水泥混凝土路面預(yù)制拼裝路面板底后處理研究

繆建國(guó)

【摘 要】本文首先講述了板底脫空原因分析，接著說明了檢測(cè)方法，然后介紹了注漿加固技術(shù)施工，最后介紹了板底封堵施工工藝。

【關(guān)鍵詞】水泥混凝土路面；預(yù)制拼裝路面；板底后處理

一、前言

水泥混凝土?xí)r較為常用的路面，它有著強(qiáng)度高，剛度大，板體性強(qiáng)以及耐久性好的優(yōu)點(diǎn)。預(yù)制拼裝路面優(yōu)勢(shì)會(huì)出現(xiàn)局部空洞的現(xiàn)象，這時(shí)就需要對(duì)這些現(xiàn)象進(jìn)行處理。

二、板底脫空原因分析

水泥混凝土屬于剛性路面，板體剛度較大，在使用過程中面板底部會(huì)出現(xiàn)不同程度脫空，大量實(shí)踐也已表明：板底脫空是水泥混凝土路面的一種客觀存在，其形成原因主要包括以下4個(gè)方面。

1、板底材料的塑性變形

由于使用年限的不斷增加，交通量的增大，水泥混凝土板底材料會(huì)出現(xiàn)一定的塑性變形，荷載駛離后，這部分塑性變形不能完全恢復(fù)，將長(zhǎng)期存留于基層和土基中，形成局部支撐條件弱化或脫空。同時(shí)，由于材料和施工的非均勻性，塑形變形的評(píng)估更多具有不可預(yù)測(cè)性。

2、雨水的沖刷和泵吸

水分通過水泥混凝土路面的接縫或裂縫滲入路面內(nèi)部，到達(dá)基層的弱化部位和脫空處，在行車荷載作用下，沖刷基層材料，惡化板底的支撐條件，增大脫空面積。同時(shí)，由于車輪的動(dòng)載效應(yīng)，水分將攜帶著基層顆粒材料從面板的接縫和裂縫處被擠出，形成唧泥，進(jìn)一步加劇了板底脫空。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)

因水泥混凝土材料的熱脹冷縮特性及施工需要，水泥混凝土路面接縫較多（縮縫、脹縫及縱縫等），這為雨水的侵入提供了便捷通道，是致使路面損壞的誘導(dǎo)因素。并且伴隨接縫處密封材料因多種原因而喪失正常功能，更是大大降低了其有效抵抗雨水侵入的能力，成為水泥混凝土路面抵抗外界條件的薄弱環(huán)節(jié)。

4、養(yǎng)護(hù)和維修不及時(shí)

伴隨路基及基層的塑性變形、水分的沖刷和淘空及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的先天不足，水泥混凝土路面在使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)板底脫空的先兆，如相鄰板錯(cuò)臺(tái)、細(xì)微裂縫及雨天過后的唧泥等癥狀，如及時(shí)養(yǎng)護(hù)維修，可有效控制其損壞程度。而當(dāng)前缺乏系統(tǒng)有效的板底脫空甄別手段和處治技術(shù)，致使路面未能得到及時(shí)養(yǎng)護(hù)和維修，導(dǎo)致水泥混凝土路面的使用壽命顯著縮短。

三、檢測(cè)方法

1、人工判定法

目前，在某些特定的情況下，技術(shù)人員只能憑經(jīng)驗(yàn)來大致判定水泥混凝土板的脫空狀況。非施工期間水泥混凝土板的裂縫、斷板以及較大的破碎板塊，可以通過相鄰板塊之間的錯(cuò)臺(tái)、路面唧泥、車輛行駛通過水泥混凝土板塊發(fā)出的聲音來來判斷是否脫空。但是，一些看起來既沒有裂縫又沒有破碎的板塊，其板底仍可能存在脫空，這種脫空判別起來比較困難，人工判定就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求了。且人工判定法受影響因素太多，一般用來對(duì)某些路段的損壞情況進(jìn)行初步判斷或作為其他檢測(cè)方法的輔助手段來進(jìn)行。

2、貝克曼梁式彎沉儀對(duì)水泥混凝土板脫空評(píng)定

貝克曼梁式彎沉儀是由美國(guó)A.C.Benke1man于1953年發(fā)明，并應(yīng)用于AASTO試驗(yàn)路，后來作為補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)與施工時(shí)彎沉檢驗(yàn)的手段，在全世界得到了廣泛的應(yīng)用。貝克曼梁式彎沉儀由貝克曼梁、百分表及支架組成。貝克曼梁由合金鋁制成，上有水準(zhǔn)泡，前臂（接觸路面）與后臂（裝百分表）長(zhǎng)度比為2∶1。它的主要部件是一根量測(cè)桿，它鉸接在一根有三點(diǎn)支座的基礎(chǔ)梁上，測(cè)桿一端的彎沉值，用置于測(cè)桿另一端的百分表或千分表來量測(cè)。

