非開挖式結構補強技術在市政道路養護中的應用研究

張 博，董永輝，田 民，賈錦繡，任 昆

（1.西安市政設計研究院有限公司，陜西 西安710068；2.西安高新區市政配套中心，陜西 西安710000；3.西安萬博豐市政工程有限公司，陜西 西安710000）

非開挖式結構補強技術在市政道路養護中的應用研究

張 博1，董永輝2，田 民2，賈錦繡1，任 昆3

（1.西安市政設計研究院有限公司，陜西 西安710068；2.西安高新區市政配套中心，陜西 西安710000；3.西安萬博豐市政工程有限公司，陜西 西安710000）

針對西安高新區亞迪路路面網裂、車轍及沉陷等病害，根據道路檢測報告，結合政府有關部門提出的緩堵保暢、治污減霾的工作要求，提出對亞迪路采用地聚合物注漿加固技術結合瀝青面層現場熱再生技術的養護方案，并對該方案的實施進行跟蹤分析。分析表明：地聚合物加固技術結合瀝青面層現場熱再生技術的養護方案不僅可以實現“非開挖”式半剛性基層的補強加固，恢復瀝青路面性能，且具有減少建筑垃圾、減小交通影響、降低造價的優勢，并提出施工過程中應注意的事項及尚待完善的問題。

地聚合物注漿；就地熱再生；彎沉

0 引言

當前，我國大部分道路為半剛性基層的瀝青混凝土路面，對于因路基或基層破壞導致的瀝青路面病害的道路養護工程，大多采用開挖修復或冷再生等技術。此類技術會產生大量建筑垃圾，且需封閉交通。對于交通繁忙且交通組成多樣的市政道路來講，這種養護方法不僅會造成城市交通擁堵，給人們出行造成極大不便，且與近年來政府提出的保護環境、治污減霾工作背道而馳。鑒于此，地聚合物注漿技術和瀝青路面現場熱再生的結合使用，可以在非開挖條件下實現對半剛性基層進行加固，恢復瀝青路面性能，在市政道路養護工程中的應用具有一定的現實意義。

1 試驗段概況

1.1 舊路狀況

西安高新區亞迪路紅線寬度100 m，四幅路型式，其中兩側機動車道各寬16 m，雙向8車道。亞迪路建成于2008年，通車運行時間為8 a。原設計機動車道路面結構組合為：4 cm厚瀝青混凝土（AC-16）上面層+8cm厚瀝青混凝土（AC-25）下面層+透層油（用量為1 kg/m2）+30 cm厚二灰碎石（7∶28∶65，重量比）基層+30 cm石灰土（石灰摻量1∶6，體積比）底基層。路面結構總厚度為72 cm。亞迪路養護工程設計范圍南起西部大道，北至錦業二路，全長為1 175 m。由于地鐵6號線錦業二路站建設施工，對亞迪路錦業二路范圍內進行圍擋，因此該項亞迪路養護工程范圍為樁號K0+000～K0+555段東、西兩幅機動車道范圍。

1.2 路面檢測評定狀況

現狀東、西兩幅機動車道路面大面積出現線裂、碎裂等裂縫類病害，部分路段存在車轍、沉陷、擁抱等變形類病害，其檢測結果如表1所列。

由檢測報告可以看出，亞迪路現狀路面二灰碎石層松散，板結率低，路面結構強度等級為不足。因此需對路面結構，尤其是基層進行加固以提高路面結構強度。

1.3 養護方案設計

1.3.1 上面層改造設計

將現狀道路上面層4 cm厚中粒式瀝青混凝土AC-16進行銑刨并外運。在現場熱再生的中面層上灑布瀝青黏層油，用量為0.3 kg/m2，然后采用細粒式SBS改性瀝青混凝土AC-13重新鋪筑。

