基于路面結(jié)構(gòu)層存在物理機理病害的注漿抬升技術

秦倫

摘要：高聚物注漿技術在公路維修領域具有舉足輕重的地位，作為一項非開挖技術，其對維護路面原狀結(jié)構(gòu)有重要的意義。工程實踐中，以多組分高聚物材料為主，將其以注射的方式送入待維修的公路結(jié)構(gòu)內(nèi)，材料膨脹后填充結(jié)構(gòu)空隙，提高結(jié)構(gòu)的密實性，實現(xiàn)對路面的加固并且抬升修復處理。本文首先闡述高聚物注漿技術的原理，再結(jié)合工程實例，著重圍繞其在路面結(jié)構(gòu)存在裂縫、破損、分層等物理機理病害修復中的應用展開探討，闡述關鍵的作業(yè)要點，最終取得了良好的效果，為高聚物注漿抬升技術在此類工程中的應用提供技術。

關鍵詞：路面結(jié)構(gòu) ?路面病害 ?二次注漿 ?高聚物抬升

1 高聚物注漿材料的特點及相應注漿技術的特征

1.1 高聚物注漿材料的特點

隨著行業(yè)技術的發(fā)展，高聚物注漿技術的應用水平逐步提高，在路面修復中有突出的優(yōu)勢，所用的高聚物注漿材料主要具備如下特點。

（1）難溶性，通常不溶于其他溶劑。

（2）膨脹性，在應用高聚物注漿材料后，其在短時間內(nèi)發(fā)生膨脹[1-2]，通常此類材料的膨脹比可達到20∶1。

（3）穩(wěn)定性，化學性質(zhì)呈中性，對環(huán)境的適應能力較強，不易招致昆蟲，同時日常使用中鮮有發(fā)霉問題，遇一般酸堿鹽溶液時也不易發(fā)生化學反應，性能可始終保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

（4）對光較為敏感，若將高聚物注漿材料長期置于陽光下，隨著時間的延長，將有發(fā)黃、變脆的問題，但對于路面修復工作而言，通常將材料注入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，由于結(jié)構(gòu)的遮擋，基本不存在遇光現(xiàn)象，光線對材料性能的影響微乎其微。

1.2高聚物注漿技術的特征

1.2.1 高效性

在傳統(tǒng)的路面修復施工中，需要確定待處理的部位，以開挖換填的方法加以修復，其存在施工作業(yè)時間長、養(yǎng)護時間長的局限性，對現(xiàn)場的正常交通秩序帶來不同程度的干擾，易引發(fā)交通擁堵。相比之下，高聚物注漿的方法經(jīng)濟高效，無須完全封閉路面，也無須安排養(yǎng)護，經(jīng)過修復后的公路結(jié)構(gòu)可在短時間內(nèi)恢復正常通行狀態(tài)[3-4]。

1.2.2適用性

高聚物注漿是一種無損修復技術，在判斷病害的發(fā)生部位、具體程度后，以注漿的方法加以修復，若操作得當，注漿一次可修復多層，從實際應用效果來看，其在層間松散、脫空等病害的處理中均具有可行性。即便局部的注漿量不足，也可及時安排補注，此時有助于保證修復質(zhì)量。

2 高聚物注漿抬升工藝特點

注漿抬升是指施工人員注入適當?shù)臐{液，從而提升軟弱松散地基的穩(wěn)定性，優(yōu)化土體，同時可以利用材料膨脹時形成的壓力促使被抬物高度得到提升，進而有效解決路基沉降問題。待注入的漿液到達一定標準后，防滲帷幕內(nèi)的土體會被填滿漿液，此時繼續(xù)按照原先的壓力注入漿液，就會對土體造成抬升作用力，借助該作用力助推既有結(jié)構(gòu)，最終使得既有結(jié)構(gòu)得到抬升。

考慮到高聚物注漿材料不同于普通的水泥漿液材料，其在注入抬升的過程中，材料性能、注漿壓力、液囊形態(tài)、液囊內(nèi)壓力等指標均較為特殊，因此使用該材料時同樣需要修改抬升注漿工藝，應嚴格注意以下幾點內(nèi)容。