3、FWD檢測(cè)方法

FWD通過計(jì)算機(jī)控制下的液壓系統(tǒng)提升并下落重錘，對(duì)路面施加脈沖荷載。荷載的大小通過改變重錘和提升高度可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)調(diào)整，并通過剛性圓盤作用到路面上，路面的變形由5～9個(gè)傳感器測(cè)定。FWD具有精度高、能較好模擬行車荷載的動(dòng)力作用等特點(diǎn)，其提供的時(shí)程數(shù)據(jù)中含有豐富的路面強(qiáng)度信息和結(jié)構(gòu)層內(nèi)部信息，但其數(shù)值分析技術(shù)有待進(jìn)一步發(fā)展。從國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的分析結(jié)論看來，F(xiàn)WD實(shí)測(cè)彎沉盆在脫空的檢測(cè)方面表現(xiàn)出了一定的希望，但對(duì)板底脫空定量判斷方面目前還缺少有效的評(píng)定方法。

4、探地雷達(dá)

探地雷達(dá)由主機(jī)、天線和配套軟件等幾部分組成，根據(jù)電磁波在介質(zhì)中的傳播特性，發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻脈沖電磁波，當(dāng)遇到地下不均勻體時(shí)會(huì)反射一部分電磁波，其反射系數(shù)主要取決于介質(zhì)的介電常數(shù)，雷達(dá)主機(jī)通過對(duì)此部分的反射波進(jìn)行適時(shí)接收和處理，達(dá)到探測(cè)識(shí)別地下目標(biāo)物的目的。

四、注漿加固技術(shù)施工

1、注漿加固原理

由于水泥混凝土板抗壓能力強(qiáng)，抗彎、抗剪能力差，正常情況下，面板均勻受壓，應(yīng)力較小；若是板底脫空，在荷載的作用下，混凝土板就會(huì)產(chǎn)生較大彎矩及剪應(yīng)力，混凝土板就會(huì)被拉裂；地基注漿加固技術(shù)是用液壓、氣壓或電化學(xué)原理通過注漿管把漿液均勻地注入土層中，填充、滲透和擠密驅(qū)走土顆粒間的水分和氣體，并填充、硬化后將土顆粒成一個(gè)整體形成一個(gè)強(qiáng)度大、壓縮性低、抗?jié)B性高和穩(wěn)定性良好的新的土體，注漿改善了板底原有受力狀態(tài)，恢復(fù)板體與地基的連續(xù)性，達(dá)到加固基礎(chǔ)、治理病害的目的。注漿加固技術(shù)目前已廣泛用于鐵路和公路路基加固、暗挖隧道土體加固、市政管線頂進(jìn)加固等方面。

2、注漿加固施工

以京廣高鐵定州東保養(yǎng)點(diǎn)院內(nèi)水泥混凝土道路為例，院內(nèi)多為回填土，由于前期施工過程中質(zhì)量控制不嚴(yán)，造成基底密實(shí)度不足，同時(shí)由于雨水浸泡，使之道路下面基底沉降嚴(yán)重，造成混凝土板下脫空嚴(yán)重，混凝土路面無法承受荷載產(chǎn)生的的豎向剪力，易導(dǎo)致路面破損，需采用注漿加固技術(shù)對(duì)其進(jìn)行加固。

（一）、漿液材質(zhì)配制

常用的水泥漿材料包括：水泥、粉煤灰、水、外加劑等。將漿體制成7.07cm×7.07cm×7.07cm立方體試件，養(yǎng)護(hù)7d后，使其抗壓強(qiáng)度達(dá)到5MPa以上，制成的漿體應(yīng)具有良好的可泵性、和易性、保水性。

本工程注漿采用純水泥漿灌注，漿液拌制采用水泥凈漿攪拌桶拌制。漿液拌制配合比初步確定為水泥：水=1：0.45。

（二）、注漿施工

注漿孔位布設(shè)應(yīng)根據(jù)路面板的大小、下沉量大小、裂縫狀況以及注漿機(jī)械、注漿壓力來確定，一般為3～5孔，注漿孔大小應(yīng)和注漿嘴大小一致，一般為5cm左右。灌注機(jī)械可用壓力灌漿機(jī)或壓漿泵。灌漿順序應(yīng)從沉陷量大的地方開始，由遠(yuǎn)到近，由大到小。灌漿壓力的控制應(yīng)視混凝土板的損壞及脫空情況具體確定。當(dāng)漿液從接縫處或另一注漿孔冒出，就可認(rèn)為完成該孔注漿，即停止注漿，迅速移至另一注孔繼續(xù)作業(yè)。待漿體抗壓強(qiáng)度達(dá)到3MPa時(shí)，用水泥砂漿堵孔，進(jìn)行漿液養(yǎng)護(hù)（一般為7天），達(dá)到強(qiáng)度后即可開放交通。

（三）、注漿效果評(píng)價(jià)

注漿成果的好壞直接關(guān)系到混凝土板塊的使用壽命和施工的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)注漿成果的檢測(cè)可采用如下幾種方式進(jìn)行。一是直觀觀察壓漿前后重型車輛通過脫空板時(shí)的運(yùn)動(dòng)位移情況（限于壓漿前有明顯垂直位移的板塊），壓漿前后對(duì)比相當(dāng)明顯，板的翹動(dòng)、震動(dòng)幅度明顯降低，垂直位移大幅度減??；二是鉆孔取芯檢查灰漿充填情況；三是可以采用貝克曼梁測(cè)彎沉法對(duì)壓漿板逐塊檢測(cè)板四角彎沉值。

