為m多元醇與1m多元醇2的比值為4 ∶1，催化劑用量為3.2%，增強劑用量為8%，B 組成分為固化劑PAPI-2，且A 組分與B 組分的比值為1 ∶1，灌漿設備為改裝聚氨酯注漿機，具體技術指標如表2 所示。

表2 改性聚氨酯技術指標

2.3 路面裂縫注漿施工工藝

路面裂縫注漿施工工藝如下所述：

（1）選擇I 字形布孔方式，并確定相鄰孔之間的距離為50 cm。

（2）使用直徑為20 mm 的鉆孔設備，將鉆孔垂直地鉆至基層末端40 cm 處，并在鉆孔過程中使用吸塵器清除粉塵。

（3）清孔時，使用氣槍進行孔洞清理，確保孔洞內部無殘留塵土；清孔后，將PVC 管和金屬連接管組成注漿導管，并將其插入鉆孔中夯實至露出地表5～6 cm，以確保與路面連接緊密。

（4）注漿結束后，拔出注漿導管并立即采用軟木塞封孔穩壓，防止漿液溢出。

（5）清掃路面溢出的樹脂材料，使用冷補料修復道路鉆孔的破損，恢復路面原狀。

3 注漿工藝優化

3.1 優化方案

由于道路各層粘合性能較差，注漿過程中會出現注漿液進入層間結構后并未有效修復裂痕情況，還易對道路表面層造成干擾，導致路面凸起影響注漿修復工作效果。因此，該文通過研發高壓封閉部件打入基層結構，可直接對層次性的裂縫進行灌漿修復，從而防止灌漿液直接流入層間。

通過采集巖心樣本，發現巖心樣本顯示下層的裂縫被注漿材料充分填充，有效地解決了注漿材料無法灌入下層裂縫的弊端，裂縫的修復結果明顯。

3.2 質量控制措施

（1）現場進行鉆孔過程中，必須對現場鉆孔數量，以及深度進行檢查，若不滿足要求，需進行二次鉆孔[14]。

（2）嚴格報告程序，實施監理旁站制度，施工過程中監理全程跟蹤監督[15]。

（3）注漿過程中，應對現場注漿壓力以及注漿進行實時記錄，確保壓漿整體質量滿足技術要求。

（4）質量檢驗與評定實測項目孔[16]。

具體實測項目檢測要求如表3 所示。

表3 實測項目檢測要求

4 工后評價

4.1 取芯檢測

為進一步判斷注漿修補情況，采用路面鉆孔取芯對裂縫修復情況進行驗證，在兩個注漿孔之間進行取芯或是臨近注漿孔取芯[17]。該次注漿共縱縫32 條，單車道橫縫182 條，隨機共取26 個芯樣。經統計，裂縫處的病害類型有面層裂縫、面層不密實、層間不良、基層裂縫和基層松散，取芯情況如表4 所示。從統計結果可發現，總體修復率約98.7%，裂縫修復率約96.2%。

表4 芯樣統計結果

4.2 彎沉檢測

采用彎沉儀對15 處裂縫處以及距離裂縫20 cm 處的彎沉值進行檢測。檢測結果如圖1～2 所示。從圖可以看出，裂縫處注漿后彎沉值均有所降低，裂縫處的下降幅度平均值為22.9%，裂縫旁彎沉下降幅度為17.9%，可見注漿材料填充裂縫間隙后，能夠明顯提升路面模量，有效恢復路表強度，且對裂縫附近一定范圍內的路表強度也有所提升；且當裂縫處彎沉值＜15（0.01 mm）時，彎沉變化較小，因此采用彎沉對裂縫注漿效果進行評價時，應更加關注彎沉＞15（0.01 mm）的變化情況。

圖1 裂縫處注漿前后彎沉值對比

圖2 裂縫旁20 cm 彎沉值與彎沉下降率

5 結語

該文通過對彭湖高速公路開挖式注漿修補施工工藝進行研究，并基于取芯進行工后評價，得到以下結論：

（1）經過現場實施，提出了對注漿材料的技術要求、布孔原則、現場施工工序、控制條件和注意事項等，并提出了注漿施工工藝。

（2）通過取芯檢測可知整體注漿修補裂縫效果較好，注漿材料均填充了裂縫、面層不密實、基層松散和層間不良等病害，有效恢復路面模量，提升路面結構強度，裂縫處病害的總體修復率約98.7%，裂縫修復率約96.2%。

（3）利用彎沉儀對修復效果進行檢測，發現裂縫處的下降幅度均值為22.9%，裂縫旁彎沉下降幅度為17.9%。注漿材料填充裂縫間隙后，能夠明顯提升路面模量，有效恢復路表強度，且當采用彎沉對裂縫注漿效果進行評價時，應更加關注彎沉＞15（0.01 mm）的變化情況。