基于高聚物注漿技術的水泥混凝土道路維修研究

[摘要]為進一步提高水泥混凝土道路的可靠性和穩定性，降低事故發生率，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對其進行維修與加固，并借助當前最先進的路面強度無損檢測設備FWD對注漿前后目標道路的彎沉予以檢測，結果表明，在經過高聚物注漿處理后，道路的彎沉值大幅縮減，表明高聚物注漿技術在水泥混凝土道路維修領域具有較高的應用價值，值得進一步推廣。

[關鍵詞]高聚物注漿技術；水泥混凝土道路；彎沉值

對水泥混凝土道路進行分析可知，其具有耐久度高、強度高和剛度大等特點，故被廣泛應用于高等級公路路面建設當中，但因受到外部環境因素的影響，在投入使用一段時間后會出現沉陷、裂縫等相關病害，而既有的基于壓漿技術的修復因受泥漿膨脹力較小的影響而難以達到理想效果。因此，本文從高聚物注漿的層面出發，試圖以該技術形成對水泥混凝土道路維修工作的有效支持，以期為提高道路強度和穩定性提供可靠的技術保障。

1、高聚物注漿技術原理與特點

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中，從而使兩種材料在混合后發生相應的化學反應，進而迅速膨脹并生成泡沫樁固體，以達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：（1）輕質與高膨脹性，物質反應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%，對已發生病害的道路所施加的負荷較小，同時，其自由膨脹比高達15：1，能夠充分填充脫空與裂縫并將周圍介質進行壓密；（2）施工速度塊，此類高聚物化學反應的時間速度極快，通常在注漿后的15min內便能夠達到90%的正常抗壓強度，在提高施工效率的同時，也將施工對交通的影響降至最低。

2、高聚物注漿技術在水泥混凝土道路維修中的實際應用

2.1工程概述

吉林省松原市繞城高速公路于2016年10月底實現通車，其寧江站到前郭站的道路性質為水泥混凝土路面，隨著建成后交通量的迅速增長，使得既有路基強度與基層結構難以與其日益增長的交通載荷相適應，從而出現了裂縫、沉陷等病害。針對該路段道路的此種病害，本文以單高聚物注漿技術對其予以維修。

2.2注漿方案

首先，給出基于FWD的高聚物注漿技術的一般方案：（1）利用FWD檢目標路段的彎沉值；（2）結合彎沉值檢測結果對目標路段維修的具體位置予以確定；（3）開展現場的注漿施工，即測量定點、鉆孔、注漿頭安置與現場清理；（4）以FWD對高聚物注漿后的目標路段彎沉值進行檢測，并對注漿效果進行評估，對于未達到要求的進行二次注漿，直到全部測點均滿足要求為止。

其次，對本文目標路段的高聚物注漿維護方案予以分析。在對目標路段的病害情況具備一定了解的基礎上，將FWD的荷載設置為10t，并檢測所需注漿路段的彎沉值，將測點位置設置為各板的左板角距板邊0.35m處，若當前道路存在裂縫、沉陷等病害，則在距裂縫0.35m處進行彎沉值的測量。注漿孔的確定方法為，沿行車方向的，橫、縱間距分別為1.30m和1.50m，在遇到路面裂縫時，則在裂縫兩側0.35m處分別增加兩注漿孔并交叉布置。在設置注漿孔過程中，應以附近測點的彎沉值與鉆孔過程中鉆出土粒的干濕情況確定出相應的注漿孔深度，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。利用這一方法對目標路段進行主將孔鉆孔，實際注漿孔深度為0.55m。

注漿孔鉆孔結束后，將注漿頭安置其中，為提高注漿的穩定性與操作精度，避免注漿過程中混凝土面板被抬升，可將標尺置于注漿孔附近，并以激光水準儀對路面高度的變化情況進行實時監控。注漿量達到要求的判定標準為，標尺處地面出現微顫或有少量漿體冒出路面，此時，停止注漿并對現場進行清理，借助路面強度無損檢測設備檢測注漿后目標路段的彎沉值。

2.3效果分析

以目標路段單FWD的實測數據為依據，對其水泥混凝土路面左右半幅車道在高聚物注漿前后的彎沉量對比圖進行繪制，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，目標路段左半幅正常車道路面的彎沉值大幅下降，且彎沉值的具體變化量同檢測點在注漿前的彎沉值相關。以圖1左半幅正常車道的51號測點為例，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號測點處，高聚物注漿前后的彎沉值分別為110和103，彎沉值降低量僅為6.3%。可見，注漿前，彎沉值越高的測點處，其在注漿后的維修效果就越好。此外，在高聚物注漿前后，目標道路彎沉值的離散性也大幅減小，其中，正常車道注漿前后的彎沉值分別為135-1239urn和99-263um之間，而加寬車道注漿前后的彎沉值則分別為104-929urn和102-519um之間。需要說明的是，在高聚物注漿后，左半幅加寬車道44號測點的彎沉值反而高于注漿前該點路面的彎沉值，即由注漿前的505上升至注漿后的515，產生此種情況的原因可能是在施工過程中，因施工人員疏忽，使得注漿量未達到要求，使得高聚物在發生反應后密度過小，所產生的膨脹力無法克服鉆孔過程中對附近土體的擾動作用。針對此種情況，應對該測點進行二次注漿，相關操作同上，以確保注漿后該測點的道路維修效果。

結論：

本文通過對高聚物注漿技術的原理與特點進行闡述和分析，進而以吉林省松原市繞城高速公路水泥混凝土路面為例，對高聚物注漿技術在其道路維修中的實際應用展開了深入研究。研究結果表明，高聚物注漿技術在水泥混凝土道路維修中的應用能夠有效提高道路維修效果，確保道路質量，具有良好的推廣和使用價值。未來，還需進一步加強對該技術在水泥混凝土道路維修中的應用，為提高混凝土道路的可靠性、穩定性和促進國家公路交通事業的安全、穩定發展奠定良好基礎。