（1）液囊形成機理較為特殊：高聚物注漿材料能形成液囊封閉空間主要是因為注漿材料注入后將自動進行反應，與接觸面形成一定的粘滯阻力。所以，施工人員在注入漿液的時候，應參照抬升結(jié)構(gòu)物截面尺寸大小，為高聚物注漿材料預留適當?shù)姆磻獣r間，防止出現(xiàn)漏漿、抬升失敗等問題。

（2）抬升力大小將隨注漿壓力出現(xiàn)變化：當使用高聚物注漿材料進行施工時，考慮到材料一旦進入板底會立即出現(xiàn)反應，液態(tài)性能難以維持，難以保證注漿壓力和液囊形成壓力之間的平衡。所以，項目單位在施工時應參照抬升結(jié)構(gòu)特征，選擇最適宜的注漿壓力值，并根據(jù)施工進展實時調(diào)整注漿壓力。

（3）單孔注入漿體后形成的結(jié)構(gòu)體必須和被抬升結(jié)構(gòu)體保持一定的距離。項目單位利用高聚物注漿材料進行抬升施工時，嚴禁將高聚物注漿材料直接觸碰被抬升結(jié)構(gòu)體，但為了確保整體結(jié)構(gòu)受力均勻，必須嚴格參照設計標準安設注漿口，保證注入的漿液能夠均勻填充在結(jié)構(gòu)物下方的空隙中。

（4）安設專門的補漿孔進行補漿。為了有效防止出現(xiàn)凸臺效應，在進行高聚物抬升注漿時，不僅需要安設專門的注漿孔，還應提前準備好專門的補漿孔，借助補漿孔向內(nèi)填充適量的高聚物材料，令其與抬升結(jié)構(gòu)充分接觸在一起，保證抬升效果。因此，項目單位必須選擇能夠完全塞滿孔隙的高聚物注漿材料進行施工，且整個施工過程中應嚴格把控抬升力，避免破壞結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（5）項目單位應嚴格依照提前設定的“注-?！钡脑瓌t開展工作。考慮到高聚物注漿材料將使得結(jié)構(gòu)形成抬升作用，所以，為了避免材料一下子涌入、形成抬升作用，施工人員應選擇分批注入的方式開展施工。不僅如此，每次的注入量同樣會對液囊大小造成影響，所以施工人員還應嚴格把控每次的注入量。此外，相較于普通材料，高聚物反應速度較快、強度提升速度也更快，若是前后兩次注漿時間超出設計規(guī)定的標準，出漿口極易被第一次注入的材料所堵塞，由此可見，合理把控兩次注漿間隔的時間同樣非常關鍵。

3高聚物注漿抬升技術在工程中的應用

3.1工程概述

德州至商丘高速公路夏津至聊城段，主線起訖樁號K80+900～K143+100，全長62.128km，沿線建設大中橋梁36座。經(jīng)過多年的使用，德商高速公路總體性能較佳，各項關鍵的性能指標仍維持在合理的區(qū)間內(nèi)，但有少部分路段路面有異常，例如，橋頭跳車病害會直接對車輛通行時的平順性造成影響，嚴重時存在車輛通行安全隱患。

3.2病害的關鍵成因

橋頭部位的路面結(jié)構(gòu)存在裂縫或是有不同程度的受損，路面的完整性不足，給雨水的下滲提供了通道，可見此時的臺背部位存在空洞問題，其影響則是搭板顯現(xiàn)出下沉的跡象，車輛通行時會在橋頭出現(xiàn)跳車現(xiàn)象。此外，臺背回填料的沉降也是路基沉降重要的原因，具體體現(xiàn)在自然沉降和荷載沉降兩個方面，其會影響搭板的穩(wěn)定性，導致其下沉。6A5495B5-E340-44B6-88A8-5316746722C2

3.3病害處治難點

在針對橋頭跳車病害的處治中，常規(guī)的銑刨攤鋪和壓密注漿的綜合方案缺乏足夠的可行性，其僅能夠處治面層病害及臺背空洞，難以從根本上解決基層等部位破損的問題。對于注漿抬升技術，可應用于橋頭沉降的處治中，但若對于路面結(jié)構(gòu)存在裂縫、破損等物理機理病害的工程，施工期間將存在鼓包、跑漿等異常狀況，將直接對抬升效果造成影響。具體至本工程中，如何在短時間內(nèi)有效處治病害是本工程主要的難點，需要切實保證病害處治效果，給車輛的通行提供良好的環(huán)境，并要盡可能縮短施工時間，以免影響現(xiàn)場的正常交通秩序。

