基于高聚物注漿技術(shù)的水泥混凝土道路維修研究

[摘要]為進(jìn)一步提高水泥混凝土道路的可靠性和穩(wěn)定性，降低事故發(fā)生率，本文以吉林省松原市繞城高速公路寧江站到前郭站的水泥混凝土道路工程為例，利用高聚物注漿技術(shù)對(duì)其進(jìn)行維修與加固，并借助當(dāng)前最先進(jìn)的路面強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)設(shè)備FWD對(duì)注漿前后目標(biāo)道路的彎沉予以檢測(cè)，結(jié)果表明，在經(jīng)過(guò)高聚物注漿處理后，道路的彎沉值大幅縮減，表明高聚物注漿技術(shù)在水泥混凝土道路維修領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用價(jià)值，值得進(jìn)一步推廣。

[關(guān)鍵詞]高聚物注漿技術(shù)；水泥混凝土道路；彎沉值

對(duì)水泥混凝土道路進(jìn)行分析可知，其具有耐久度高、強(qiáng)度高和剛度大等特點(diǎn)，故被廣泛應(yīng)用于高等級(jí)公路路面建設(shè)當(dāng)中，但因受到外部環(huán)境因素的影響，在投入使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)沉陷、裂縫等相關(guān)病害，而既有的基于壓漿技術(shù)的修復(fù)因受泥漿膨脹力較小的影響而難以達(dá)到理想效果。因此，本文從高聚物注漿的層面出發(fā)，試圖以該技術(shù)形成對(duì)水泥混凝土道路維修工作的有效支持，以期為提高道路強(qiáng)度和穩(wěn)定性提供可靠的技術(shù)保障。

1、高聚物注漿技術(shù)原理與特點(diǎn)

高聚物注漿的原理為，以1：1的配比將高聚物材料注入到地基當(dāng)中，從而使兩種材料在混合后發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而迅速膨脹并生成泡沫樁固體，以達(dá)到填充脫空與加固地基的目的。本文使用的高聚物為聚氨酯泡沫高聚物，其具有以下幾方面的特點(diǎn)：（1）輕質(zhì)與高膨脹性，物質(zhì)反應(yīng)后生成的聚氯酯泡沫自重較輕，密度通常水泥漿或是瀝青材料的9%，對(duì)已發(fā)生病害的道路所施加的負(fù)荷較小，同時(shí)，其自由膨脹比高達(dá)15：1，能夠充分填充脫空與裂縫并將周?chē)橘|(zhì)進(jìn)行壓密；（2）施工速度塊，此類高聚物化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間速度極快，通常在注漿后的15min內(nèi)便能夠達(dá)到90%的正?？箟簭?qiáng)度，在提高施工效率的同時(shí)，也將施工對(duì)交通的影響降至最低。

2、高聚物注漿技術(shù)在水泥混凝土道路維修中的實(shí)際應(yīng)用

2.1工程概述

吉林省松原市繞城高速公路于2016年10月底實(shí)現(xiàn)通車(chē)，其寧江站到前郭站的道路性質(zhì)為水泥混凝土路面，隨著建成后交通量的迅速增長(zhǎng)，使得既有路基強(qiáng)度與基層結(jié)構(gòu)難以與其日益增長(zhǎng)的交通載荷相適應(yīng)，從而出現(xiàn)了裂縫、沉陷等病害。針對(duì)該路段道路的此種病害，本文以單高聚物注漿技術(shù)對(duì)其予以維修。

2.2注漿方案

首先，給出基于FWD的高聚物注漿技術(shù)的一般方案：（1）利用FWD檢目標(biāo)路段的彎沉值；（2）結(jié)合彎沉值檢測(cè)結(jié)果對(duì)目標(biāo)路段維修的具體位置予以確定；（3）開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)的注漿施工，即測(cè)量定點(diǎn)、鉆孔、注漿頭安置與現(xiàn)場(chǎng)清理；（4）以FWD對(duì)高聚物注漿后的目標(biāo)路段彎沉值進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)注漿效果進(jìn)行評(píng)估，對(duì)于未達(dá)到要求的進(jìn)行二次注漿，直到全部測(cè)點(diǎn)均滿足要求為止。

