道路化學注漿材料試驗研究與工程應用

李利 鄭永強 陳松 江豪

摘要： 闡述了道路化學注漿的機理和工程特性，對注漿固化物材料進行了試驗研究，主要是對其抗壓和抗拉強度試驗，并結合具體的工程實例，介紹了該技術在湖北武（漢）英（山）高速公路中的應用。工程實例應用表明，道路化學注漿技術是一種高效快速處治路面內部病害的方法，廣泛應用于道路養護工程中。

Abstract： The mechanism and engineering characteristics of road chemical grouting are expounded， and the experimental research on grouting solidified material is carried out， which is mainly on its compressive and tensile strength tests. Combined with specific engineering examples， this paper introduces the application of this technology in Wu（H） Ying（Shan） Expressway in Hubei Province. Application of engineering example shows that the road chemical grouting technology is a kind of efficient and quick way to treat the pavement internal disease， which is widely used in road maintenance engineering.

關鍵詞： 道路化學注漿；技術特點；工程實例；道路養護

Key words： road chemical grouting；technical characteristics；engineering examples；road maintenance

中圖分類號：U416.216 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）03-0110-03

0 引言

道路化學注漿技術是一種路面快速維修的新技術，在我國高速公路中廣泛進行應用，其原理是向道路基層及面層中快速注入化學黑白料，化學材料可以很快發生反應，體積增大及快速膨脹，有效地填充在道路內部的空隙中，使周圍松散的部分得到擠壓，從而增強了路面的整體強度，實現快速高效的處治路面內部病害。該注漿技術的工程特性主要有：①膨脹性非常高：黑白材料組合反應的膨脹比達到1∶25，有效進入空隙中；②早期強度很高：注漿過程快速，無需封閉交通，黑白化學材料混合后可在短時間內達到整體強度的90%；③隔水、綠色環保：黑白化學材料發泡形成固體后，水分無法進入，不污染環境；④創傷小：注漿是鉆孔約為16mm，對路面的創傷很小；⑤強度保持時間長：首次注漿后，高聚物注入道路內部空隙中，與路面中的材料有很好的粘接性，使道路基層強度可以長時間地維持在較高的水平。該技術方法靈活、具有多種突出優點，是增強路面基層強度有效的一種方法。筆者對其注漿材料進行了抗壓和抗拉試驗，得出其最佳的配合比并應用于工程實例中，并根據道路化學注漿技術在湖北武英高速公路中的應用，介紹其施工工藝及處治效果。

1 注漿材料的試驗研究

用直徑為80mm，高為75mm的圓柱形鐵模進行試件成形。將道路化學注漿中的黑料和白料按不同的配比進行配制，緩緩倒入杯中并快速進行攪拌，等混合均勻后，再倒入模具中，如圖1所示，待化學注漿材料發泡到一定程度后，將模具蓋板迅速蓋上并同時施加壓力，待反應完全結束后再進行脫模，如圖2所示。再分別進行抗壓和抗拉試驗。

1.1 抗壓強度試驗

將黑料與白料配比為0.5∶1、0.5∶1.5、1∶1、1∶1.5制成4組試件，即試件有4組不同的膨脹倍率，每組5個，共計20個試件分別進行無側限抗壓強度試驗，如表1所示。

由以上的試驗數據可得出：隨著混合料的密度的增大，其無側限抗壓強度變化很小，均在2.0MPa左右，為了使道路化學注漿材料膨脹時可以有效地擠密周圍松散的介質，要求注漿混合料的發泡膨脹率到達15為最好，可以看出當黑料與白料的配比在1∶1時，發泡的膨脹率最大，達到了14，符合要求。

1.2 抗拉強度試驗

為了測定道路化學注漿固化物材料的抗拉強度，按黑料與白料配比為0.5∶1、0.5∶1.5、1∶1、1∶1.5制成4組試件，即試件有4組不同的膨脹倍率及固化密度，每組5個，共計20個試件分別進行無側限抗壓強度試驗，如表2所示。

由以上的試驗數據可知：在不同的試驗配比下，其抗拉強度變化很小，均在0.8MPa左右，均符合道路注漿材料試驗要求，為了更好地擠密周圍松散介質，要求其膨脹倍率在15為宜，綜上所述，在黑料：白料為1∶1時，發泡倍率最大。

2 工程應用簡況

2.1 工程概況

湖北省武（漢）英（成）高速公路是雙向六車道，主路線長約103.4km，設計時速為110km，2009年12月通車，路面結構組成形式為：22cm瀝青混凝土面層+16cm水穩碎石上基層+24cm水穩砂礫或石屑下基層+23cm砂礫墊層（軟弱路段）。截止目前路面總體良好，但由于重載車輛較多，某些路段出現了裂縫、車轍、唧漿等病害，其中如唧漿等內部病害最難防治。經過現場調查與檢測，發現某些路段的彎沉值較大。經過諸多方案的對比，擬選用在有病害的路段實施化學注漿技術，以加強基層的強度。

2.2 道路化學注漿的處治過程

高聚物化學注漿的施工流程為：控制道路交通→選擇注漿的路段→確定注漿的孔位→注漿前的彎沉檢測→實施鉆孔→安裝注漿的導管→開始注漿→封住孔眼→注漿后再次進行彎沉的檢測→清掃施工的路面→恢復交通。

在武英高速路面維修中采用的化學注漿的孔布置方試是沿裂縫布置。如圖3所示。

在進行化學注漿鉆孔時應使長鉆和較短的鉆進行配合使用，先用較短的再用長鉆，短鉆與長鉆的使用約為1？誜2，其中短鉆使用時間50～65s，長鉆使用時間120～145s，孔深約為75cm。在進行化學注漿過程中應時刻防治路面因注漿過量而引起路面鼓包等現象，若發現在鉆孔注漿旁有隆起的現象，應及時停止注漿。

2.3 注漿前后路況檢測

對有路面病害的地方實施道路化學注漿，在實施注漿前后進行了彎沉檢測，注漿前后的彎沉值如表3所示。

由表3可見，注漿后路面的彎沉值變小，并且減少的幅度較大，反映出注漿后路面的強度有所提高，承載力明顯增強，化學注漿技術對基層的強度有明顯的增強。除此之外，實施注漿后3個月，筆者再次進行了調查，如圖4所示，發現該路段路況良好，沒有發生新的路面病害，且彎沉檢測值變化不大，表明道路化學注漿技術是處治路面內部病害有效的方法。

3 結論

道路化學注漿技術是利用黑白兩種化學材料混合發生化學反應，反應后兩者的體積急劇膨脹的原理，來填充路面內部中存在的空隙并擠密周圍松散的介質，以此來增強路面基層的強度，根據對道路化學注漿材料的室內試驗研究，得出當混合料中黑料與白料的配比在1：1時，發泡的膨脹倍率最大，并將其應用于武英高速公路中，處治效果明顯，對道路養護行業具有重要的意義。

參考文獻：

[1]劉志遠.高聚物注漿材料工程特性的試驗研究[D].鄭州：鄭州大學，2007.

[2]王瑋岳，張寶祥.高聚物注漿技術分析[J].交通標準化，2014，42（9）：162-163.

[3]李興海，鐘昕，鐘燕輝，等.高聚物注漿技術在湖北京珠高速公路中的應用[J].公路交通科技，2009（9）：92-97.

[4]鄔俊峰，孫柏林，黃儉才，胡國祥.高聚物注漿在路面內部病害處治中的應用[J].北方交通，2013（9）：1-2.