3.4病害處治方案

通過無損檢測技術的應用，在不破壞現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)的前提下掌握具體的病害類型、發(fā)生部位及程度;配套落錘式彎沉儀，通過該儀器的應用來檢測路面彎沉量，根據(jù)實測數(shù)據(jù)判斷結(jié)構(gòu)的承載性能;針對路基路面病害的檢測，還采用探地雷達的方法，再次明確病害的類型。經(jīng)過全方位的檢測后，確定公路存在的質(zhì)量問題，以特定的材料注漿填充封閉，使路面受損部位恢復至完整、穩(wěn)定的狀態(tài)，達到注漿抬升的最佳準備，再實施高聚物注漿抬升作業(yè)，達到路面平整度要求。

3.5具體的技術應用要點

3.5.1 原材料的準備

根據(jù)公路病害修復要求，準備兩種滿足質(zhì)量達標的高聚物預聚體液體原材料，分別將其裝至特定的料桶內(nèi)，運輸至現(xiàn)場以便使用。

3.5.2 病害的診斷

為準確掌握公路的病害，可采用落錘彎沉儀或探地雷達等相關方法，分段有序進行，確定各段病害的類型、發(fā)生部位及具體程度。

3.5.3 注漿前的檢測

對于待注漿的路段，用落錘式彎沉儀測定其彎沉值;在行車道右輪跡處布置測點，距離裂縫約25cm;荷載設為50kN。

3.5.4 注漿方案的設計

綜合考慮病害類型、發(fā)生程度等已經(jīng)探明的基礎信息，遵循因地制宜的原則，有針對性地組織高聚物注漿技術應用方案的設計工作。路面的類型也是重點考慮對象，若為半剛性基層，較為適宜的是基底注漿技術;若為水泥混凝土，則應用板底注漿技術;若為柔性基層，可采用加載注漿技術。路面的病害類型為確定本技術方案的主要參考對象，如路面結(jié)構(gòu)存在裂縫、破損至外露部分或接近外露或分層等現(xiàn)象，則需進行兩次注漿，第一次注漿主要針對路面結(jié)構(gòu)層病害進行填充封閉并加固，第二次注漿則主要為填充路面結(jié)構(gòu)層以下的空洞、松散部位及路面的抬升。

3.5.5 一次鉆孔

根據(jù)路面病害的檢測報告，來確定鉆孔位置及鉆進深度，用沖擊鉆在指定部位鉆孔，加強檢查與控制，要求成型孔洞的孔位誤差不超過0.05m，鉆孔應保持垂直，孔深不小于設計值。

3.5.6 注漿管的下放

以注漿作業(yè)長度為參考，確定注漿管的合適長度，用切割工具裁切，然后將管道下放到位。

3.5.7 注射帽的安裝

全面清理殘留在注射帽上的各類雜物，待其保持潔凈后安裝至注漿管的上端口，必須保證兩者穩(wěn)定結(jié)合，不可在后續(xù)的注漿施工中發(fā)生松動。

3.5.8 一次注漿

用配套夾具將注射帽和注射槍夾牢，將提前準備好的兩類特定材料經(jīng)由輸料管送至注射槍口，于該處發(fā)生混合，此時繼續(xù)推送，直至到達待處理的病害部位為止。兩類預聚體材料結(jié)合后快速發(fā)生化學反應，于短時間內(nèi)明顯膨脹并固化，實現(xiàn)對裂縫處、軟弱區(qū)和松散區(qū)的有效加固處理。

3.5.9 二次檢測

運用無損檢測技術，再次對路面結(jié)構(gòu)進行檢測，確定路面結(jié)構(gòu)不存在裂縫、破損等影響注漿抬升的病害，整個路面恢復至一個完整、穩(wěn)定的狀態(tài)，此時再進行注漿抬升，將有效避免跑漿、鼓包等現(xiàn)象。