其次，對(duì)本文目標(biāo)路段的高聚物注漿維護(hù)方案予以分析。在對(duì)目標(biāo)路段的病害情況具備一定了解的基礎(chǔ)上，將FWD的荷載設(shè)置為10t，并檢測(cè)所需注漿路段的彎沉值，將測(cè)點(diǎn)位置設(shè)置為各板的左板角距板邊0.35m處，若當(dāng)前道路存在裂縫、沉陷等病害，則在距裂縫0.35m處進(jìn)行彎沉值的測(cè)量。注漿孔的確定方法為，沿行車(chē)方向的，橫、縱間距分別為1.30m和1.50m，在遇到路面裂縫時(shí)，則在裂縫兩側(cè)0.35m處分別增加兩注漿孔并交叉布置。在設(shè)置注漿孔過(guò)程中，應(yīng)以附近測(cè)點(diǎn)的彎沉值與鉆孔過(guò)程中鉆出土粒的干濕情況確定出相應(yīng)的注漿孔深度，確保注漿孔底層深度在墊層或是墊層同路基交界面之下，通常情況下，鉆至土粒明顯變濕為止。利用這一方法對(duì)目標(biāo)路段進(jìn)行主將孔鉆孔，實(shí)際注漿孔深度為0.55m。

注漿孔鉆孔結(jié)束后，將注漿頭安置其中，為提高注漿的穩(wěn)定性與操作精度，避免注漿過(guò)程中混凝土面板被抬升，可將標(biāo)尺置于注漿孔附近，并以激光水準(zhǔn)儀對(duì)路面高度的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。注漿量達(dá)到要求的判定標(biāo)準(zhǔn)為，標(biāo)尺處地面出現(xiàn)微顫或有少量漿體冒出路面，此時(shí)，停止注漿并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理，借助路面強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)注漿后目標(biāo)路段的彎沉值。

2.3效果分析

以目標(biāo)路段單FWD的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)其水泥混凝土路面左右半幅車(chē)道在高聚物注漿前后的彎沉量對(duì)比圖進(jìn)行繪制，分別如圖1和圖2所示。由圖1和圖2可知，在高聚物注漿后，目標(biāo)路段左半幅正常車(chē)道路面的彎沉值大幅下降，且彎沉值的具體變化量同檢測(cè)點(diǎn)在注漿前的彎沉值相關(guān)。以圖1左半幅正常車(chē)道的51號(hào)測(cè)點(diǎn)為例，其在高聚物注漿前后的彎沉值分別為951和202，降低了78.7%，而在27號(hào)測(cè)點(diǎn)處，高聚物注漿前后的彎沉值分別為110和103，彎沉值降低量?jī)H為6.3%。可見(jiàn)，注漿前，彎沉值越高的測(cè)點(diǎn)處，其在注漿后的維修效果就越好。此外，在高聚物注漿前后，目標(biāo)道路彎沉值的離散性也大幅減小，其中，正常車(chē)道注漿前后的彎沉值分別為135-1239urn和99-263um之間，而加寬車(chē)道注漿前后的彎沉值則分別為104-929urn和102-519um之間。需要說(shuō)明的是，在高聚物注漿后，左半幅加寬車(chē)道44號(hào)測(cè)點(diǎn)的彎沉值反而高于注漿前該點(diǎn)路面的彎沉值，即由注漿前的505上升至注漿后的515，產(chǎn)生此種情況的原因可能是在施工過(guò)程中，因施工人員疏忽，使得注漿量未達(dá)到要求，使得高聚物在發(fā)生反應(yīng)后密度過(guò)小，所產(chǎn)生的膨脹力無(wú)法克服鉆孔過(guò)程中對(duì)附近土體的擾動(dòng)作用。針對(duì)此種情況，應(yīng)對(duì)該測(cè)點(diǎn)進(jìn)行二次注漿，相關(guān)操作同上，以確保注漿后該測(cè)點(diǎn)的道路維修效果。

結(jié)論：

本文通過(guò)對(duì)高聚物注漿技術(shù)的原理與特點(diǎn)進(jìn)行闡述和分析，進(jìn)而以吉林省松原市繞城高速公路水泥混凝土路面為例，對(duì)高聚物注漿技術(shù)在其道路維修中的實(shí)際應(yīng)用展開(kāi)了深入研究。研究結(jié)果表明，高聚物注漿技術(shù)在水泥混凝土道路維修中的應(yīng)用能夠有效提高道路維修效果，確保道路質(zhì)量，具有良好的推廣和使用價(jià)值。未來(lái)，還需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)在水泥混凝土道路維修中的應(yīng)用，為提高混凝土道路的可靠性、穩(wěn)定性和促進(jìn)國(guó)家公路交通事業(yè)的安全、穩(wěn)定發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。