1.3.2 下面層改造設計

對現狀道路全線下面層進行現場熱再生，厚度為5 cm。

1.3.3 基層改造設計

全線機動車道基層采用地聚合物材料進行注漿。道路全線采用梅花樁布孔法進行布孔，布孔間距為1 m，孔徑為16 mm，注漿壓力為0.4～0.8 MPa。

在最終確定之前，對該方案的實施進行了試驗段驗證。在試驗段，先對基層進行地聚合物注漿，然后對中面層進行現場熱再生，最后鋪筑上面層。在施工中發現：由于中面層現場熱再生之前對基層進行注漿設計會導致注漿孔處強度過高，現場熱再生時無法加熱耙松，因此最終確定施工流程如圖1所示。

表1 亞迪路檢測結果匯總表

圖1 養護方案技術流程圖

由于鋪筑細粒式SBS改性瀝青混凝土AC-13和瀝青路面現場熱再生已是非常成熟的施工技術，因此本文僅對地聚合物注漿技術進行詳細闡述與分析。

2 地聚合物注漿施工技術分析

2.1 注漿方案

由于地聚合物注漿技術為該地區市政道路首次使用，在注漿過程中，施工單位不斷調整方案，以保證亞迪路改造質量。現將注漿過程敘述如下：

該項地聚合物注漿試驗段共有8條車道，每兩條車道為一個試驗單元，共計四個單元，具體為：中央分隔帶東西兩側分別為東1和西1車道，向外至兩側分隔帶處分別為東4和西4車道。其中東3和東4車道為第一單元，西3和西4車道為第二單元，東1和東2車道為第三單元，西1和西2車道為第四單元。

四個單元分別以注漿孔深度和注漿量為變量進行控制，具體實施如表2所列。

2.2 試驗結果及分析

為了嚴格把控施工質量，注漿前后都采取FWD彎沉儀和LTD-R1探地雷達進行質量檢測，對試驗數據進行比對分析，及時反饋施工。

根據表2的方案進行試驗段注漿，試驗結果如圖2～圖9所示。

圖3 東幅4車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

圖4 西幅3車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

圖5 西幅4車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

圖6 東幅1車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

圖7 東幅2車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

圖8 西幅1車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

圖9 西幅2車道右輪跡帶注漿前后彎沉值曲線圖

（1）第一單元鉆孔深度穿過二灰碎石層，孔底在灰土層范圍內。由于對整車道進行注漿，施工發現部分孔無法注入漿液，還造成部分路面拱起。該部分大多為注漿前彎沉較小路段。注漿后路面承載能力基本沒有變化，甚至部分注漿后彎沉值比注漿前還大，該變大位置大多路面已經拱起，路面結構已經破壞。

（2）第二單元鉆孔深度穿過灰土層，孔底在灰土層底部。從注漿前后彎沉對比來看，較第一單元效果有所改善，路面拱起現象基本沒有發生。但還是存在注漿后部分彎沉值不降反升的現象。從雷達圖譜來看，該部分路段路面結構松散，灰土層下面基本看不見原分層壓實界面（灰土層下松散），注漿后，漿液并未將松散的路面結構板結，反而破壞了原有路面結構狀態，導致彎沉值增加。

（3）針對第二單元灰土層下土基存在松散現象，第三單元將鉆孔深度增加至80 cm，孔底位于土基范圍。注漿時，部分注漿孔內有路面結構積水排出，由于注漿孔較深且排出了路面結構積水，使得注漿量較大，施工單位有意識地控制了注漿量。從注漿前后彎沉對比來看，第三單元的注漿效果比第二單元變化不大，局部位置仍未達到預期效果。針對未達到預期效果的檢測結果，經討論分析后，發現漿液未完全注滿是造成局部位置效果較差的主要原因。

（4）第四單元鉆孔深度與第三單元一致，穿透灰土層，采用路面不拱起條件下盡量多注漿液并注滿。從注漿前后彎沉對比來看，彎沉大的位置全部下降，且大多彎沉值下降到20（0.01 mm）以下，原來彎沉小的位置，未注漿，彎沉基本不變，注漿效果良好，達到路面非開挖式結構加固效果。

