水泥路面脫空壓漿預防性養護技術

楊建峰

（洛陽市農村公路管理處，河南 洛陽 471000）

0 前言

某高速公路路面結構為30cm PCC+蠟質隔離層或1cm稀漿封層+20cm貧混凝土基層+18cm水泥穩定碎石層+15cm級配碎石，面板的橫縫設置傳力桿（Φ30光圓鋼筋）、縱縫設置拉桿（Φ16螺紋鋼筋）。

路面建成通車后不久，部分段落路面就出現縱向開裂，特別是南下方向（右幅），此段路面在2009年全線高速通車至計重收費前裂縫發展迅速。

2012年3月開始對K66+200~K78+000段（南下方向）進行注漿，到2012年5月底完成該段注漿。注漿后的觀測結果表明：注漿后的裂縫基本沒有增長，效果明顯。

本文全面系統地總結該高速路面開裂的原因，注漿的材料和施工工藝，匯總并比對注漿前后的檢測數據，最后得到結論和一些建議，供其他工程參考。

1 路面開裂的原因分析

1.1 結構層脫空

1）路基不均勻沉降時級配碎石墊層也一同沉降，但半剛性水泥穩定層或貧混凝土基層較難以均勻下沉，造成水泥穩定層與墊層之間局部存在脫空；

2）由于部分貧混凝土層與水泥穩定碎石底基層下沉不完全同步，造成水泥穩定層與貧混凝土基層之間也存在局部脫空；

3）水泥混凝土面層由于拉桿、傳力桿、剛性護欄等限制了面板的下沉，造成基層與面層之間存在脫空；

4）部分路段縱向施工縫與伸縮縫填縫料的開裂與脫落，導致雨水進入面板下，在車輛荷載的作用下不斷沖刷，形成基層與面層之間的脫空。

1.2 縱向切縫后裂縫未貫穿

大多段落的行車道與硬路肩縱向切縫未斷透，從而行車道和硬路肩形成一塊超寬板，車輛通行后，在大寬板的中間位置縱向開裂。

1.3車輛荷載（特別是超載）沖擊和振動

重載和超載車輛主要行駛在行車道上，在車輛的沖擊和振動作用下行車道面板逐漸下沉，造成行車道與超車道錯臺、行車道和硬路肩錯臺，當錯臺量大于某一限定值后，路面出現開裂，開裂后面板表現形式多為V字型結構，裂縫的表現為上窄下寬。

1.4 脹縫失效后形成的熱壓應力

由于原施工單位選用的脹縫板的伸縮性能較差，在夏季溫度較高時，脹縫板受壓、但變形量很小，板塊膨脹未能得到釋放而形成膨脹應力，該應力直接作用在板塊中軸上（即熱壓應力），在車輛垂直荷載作用下，造成板塊的縱向開裂，此表現形式為夏季路面的開裂增加速度較大。

2 路面淺層注漿

由于路面結構層內均存在一定量的脫空，脫空注漿是增強路面強度，防止其斷裂的主要方法。關鍵的問題就是注漿深度、注漿孔布設位置、注漿材料和注漿工藝。具體內容如下：

2.1 注漿板塊

注漿板塊：對于開裂的板塊，必須進行注漿；對于未開裂的板塊，需通過彎沉、觀測唧泥、錯臺，同時結合連續敲擊拖輪檢測結果，確定是否注漿；

2.2 注漿材

1）復合外加劑優選和摻配

在確定試驗基準水灰比為0.35后，使用復合外加劑A、復合外加劑B、復合外加劑C，按照2%摻量進行對比試驗，旨在得到不泌水、稠度好、微膨脹、可施工時間盡可能長等優點的復合外加劑。試驗結果顯示：

1）流動性：拌制過程中外加劑A漿體流動性能顯著；外加劑B在漿體的拌制過程中流動性能特別明顯，漿體特別稀，猶如水狀，無粘稠感；外加劑C稍顯粘稠；

2）泌水性與收縮：制模后外加劑A和外加劑C無明顯泌水現象，試件成型后外加劑A和外加劑C的試件均無明顯收縮；制模后外加劑B部分漿液上浮，有大量泌水出現，成型后約有8mm收縮；

3）成型速度與強度：外加劑A成型速度快，外加劑B成型速度緩慢，外加劑C的成型速度與早期強度上升相對于外加劑A要快，早強效果明顯；通過7天抗壓強度結果表明，外加劑B與外加劑C強度過大，已超出路面設計強度要求。

