干線公路路面性能快速恢復關鍵技術研究

毛 翠 榮

(平頂山市公路管理局，河南 平頂山 467036)

傳統的公路修復和養護方法對路面進行“開膛破肚”，不僅費時、費力、花費高，施工工期長，而且會帶來大量的廢料，產生不良的社會影響。顯而易見，現行傳統的半剛性基層路面病害檢測與養護維修方法已不能滿足日益繁忙的交通需要，急需發展快速、高效的半剛性基層路面病害檢測與養護維修新技術。

1 公路病害處治方法存在的問題

對于公路的病害維修，現在國內還沒有很好的快速有效的維修方法，目前的病害處治方法存在的主要問題是：

1)“頭痛醫頭、腳痛醫腳”[1]，由于沒有解決病害的根本所在，往往采用簡單的加鋪和換填方法，治標不治本；

2)“開膛破肚”式維修，花費高，工期長，對交通影響大，會產生十分不良的社會影響；

3)水泥注漿維修，維修效果很差，一般只能維持幾個月，維修后病害很快還會出現。

傳統的路面病害維修技術主要依賴于以經驗為主的傳統決策方式，使得養護維修長期處于“頭痛醫頭，腳痛醫腳”的被動局面[2]。對于半剛性路面路表出現的病害，現行的養護維修方法主要有直接加鋪的方法，開挖換填的方法，水泥壓漿處理。該工藝對瀝青路面與水泥混凝土路面均適用，是目前解決路面沉陷、脫空等病害的主要方法。

2 地聚物注漿修復技術

公路最大的特點就是快速暢通，因此，對公路養護維修的要求就是快速安全經濟，即在實施維修過程中，盡可能減少對公路交通的影響。維修技術適應范圍要廣，維修速度要快，維修質量要好，維修費用要省。而傳統公路養護維修方法已不能適應公路養護維修的發展需要。因此需要開發公路養護維修新技術，是公路養護維修行業面臨的重要課題。在這種背景下，快捷高效的地聚物注漿技術應運而生[3]。

2.1 地聚物注漿技術的發展和現狀

地聚物注漿技術應用領域包括公路、橋梁、隧道、機場、房屋、水壩等。地聚物材料注射到道路結構體內，填充結構中的空隙增強路面結構的整體性，實現非開挖、快速、微創防治路面內部病害[4]。

2007年，河南省交通廳和科技廳聯合組織實施了高速公路快速檢測修復示范工程，由鄭州優特基礎工程維修有限公司和河南省路橋建設集團有限公司聯合施工，取得了很好的成效。雙方經過多年的不斷實踐、完善和改進，形成了《地聚合物注漿處治高速公路病害施工工法》。京珠高速駐馬店段養護專項工程等項目使用《地聚合物注漿處治高速公路病害施工工法》。目前該工法已在國內40多條高速公路200多個路段使用，有效治理了高速公路病害，延長了高速公路壽命，取得了良好的經濟效益和社會效益。

2.2 地聚物注漿技術特點

地聚物注漿處治公路病害施工工法具有如下特點：

1)快速。地聚物注漿施工快捷，無需養生[5]。高速公路車流量大，采用開挖換填等傳統維修方法勢必要長時間封閉施工作業面，對交通產生較大的干擾，導致擁擠、堵車甚至車禍。采用地聚物注漿技術施工非常快捷，處治完畢即可開放交通，可以顯著節省工期，減少對交通的干擾。對于交通量特別大的路段，還可以根據交通量狀況組織施工，在施工過程中遇到交通量較大的時候隨時撤到緊急停車帶，待高峰過去再施工。這種“靈活機動”地施工方式，傳統維修技術是無法做到的，可以有效避免開挖式維修造成的交通堵塞和不良社會影響。

2)耐久。地聚物注漿技術與無損檢測技術緊密結合，相得益彰，實現了“對癥下藥”。首先采用無損檢測技術對公路病害進行分析，針對病害根源和病害深度進行地聚物注漿技術修復，再采用無損檢測技術評價地聚物注漿效果，對于注漿不足的地方實行補注[6]。這樣就保證了整個工程的維修質量，提高工程的耐久性，實現了從材料保障到工程質量保障的跨越。另外，地聚物注漿施工不開挖維修，不會產生新的接縫等弱界面，可以避免產生次生病害。

3)經濟。地聚物注漿處治公路病害為非開挖維修方法，可以充分利用原有路面材料，避免開挖造成的材料浪費。采用的地聚物材料具有高膨脹性，可以大大節省材料用量。

地聚物注漿采用了以無損檢測技術為基礎的精細化施工工藝，針對性強，實現了維修范圍和維修工藝雙精細，只處治局部病害區域，不會破壞完好路段，有效避免了開挖維修時超挖所造成的資源浪費現象。

地聚物注漿維修施工高效、快捷，且不需要養生，能極大的縮短施工工期，降低由于工期長造成的經濟和社會成本，直接經濟效益和間接經濟效益顯著。

4)環保。地聚物材料呈中性、惰性性質，不危害環境，不污染土壤和水。傳統的開挖維修施工時間長，要破除原有路面，施工噪聲強，且產生大量的粉塵，造成嚴重的噪聲污染和粉塵污染。地聚物注漿施工快，僅鉆注漿孔會產生較小的噪聲和微量粉塵，極大地減少了施工噪聲污染和粉塵污染。