3.5.10 二次鉆孔，注漿管的下放，注漿帽的安裝

二次鉆孔、注漿管的下放、注漿帽的安裝流程基本與前面一致，但需注意以下幾點：若采取深部注漿的方法，需將管材伸入路面結(jié)構(gòu)層以下病害部位;若采取基底注漿的方法，將管材下放至基層底部區(qū)域。簡言之，注漿管的下放部位主要根據(jù)注漿方法而定。

3.5.11 正式注射

用配套夾具將注射帽和注射槍夾牢，將提前準備好的兩類高聚物原材料經(jīng)由輸料管送至注射槍口，于該處發(fā)生混合，此時繼續(xù)推送，直至到達待處理的病害部位為止。兩類預聚體材料結(jié)合后快速發(fā)生化學反應，于短時間內(nèi)明顯膨脹并固化，促進沉陷路面的正常抬升。注漿壓力以7MPa較為合適，待實測結(jié)果顯示注漿量達到要求后隨即關閉注射槍，并保持15s，此后方可分離注射帽和注射槍。

3.5.12 注漿抬升效果的檢查

注漿后，去除無需使用的注漿帽，確定外露的注漿管并將該部分切除干凈;約15～20min后開始組織質(zhì)量檢查，具體可采用水準儀、落錘彎沉儀或探地雷達的方式完成，若實測結(jié)果顯示注漿抬升效果達標，則結(jié)束注漿作業(yè)，否則安排補注漿，直至各項指標完全滿足要求為止。需注意的是，注漿效果的檢測方法及具體檢測部位均要與注漿前相同。針對注漿前實測結(jié)果顯示彎沉值在300μm以上的點，注漿后有必要安排復測?；跍y量數(shù)據(jù)做回歸分析。

3.5.13 封孔處理

經(jīng)過全方位的封孔施工后，可以有效隔絕雨水，以免出現(xiàn)雨水侵蝕路面結(jié)構(gòu)的問題[5-6]。封孔時，材料可選用專用密封膠，在使用時對該部分材料做加熱處理，溫度控制在160～200℃，相比于路面標高，灌注密封膠的高度略微降低，若超出則將多余部分清理干凈，使其恢復平整狀態(tài)。

3.5.14 現(xiàn)場清理

經(jīng)過一系列的施工后，用笤帚和鐵刷清理作業(yè)區(qū)，然后進一步用吹風機做精細化的處理，殘留的泥水則用水槍或濕抹布擦拭干凈。

3.6病害修復效果分析

施工實測結(jié)果顯示，該高速公路的病害主要有底基層松散、面層裂縫、路面結(jié)構(gòu)層分層、土基空洞、密實度不足等，在采用高聚物兩次注漿抬升的處理方案后，現(xiàn)場無跑漿、鼓包等現(xiàn)象的發(fā)生，并應用水準儀、彎沉儀、地質(zhì)雷達多種方法做全面的檢測，各類病害均得到有效的處理，路面平整度達到要求，避免了跳車現(xiàn)象，原本的松散材料在高聚物的作用下固結(jié)為完整的、穩(wěn)定的整體，路基整體強度提高，較之于注漿前，測點彎沉的平均值下降54%，表明高聚物兩次注漿技術在路面結(jié)構(gòu)層存在裂縫、破損、分層等病害的橋頭跳車抬升處理中切實可行。從后續(xù)2個月的跟蹤觀察結(jié)果看，處理部位無明顯沉降現(xiàn)象，能夠滿足車輛的安全通行要求。注漿抬升施工歷時1 d，相比于開挖換填、壓密注漿等傳統(tǒng)方法，節(jié)省工期70%以上，節(jié)省投資30%以上，經(jīng)濟效益顯著。

4 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)階段的公路病害修復工作中，高聚物兩次注漿快速抬升技術在處治路面結(jié)構(gòu)層存在裂縫、破損、分層等病害的橋頭跳車抬升處理中有著效率高、效果好、操作便捷等優(yōu)勢，經(jīng)過處理后的公路可恢復正常狀態(tài)。作為工程技術人員，應高度重視高聚物兩次注漿快速抬升修復技術，根據(jù)實際條件合理應用，發(fā)揮出其在公路修復領域的應用價值。

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