灌漿技術在公路路面病害治理中的運用

【摘 要】灌漿技術作為一項成熟的處治技術，已經被眾多的公路工程養護者所接受所認同，隨著設備的不斷更新，材料的不斷開發，這項技術也將得到不斷地改良、完善，其應用前景仍然十分廣闊。

【關鍵詞】灌漿；公路；處治

灌漿技術作為一項成熟的處治技術，已經被眾多的公路工程養護者所接受所認同，常常用它來處治公路營運期所存在的橋頭跳車、面板脫空等病害。由于其操作簡便，處治效果明顯，因此，在公路路面大修工程中至今仍然能保存著一定的技術地位。隨著設備的不斷更新、材料的不斷開發，這項技術也將得到不斷地改良、完善，其應用前景仍然十分廣闊。

1. 水泥混凝土面板唧泥、脫空現象的主要原因

（1）水泥混凝土路面在我國公路網構成中占有較大比重，它具有強度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長等優點。但水泥混凝土路面接縫較多，對超載較為敏感，易發生脫空、唧泥、裂縫等先期病害，從而導致路面的破損。

（2）唧泥和脫空病害的產生有其內在因素和外界因素：內在因素是基層本身的質量、組成以及混凝土面板接縫狀況；外界因素則是汽車荷載和氣候變化。水泥混凝土路面在重車荷載的反復作用下，板下基（墊）層將產生累積塑性變形，使混凝土板的局部范圍不再與基層保持連續接觸，于是水泥混凝土路面板底與基（墊）層之間將出現微小的空隙，即出現了板下局部脫空，或稱為原始脫空區。同時溫度、濕度的變化，以及板內溫度的非線形分布，引起板向上或向下的翹曲，加速了板與基礎之間的分離，形成板底脫空。脫空的出現又為水的浸入創造了條件，當路面接縫或裂縫養護不及時時，雨水從破損處侵入基層，滲入的水將在板下形成積水（自由水）。積水與基層材料中的細料形成泥漿，并沿面板接縫縫隙處噴濺出來，形成唧泥。唧泥的出現進一步加劇了板底的脫空。這樣周而復始，惡性循環，最終導致路面的損壞。

2. 脫空板確定

2.1 脫空板確定方法。

我國交通部行業標準《公路水泥混凝土路面養護技術規范》（JTJ073.1-2001）（以下簡稱《規范》）中明確規定水泥混凝土面板脫空位置的確定可采用彎沉測定法。

2.2 檢測方法。

我市某公路試驗段為一級公路，建于1996年，設計板厚24cm。主要采用彎沉指標來確定脫空板。首先選取水泥混凝土面板荷載最不利作用位置作為檢測點，宜選取橫縫及縱縫附近的點。采用兩臺5.4m長桿彎沉儀及BZZ-100標準軸載（后軸軸載為10t）測定車。檢測點分主點、副點。主點位于板橫縫前10cm，加卸載。副點在橫縫后10cm，無荷載（正常行車方向為前）。將一臺彎沉儀置于主點，即測定車的輪隙中間；另一臺彎沉儀置于副點處。分別測定主、副點彎沉（按前進方向右輪測試）。右輪處于縱縫30cm左右。在《美國路面修復手冊》中規定，凡彎沉值超過0.635mm的應確定為板塊脫空。根據我國公路修建狀況和檢測儀器的實際情況，有關專家推薦凡彎沉值超過0.2mm的應確定為面板脫空（詳見規范）。在本實驗路段，采用雙指標控制，即主點彎沉大于0.2mm或差異彎沉（主點——副點）大于0.06mm的均認為板底可能出現脫空現象。

3. 加固機理

在現有混凝土路面設計理論中，我們把混凝土板看作是小撓度彈性薄板，其假定條件是面板與地基間完全接觸（不脫空）。同時混凝土板是一種準脆性材料，抗壓強度高、抗彎拉性能差。在正常情況下，面板均勻支承時，無論荷載作用位置，應力都較小。而一旦脫空，板角處由于基礎支撐的喪失處于懸臂狀態，板內將產生過大的應力、剪力，混凝土板很快達到極限壽命。水泥混凝土面板灌漿是通過注漿管，施加一定壓力將漿液均勻注入板底空隙、板下基（墊）層中，以充填、滲透、擠密等方式，趕走板底、基層裂隙中的積水、空氣后占據其位置，經人工控制一段時間后，漿液將原來的松散顆粒或裂隙膠結為整體，形成一個良好的“結石體”。灌漿改善了板底原有受力狀態，恢復板體與地基的連續性。達到加固基礎，治理病害的目的。