2.3 地聚物注漿施工操作要點

地聚物注漿前利用落錘式彎沉儀(FWD)或探地雷達(GPR)對需維修路段進行檢測，對路面進行分層分段評價，判斷病害情況，確定注漿路段和注漿區域。根據FWD檢測結果，分層分段評價路面結構層剛度、脫空病害等情況。荷載設置水泥混凝土路面的測點位置離板邊0.25 m;GPR檢測[7]。測線為車道右輪跡線，順著輪跡線不間斷檢測，據檢測結果反演、分析結構層的脫空、厚度、松散、沉陷等路面病害，以判定病害的深度和類型[8]。

3 應用工程概況

河南省葉縣X027鄭莊至水閘段項目試驗路段(以下簡稱X027試驗路段)，全長1.683 km(K0+000～K1+683)，二級公路，路面寬度15 m，瀝青混凝土路面；1984年鋪筑水泥混凝土路面，后于2013年局部進行碎石化，加鋪瀝青混凝土路面，至今通車大約兩年，現納入城市路網范圍。

路面結構自上而下依次為9 cm厚瀝青混凝土面層+25 cm水泥混凝土面板(部分路段碎石化)+36 cm厚石灰粉煤灰穩定砂礫石基層。路面損壞主要以縱橫裂縫及龜裂為主，局部路面伴有車轍、沉陷、坑槽等病害，病害位置主要集中在行車道處，嚴重影響了道路路面的外觀及行車的安全性和舒適性。經過路況調查發現， X027試驗路段彎沉值較大，道路結構強度低，路基與基層薄弱，承載力不足。局部開挖后，發現基層下有膠泥狀軟弱層。

3.1 路面病害檢測

路面損壞狀況指數PCI如表1所示。

表1 路面破損狀況評定表

根據該路段道路的PCI檢測評價結果顯示，路面破損情況為差。

依據JTG H10—2009公路養護技術規范與JTG H20—2007公路技術狀況評定標準的要求，對該路段病害進行全面的人工路面調查，調查結果顯示路面典型病害如下：縱、橫向裂縫；龜裂、車轍；沉陷、坑槽等。結合鉆孔取芯分析，該路段基層強度嚴重不足，基層和路基含水量較大，穩定性差。修復路面沉陷的關鍵在于增加路基或基層的強度和穩定性。

3.2 地聚物注漿方案的設計

結合檢測路面類型、注漿前檢測結果，以設計地聚物的注漿方案。板底注漿要沿行車方向分布注漿孔，若遇到板斷裂，斷裂處增加注漿處[9]。其中注漿孔直徑采用0.016 m，鉆至路基頂。基底注漿采用交叉布置；局部唧泥點的位置為，以唧泥點為中心點，采用梅花形布置，縱、橫距離唧泥點0.3 m。整車道預防性的養護，注漿孔采用縱、橫向距離1.2 m～1.5 m平均分布。注漿孔采用直徑0.016 m，鉆至路基頂面。注漿管放于基層中間，深度據結構層情況而定。深部注漿鉆孔深度要到達病害位置，注漿孔間距1.0 m～1.5 m。按照設計鉆孔深度，用沖擊鉆在標注孔位置垂直鉆孔至設計深度，孔位誤差不大于0.05 m，鉆孔深度不小于設計深度。

1)下注漿管。把銅管或鐵管用切割工具，按照相應的長度截取注漿管，把注漿管插入到注漿孔中的設計深度。在基底注漿，需要將注漿管插到病害位置。

2)安裝注射帽。用專用清潔工具，把注射帽凹型邊緣清理干凈，達到與注射槍更好結合。把清理后的注漿帽，安裝到注漿管上端口。同時，注漿帽與注漿管結合緊密，否則更換注漿管。

3.3 注漿后檢測注漿效果

注漿后用專用工具去除注漿帽，將露出路面的注漿管切除，15 min～20 min，利用FWD或GPR進行注漿后檢測，分析注漿維修效果。如滿足要求，則注漿完成；若達不到要求，需補注，直到達到要求為止[10]。檢測方法和位置與注漿前保持一致。注漿前彎沉大于300 μm的點，注漿后一定要復測。注漿后彎沉平均值要求降低30%以上，最大彎沉不能大于400 μm。反之，需進行補注，直到達到要求為止。

4 結語

地聚物注漿施工與傳統維修方法相比，施工快捷效率高，節省工期減少交通干擾[11]。地聚物注漿技術節省造價，與灌縫、銑刨重鋪等方案相比，顯著節省工程造價。葉縣X027鄭莊至水閘段項目試驗路段采用地聚物注漿技術，經過權威部門檢驗地聚物注漿材料是綠色無污染的，有利于環境保護。本項目開發的地聚物注漿快速修復技術具有一定社會經濟效益。

參考文獻：

[1] 王復明，鐘燕輝，張 蓓，等.半剛性基層路面病害檢測與地聚物注漿快速維修技術[Z].2008.

[2] 謝斐琳.公路瀝青路面常見病害及檢測技術[J].科學技術創新，2017(26)：155-156.

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[11] 雷小文.基于基層損壞評價的預防性補強方法研究[D].武漢:武漢工業學院碩士論文，2012：98.