微裂再生注漿加固技術在舊水泥混凝土路面改造中的應用

■吳超凡 方德銘 張培旭

(1.西安長大公路養護有限公司，西安 710000； 2.福建省公路局，福州 350004；3.福州市公路局，福州 350002)

微裂再生注漿加固技術在舊水泥混凝土路面改造中的應用

■吳超凡1方德銘2張培旭3

(1.西安長大公路養護有限公司，西安 710000； 2.福建省公路局，福州 350004；3.福州市公路局，福州 350002)

舊水泥混凝土路面微裂式再生加固技術結合了碎石化和打裂壓穩兩種技術的優點，實現了舊水泥路面微裂式破碎后板塊 “斜向開裂、裂而不碎、契合良好”，微裂后進行路面彎沉與雷達檢測，針對路面結構內或路基的具體層位病害，有針對性地采用路面或路基地聚合物注漿材料加固，提高瀝青加鋪層使用壽命。

舊水泥混凝土路面 微裂式再生 地聚合物注漿加固 混凝土寬縫修復

1 工程概況

S305福清段(K53+000～K55+000)公路等級為二級公路，雙向四車道水泥路面，兩側為非機動車道及人行道，路面寬度22.5m。根據現場路況調查該路段左右兩幅破碎板率差異較大，其中左幅以重載車輛通行為主，路面出現嚴重破損，左幅部分段落1類板破碎板率達到20%以上，具體路面調查結果見表1；右幅以回程空車為主，路況較好。根據交通量調查結果，該段路面設計年限內一個車道上累計當量軸次：2.587×107，為特重交通等級。于2014年10月對左幅舊水泥混凝土路面采用微裂式破碎再生加固后，直接加鋪瀝青混凝土面層，旨在探討舊水泥混凝土路面微裂式破碎再生配合注漿加固技術的可靠性。

表1 K53+000～K55+000段左幅路面路面調查結果總體評價表

2 微裂式破碎再生加固技術

舊水泥路面破碎化施工技術，目前國內常用兩種方法，一種是碎石化，另一種是打裂壓穩，目的都是防止瀝青加鋪層出現反射裂縫。兩種處理方案各有優缺點，其中碎石化后加鋪的瀝青路面基本無反射裂縫，但強度損失較大，容易出現車轍、網裂、沉陷等病害；打裂壓穩強度損失相對較小，但難以完全消除板底脫空，且板塊塊度較大，容易出現“蹺蹺板”式剪切型瀝青加鋪層反射裂縫。

水泥路面微裂式再生技術則是結合了碎石化和打裂壓穩的優點，克服兩者的缺點，并對原有路面結構層和路基病害進行加固處理，然后對路表寬縫病害予以處理，最終實現水泥面板微裂式后達到“裂而不碎，穩而粗糙”的效果，施工步驟如下：

2.1 水泥面板微裂式破碎

微裂式破碎再生技術，首先采用專用微裂式破碎設備(如圖1所示)進行舊水泥路面微裂式破碎，使水泥板內部形成各方向均勻分布的細小裂紋，且處于完全契合的嵌鎖狀態，表面塊度在5cm～30cm之間，表面塊體面積不大于0.1m2，舊水泥面板破碎越嚴重，要求微裂后的路面塊度越小，最終達到微裂后的面板“斜向開裂、裂而不碎、契合良好”。

2.2 水泥面板微裂后檢測與注漿加固

水泥路面破碎后進行逐板檢測，如塊度不滿足要求，繼續微裂式破碎，再進行彎沉檢測。針對彎沉較大位置再采用雷達檢測，分析判定水泥路面微裂式破碎后承載能力不足的具體原因，究竟是路面結構層脫空、松散，還是路基承載能力不足；對路基承載能力不足或路面結構層脫空的采用地聚合物注漿材料進行加固，通過注漿專用設備，在壓力條件下，將流動性高、滲透性強的地聚合物注漿材料注入微細空隙中，排除層間水分、空氣，填充層間空隙，補強路面結構整體強度，具體材料指標如表2所示。通過注漿加固，水泥路面微裂式破碎后的承載能力達到設計要求，若局部仍未能達到要求，則需采用其他方式予以處治。

圖1 微裂式破碎設備施工現場

表2 地聚合物注漿材料性能技術指標

2.3 路表病害處理與加鋪

水泥路面微裂式破碎加固后，對個別破碎板縫寬大于5cm、縫深大于5cm的V型槽，采用彈性混凝土進行修復，其它位置表面清掃干凈后噴灑粘層油，即可加鋪瀝青混凝土面層。

圖2 微裂后表面效果

3 S305福清段水泥路面微裂式加固應用

3.1 水泥路面微裂式破碎

針對S305福清段水泥路面的結構形式，采用66KJ的微裂式破碎設備，從中部向兩側進行微裂式破碎，破碎后的表面如圖2所示，在非開裂位置取芯，發現路表未開裂位置，內部也產生斜向開裂，具體如圖3所示。