3.1 漿液材料基本要求。

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7.07×7.07×7.07cm立方體試件，標準養護7d，其抗壓強度應到5MPa以上。漿體應具有良好的可泵性、和易性、保水性，漿體過稠不能均勻布滿板底空隙，漿體過稀，干縮性大。在施工中，為防止漿體的干縮，漿液中宜摻加一定量膨脹劑。流動度是影響可灌性的主要因素，一般流動度越高，可灌性就越好。由于在現行規范中未對此做明確規定，參照預制梁板壓漿施工經驗，采用水泥漿稠度試驗漏斗（體積1725ml±5ml），以漿體自由全部流完的時間作為流動度來控制（詳見《公路橋涵施工技術規范》JTJ041-2000附錄G-11）。其中，在室溫條件下，純水的流出時間為8s（室內試驗結果）。水泥凈漿不管摻或不摻減水劑，其流動性都比相同條件下水泥粉煤灰漿體的流動性要好。因此，可以看出，二級粉煤灰單位體積的需水量要大于水泥。對于不摻減水劑的水泥凈漿，其流動度不應小于16s；摻減水劑的漿體可減小到12s；流動度最大應不大于26s。在施工中，漿體流動度不宜過小，控制在20～30s之間較好。否則會產生泌水現象。

3.2 試驗資料。

在相同水灰比情況下，流動性隨著水泥與粉煤灰的比例產生變化。同時，粉煤灰比例也影響水泥漿的后

期強度。在相同條件下，水灰比越大，則漿體的強度會逐漸降低，因此，不宜采用過大的水灰比；根據上述試驗結果，在施工中采用的漿液配比為：水泥：粉煤灰：水：早強劑=1：0.5：0.7+0.5%。在取得大流動性的前提下，保證了漿液的強度。

3.3 灌漿技術的實施。

孔位布設一般為3～5孔，應根據混凝土面板尺寸、裂縫狀況以及灌漿機械等確定。灌漿孔大小應和灌注嘴大小一致，一般為5cm左右。灌漿順序從沉降量大的地方開始，由遠到近，由大到小。灌漿壓力的控制應視混凝土板的損壞及脫空情況具體確定。當漿液從接縫處或另一注漿孔冒出，就可認為完成該孔注漿，即停止注漿，迅速移至另一注孔繼續作業。壓力一般控制在1～4MPa之間，并停留3～5min，效果較好。

3.4 灌漿效果評定。

灌漿后，應在7d齡期后，再次測量主點彎沉值和副點彎沉值。當主點或差異彎沉值均低于設計要求值時，可認為灌漿效果已經達到。灌漿前數值均大于控制指標，認為板底出現脫空，需灌漿處治。經檢測可看出，原混凝土面板通過灌漿提高了板底承載力。

4. 結論

4.1 產生脫空板的原因有：填縫料的失效，水的浸入，基層材料中的細集料。因此，必須加強接縫的養護，及時疏導路面積水，來預防防治路面先期病害。在基（墊）層施工中，應嚴格控制混合料中的細集料含量。

4.2 大多數破損板本身的質量良好，病害主要是由于下承層造成的。有關資料建議灌漿鉆孔深度一般為混凝土板底3～5cm，根據施工經驗，鉆孔深度應穿透基層達到墊層中。傳統的“換板”只能改善板本身狀態，而板下灌漿通過灌漿壓力可把漿液滲透到相鄰混凝土板下，起到灌漿一塊板加固幾塊板的作用。

4.3 灌漿技術作為一種新型的加固技術，可廣泛地使用到公路施工其他方面，如：高速公路橋頭跳車、軟土地基處理、機場路加固等。而且由于其處治質量主要控制指標——彎沉與舊板加鋪瀝青混凝土面層的設計指標相吻合，具有一定科學性，所以也適用于舊板加罩瀝青面層的舊板加固中。

4.4 要治理水泥混凝土路面的唧泥、脫殼等病害，延長水泥混凝土路面的使用周期，提高投資效益，需要設計、施工、養護管理各方主體各負其責，分頭把關，按照行業規范標準，結合工程實際，嚴格履行各自職能，相信這一頑疾一定會得到根治。

參考文獻

［1］ 張登良，王哲人.水泥混凝土路面［M］.北京：人民交通出版社，1998.

［2］ 呂偉民，嚴家汲.水泥混凝土路面再生技術［M］.北京：人民交通出版社，1989.