試驗結論：根據試驗過程與試驗結果分析，外加劑A綜合使用性能良好。

2.3 注漿過程

1）制漿：在室內試驗配比的基礎上，現場可根據氣候、設備和板塊脫空情況對漿體配比進行微調，即漿體的稠度要根據壓漿設備狀況和板底脫空情況而定，因為漿體過稠會使管路堵塞，泵送壓力大，施工和易性差，造成漿體壓入板底后擴散受限，出現壓不下去的假象；漿體過稀則流動性好易滲漏，達不到板底壓漿擠密的效果，灰漿的早期和后期的強度會有很大程度的下降，干縮明顯增大，影響工程質量。

2）壓漿：用專用灌漿泵順行車方向進行灌漿施工，壓漿壓力不宜超過1.5MPa，正常壓漿壓力不宜超過0.8MPa，拔出壓漿管后，及時塞住壓漿孔，注漿量根據注漿泵的壓力表控制，終壓的壓力控制在0.6~0.8MPa。

3）壓漿重要的控制環節

（1）表觀現象控制

①壓漿過程中，若發現板塊或相鄰板塊有撓動現象或者明顯抬升，應立即停止注漿；

②通常狀況下，在壓一孔而串一孔或兩孔時（冒漿現象），應進行換孔壓漿。

（2）壓力控制

通常壓漿泵壓力在0.2~0.6MPa之間徘徊，最大壓力應控制在1.5MPa以下，經驗表明，當大于0.6MPa時，即在強制壓力下進行板底灌漿，如若持續時間較長，則會發生裂板現象，特別是壓板塊中央孔時，此現象更為突出。

（3）稠度控制

壓力灌漿的過程中，先壓一孔，其鄰孔有一孔或兩孔冒漿即說明漿體稠度合適；如出現多孔相串甚至隔板相串，則漿液稠度過稀，應做適當調整。

（4）時間控制

不是所有的孔壓漿時間越長，壓漿量越大，就能達到質量效果。若時間過長，則壓漿材料極易流失在外，沒有聚集在施工板塊區域，造成材料浪費。

4）二次壓漿

在第一次注漿結束后，通過彎沉或脫空檢測儀檢測出板塊下仍然有脫空的板塊，需進行第二次注漿，具體注漿方案同上。

5）封孔

壓漿作業結束后，使用鉆芯將注漿孔堵上，10~20min后，將鉆芯從孔中取出，采用水泥砂漿進行封孔；壓漿板塊的養生時間視采用的注漿材料配比，根據室內試驗結果和現場氣候條件調整開放交通的時間。

3 效果檢測

注漿后進行了彎沉檢測，檢測結果表路表彎沉顯著降低，說明板底注漿能夠很好解決板塊脫空問題。

為了分析注漿對路面裂縫的遏制效果，對左右兩幅的裂縫變化進行跟蹤觀測，注漿后的裂縫增長速度得到有效遏制，且整體路段趨于穩定；裂縫增加速度有所降低，但依然存在不同程度的增長。主要的原因為：①行車道與硬路肩間縱向切縫尚未斷透，板塊仍為大塊板；②重型車輛超載超限情況較為嚴重，且交通量較大；③注漿后伸縮縫和裂縫未進行及時灌縫；④注漿時超車道的過往車輛對注漿質量的影響，尤其重載車輛對行車道注漿后的質量影響。

4 結論與建議

4.1 結論

1）綜合上述的病害原因可以發現：板底脫空、縱縫未斷透、超載和脹縫失效等是造成該高速公路路面板塊斷裂病害的主要因素；

2）注漿板塊確定、鉆孔位置、鉆孔深度、注漿材料與配比、施工工藝已成熟，達到標準化施工控制；

3）注漿之后的彎沉數值顯著降低，裂縫增加速度明顯下降，說明注漿可以起到路面預防性養護的目的。

4.2 建議

1）在注漿合格后應對面板裂縫和伸縮縫、縱向施工縫應及時灌縫，防止水分進入路面結構層；

2）封閉區域進一步擴大，減少車輛荷載對注漿質量的影響，并必須保證漿體養生達到要求強度后開放交通；

3）傳統旱季是進行預防性養護的最佳時間，應盡快展開路面預防性養護。