3、注漿加固技術(shù)存在的問題

采用注漿技術(shù)處治板底脫空是一種新型的處理措施，但目前還存在一些問題：注漿處理脫空、斷板、錯(cuò)臺(tái)、沉陷等病害具有一定的效果，但通車實(shí)踐表明，壓漿處理過的板塊會(huì)產(chǎn)生新的以封孔為核心的放射狀裂縫，在抬升錯(cuò)臺(tái)、沉陷板塊時(shí)，會(huì)產(chǎn)生板角翹曲的現(xiàn)象。

由于壓漿漿液分布不密實(shí)，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中點(diǎn)，形成桌腿式支撐和新的空隙。

五、板底封堵施工工藝

1、設(shè)備配置

在選取灌漿設(shè)備時(shí)，一定要遵循相互配套的原則，經(jīng)比選后所采用設(shè)備及其功能：取芯機(jī)、與其配套的發(fā)電機(jī)、制漿機(jī)及儲(chǔ)漿罐、注漿泵、發(fā)電機(jī)組和運(yùn)水車輛。此外，還要配有各種必要的軟管、強(qiáng)制斷流器和旁通、帶保護(hù)的壓力計(jì)、膠塞、沖刷鉆孔用的工具、鉆孔用鋼釬和鑿子等。各設(shè)備的布置主要以圍繞壓漿施工的制漿、攪漿、灌漿3大主要工序順利協(xié)調(diào)展開為原則。

2、注漿鉆孔布置施工

注漿孔布設(shè)應(yīng)根據(jù)路面板的尺寸、下沉量大小、裂縫狀況以及灌漿機(jī)械確定。在路面上打孔，空的大小應(yīng)和灌注嘴的大小一致，一般為50mm左右，灌漿孔與面板邊的距離不應(yīng)小于0.5m。在一塊板上，灌漿孔的數(shù)量一般為5個(gè)，也可根據(jù)情況確定，布孔多，灌漿效果好，但不經(jīng)濟(jì)，且對(duì)路面板造成過多損害；孔少灌漿效果不夠好。

3、制漿

漿液配制的關(guān)鍵是如何確定漿液的配合比。配合比要求能保證漿液在注漿時(shí)有較好的流動(dòng)度、較快的固結(jié)速度以及漿液在凝固后具有較高的彎拉強(qiáng)度和較小的體積收縮?？赏ㄟ^室內(nèi)試驗(yàn)確定漿液的最佳配合比。板底脫空灌漿材料，宜選擇流動(dòng)性高，具有一定微膨脹能力的水泥砂漿或水泥漿。主要技術(shù)性能應(yīng)達(dá)到如下要求：

①具有自流淌密實(shí)性。

②早期具有一定微膨脹性能，砂漿14天水養(yǎng)護(hù)膨脹率大于0.02%。

③凝結(jié)時(shí)間適中，初凝時(shí)間不早于2h，終凝時(shí)間不超過3.5h。

④早強(qiáng)好，12h抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到3.5MPa。

4、壓漿

壓漿工序由注漿泵完成。注漿泵從儲(chǔ)漿罐中吸取漿液，經(jīng)過泵壓后經(jīng)高壓膠管注入水泥混凝土板底。壓力控制在0.3～0.8MPa，并以0.3MPa恒壓持續(xù)約5min。當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，停止壓漿：

①漿液不斷從混凝土板接縫或相鄰注漿孔中冒出。

②灌漿泵泵壓持續(xù)上升超過2.5MPa。

③路面板在灌漿時(shí)上升達(dá)2mm。

每孔都要灌漿。漿體在使用前和壓注過程中應(yīng)經(jīng)常攪動(dòng)以防沉淀。每隔約30min要用清水洗泵，以防堵塞。為補(bǔ)齊漿液滲入基層所產(chǎn)生的空隙，1～2h后需對(duì)注漿孔進(jìn)行二次補(bǔ)漿。

5、養(yǎng)生

壓漿工作完成后需連續(xù)控制交通至少3天，以利于漿液凝固、強(qiáng)度的增強(qiáng)，保證封堵效果。

6、封孔清場(chǎng)

灌漿封堵結(jié)束后，清除各種散落的混凝土、濺落到路面上的砂漿。殘留在路面或路肩頂面上的砂漿要趁其尚未粘在面層上及時(shí)掃掉，并用水沖刷，以免留下斑漬，灌漿后應(yīng)避免車輛通過灌漿區(qū)。

7、封堵效果檢測(cè)

灌漿28天后，應(yīng)對(duì)封堵的水泥混凝土進(jìn)行封堵效果檢測(cè)，如檢測(cè)存在問題，封堵效果不理想，須重新封堵。

六.結(jié)束語

本文分析了板底脫空的原因，并講述了判別的方法，并且講述了處理脫空的方法。

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