最后采用第四單元的注漿工藝，對該項目改造試驗段彎沉值大于35（0.01 mm）路段進行二次注漿，并通車運行四個月后對路面彎沉值再次檢測，檢測結果如下：

西安高新區亞迪路（西部大道-錦業二路）K0+000～K0+555東幅路面改造后彎沉共檢測232點，路面彎沉平均值為21.5（0.01 mm），標準差為10.0，變異系數為46.5%，代表值為38.0（0.01 mm）；K0+000～K0+555西幅路面改造后彎沉共檢測232點，路面彎沉平均值為17.6（0.01 mm），標準差為8.4，變異系數為47.7%，代表值為31.4（0.01 mm）。

2.3 主要技術效果分析

（1）開挖鉆芯結果顯示，地聚合物注漿材料可填充層間脫空、結構層裂隙，并將層間和裂隙的結構層固結為一個整體，擠密松散結構層，從而提高路面承載能力，如圖10所示。

圖10 地聚合物材料對半剛性基層脫空填充作用之實景

（2）對注漿區域，應進行注漿前的彎沉和雷達檢測，確定出路面結構內具體病害位置和深度，進行針對性的注漿。并對注漿后的區域采用上述檢測方法進行注漿效果評價，如圖11所示。

圖11 亞迪路西幅3車道注漿前后雷達采集處理圖像

（3）由于彎沉值較大位置的灰土層下的土基大多松散或有裂隙，在無探地雷達的條件下，鉆孔深度盡量穿透路面結構層，注漿時在路面不拱起的條件下，需將漿液注滿，若無法注漿飽滿，采用兩次注漿法。

3 社會經濟效益分析

3.1 社會效益分析

3.1.1 保護環境、治污減霾

該項目試驗段僅對上面層4 cm瀝青混凝土進行銑刨清除，下面層熱再生和基層聚合物注漿，均不產生任何建筑垃圾，與開挖修復相比，幾乎不產生環境污染，積極響應政府有關部門提出的保護環境、治污減霾工作要求。

3.1.2 對交通影響小

該項目試驗段改造方案，可單車道進行施工，任何一個工序均不需要封閉交通。亞迪路為西三環快速路南延伸，交通量大，且該段地下為地鐵六號線線位，在地鐵施工過程中，該段承擔著地鐵施工交通疏導的作用，瀝青路面現場熱再生和地聚合物注漿技術均具有速度快、早起強度高等特點，施工后可立即開放交通，對西安市緩堵保暢工作具有積極作用。

3.2 經濟效益分析

此方案為該地區首次使用聚合物注漿技術，施工反復較多，施工人員技術不嫻熟，導致材料浪費、損耗較大，且出現窩工現象。即使在這樣的條件下，與開挖修復相比，工程造價可節約680萬元，造價減少率約45%。若工藝成熟，施工穩定的話，工程造價可節約更多，經濟效益十分顯著。

4 結語

（1）地聚合物注漿加固技術結合瀝青面層現場熱再生技術處治亞迪路瀝青混凝土路面網裂、車轍及沉陷等病害，效果良好。處治后的瀝青混凝土路面結構強度可得到極大提高。

（2）在地聚合物注漿加固技術和瀝青面層現場熱再生技術結合使用時，應注意施工工序，先進行瀝青面層現場熱再生，再進行基層地聚合物注漿。

（3）地聚合物注漿技術在填充路面結構空隙的同時，可排除路面積水，擠密松散結構層，從而提高路面結構承載能力。

（4）對于注漿區域，應進行注漿前彎沉和雷達檢測，進行針對性注漿。注漿孔盡量穿透路面結構層，在路面不拱起的條件下，盡量多注漿。

安徽淮安干線公路建設持續高速發展

今年1～7月份，淮安市國省干線公路建設工程累計完成投資11.5億元，占年度計劃的65.9%，較去年同期增長38.5%，淮安干線公路建設持續高速發展。其中：503省道淮安機場連接線段完成投資2.93億元，近期將組織交工驗收；235、346省道漣水繞城段完成投資1.9億元，已建成通車；京杭運河黃碼大橋完成投資6 496萬元，已建成通車。

U418.4

B

1009-7716（2017）09-0140-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.042

2017-04-21

張博（1985-），男，陜西藍田人，碩士，工程師，從事城市道路工程設計與研究工作。