3.2 微裂式破碎后檢測與注漿加固

圖3 微裂縫斜向分布在結構層內部

對微裂碎石化后的水泥混凝土路面所有板塊進行FWD彎沉檢測，每個板塊檢測頻率為4個板角和1個板中，共計5個點位。針對板塊彎沉值異常部位輔以探地雷達檢測，診斷出究竟是路面結構內病害還是路基病害，具體檢測如圖4、圖5所示。

通過FWD彎沉檢測和探地雷達輔助檢測，數據分析、比較，分別指出水泥路面結構層病害或路基病害的位置后，采用地聚合物注漿材料，經注漿泵通過注漿管及花管注入道路路床和路面結構層中。聚合物注漿材料在壓力條件下，注入微細空隙中，排除層間水分、空氣，填充層間空隙，使路面各結構層連接為一個整體，從而消除路面、路基結構內病害，提高路面結構承載能力。

注漿養生3d后，項目業主和監理單位檢測中心對注漿后板塊進行動態彎沉檢測及探地雷達檢測，結果表明注漿后水泥路面彎沉平均值為20.10(0.01mm)，代表值為30.84(0.01mm)，滿足設計技術要求，注漿前后彎沉值對比曲線圖如圖7、圖8及圖9所示。

圖4 動態彎沉檢測

圖5 探地雷達檢測

圖6 地聚合物注漿施工

圖8 左2車道注漿前后彎沉值對比曲線圖

圖9 左3車道注漿前后彎沉值對比曲線圖

3.3 路表病害處理

微裂式破碎再生與地聚物注漿加固補強滿足要求后，對個別破碎板塊縫隙過寬或破碎再生甭邊(裂縫寬度大于5cm、深度大于5cm)位置，通過清理縫間的泥砂，采用彈性混凝土進行修復，避免了泥砂形成的層間薄弱環節，也彌補了后續瀝青面層在該處碾壓不實，提高了寬縫兩側荷載傳遞能力。

圖10 典型寬縫病害

3.4 微裂后路表處治技術要點及注意事項

(1)利用試驗、檢測對施工工程質量進行控制；自檢小組把住現場自檢關；施工班組把好每道工序關。

(2)寬縫里的泥砂應敲散、剝離，用鼓風機將浮土、雜物全部清除，保持寬縫底部干燥。在清理寬縫的過程中，將縫周圍活動的小碎塊挖掉，清理干凈。

(3)彈性混凝土施工工序：寬縫表面撒布一層粘層油→攤鋪彈性混凝土→碾壓成型。

(4)彈性混凝土松鋪系數1.3，壓實設備采用小型振動壓路機。當碾壓時出現粘輪現象時，在碾輪上少量灑水。

圖11 微裂后寬縫修復

(5)壓實成型后的路面做好早期養護，并封閉交通2～6h。

(6)寬縫修補施工選擇在干燥和較熱的季節，并在雨季前及日最高溫度低于15℃到來以前半個月結束。合理安排好后序工藝流程，寬縫修補完成要及時進行面層瀝青攤鋪。

4 試驗段觀測

2017年4月對該水泥路面微裂式再生加固后的表面進行現場實地考察，通車運營兩年多后瀝青加鋪層結構良好，表面沒有反射裂縫、推移等病害。

5 結論

水泥混凝土路面微裂式再生加固在S305福清段應用結果表明：

(1)水泥混凝土路面微裂式破碎后，路表較為粗糙，防止了瀝青加鋪層出現推移破壞，板塊微裂式破碎處治達到預期要求，瀝青加鋪層未出現反射裂縫。

(2)水泥混凝土路面微裂式再生后，針對局部彎沉較大的位置，采用路基加固型或結構層加固型的地聚合物注漿加固處治，路面剛度達到設計要求，瀝青加鋪層未出現局部沉陷或網裂病害。

(3)水泥混凝土路面微裂式再生加固后，針對路表的寬縫等缺陷，采用彈性混凝土進行處治，瀝青加鋪層未出現局部病害。

圖12 瀝青面層攤鋪

綜合以上的處治效果，以及水泥混凝土路面微裂式再生加固處治在國內多條公路應用結果表明，水泥路面微裂式再生加固處治技術能夠達到防止加鋪層出現反射裂縫、推移、沉陷、網裂等病害，是一項較好的水泥路面改造處治技術，值得大規模推廣使用。

[1]楊雪冬.路面破碎技術在舊水泥路面改造中的應用 [J].黑龍江科技信息，2013(27).

[2]陳松健.舊水泥混凝土板的破碎技術[J].交通標準化 ，2010(19.

[3]銀力，李麗民.混凝土路面改造的破碎技術[J].建筑機械，2008(23).

[4]吳東杰，吳超凡.水泥混凝土路面微裂式破碎技術在S308修武至焦作改建工程應用[J].公路交通科技(應用技術版).