壓漿技術在公路路面脫空處理中的應用

鮑宇豪

（江西省現代路橋工程集團有限公司，江西上饒 334000）

0 引言

水泥混凝土路面作為當前公路路面的重要形式，在我國公路網絡中占比80%以上。水泥混凝土具有結構強度高、剛性大、溫度影響小、使用壽命長等優勢，但是由于施工中有較多的接縫形式，當超載運行時，容易產生脫空、唧泥、裂縫等病害問題，為路面的運行帶來不良影響，甚至導致傷亡事故的發生。可以通過充分養護水泥混凝土路面，延長使用壽命，提升交通通行的質量和效率，促進現代社會平穩發展。

1 水泥混凝土路面特點

水泥混凝土路面最主要的施工材料是素混凝土、鋼筋混凝土、連續配筋混凝土、預應力混凝土、鋼纖維混凝土等，其中應用最為普遍的是素混凝土路面，即在接縫區與局部的作業范圍內部設置鋼筋混凝土。

1.1 強度高、彈性大、板體性

水泥混凝土的結構總體剛度好，經過測量之后發現彈性模量可以達到2.5×104～3.5×104MPa，路面結構的混凝土抗彎性可以達到1.5～2.5MPa，抗壓強度10～30MPa。因而，路面結構的總體性能較高，滿足運行的標準。

1.2 穩定性高

因為水泥混凝土工程結構的水穩定性較高，溫度穩定性強，總體性能優于瀝青混凝土，并且隨著時間的延長也不會發生瀝青混凝土的老化問題，在氣候環境發生嚴重變化時，不會發生瀝青混凝土路面結構的失穩問題，從而達到提升結構運行效果[1]。

1.3 耐久性好

水泥混凝土路面結構不僅穩定性良好，抗磨性、耐疲勞性也非常好，在確保工程質量合格的基礎條件下，一般使用壽命可以達到20～40年，并且能夠通過履帶型的車輛。

1.4 抗侵蝕能力強

水泥混凝土材料的性能非常穩定，并且物質的活性非常低，對于絕大多數的化學物質都是不敏感的，具有較強抗侵蝕能力。

1.5 抗滑性能好

混凝土路面結構的表面粗糙度較高，車輛行駛更加安全，即使降雨，濕滑的路面也不會出現滑行的情況，達到車輛行駛穩定性的標準，達到交通運行安全性。

1.6 接縫多

接縫是結構性能較弱的部位，容易發生結構的損壞、變形等問題，原因是施工具有一定的復雜性，在施工與養護不合格的情況下，也會出現唧泥、錯臺以及斷裂的問題，而且接縫部位容易出現車輛跳動的情況，為車輛行駛舒適性帶來不利影響。

1.7 超載敏感，易產生斷板

綜合分析水泥混凝土材料的特點，屬于脆性的材料形式，當表面出現超載嚴重的情況，極易導致結構發生斷裂等問題，危害安全。

1.8 路面養生期

在施工結束后，不能立即使用，需要經過必要的養護。除了碾壓混凝土結構外，其他的混凝土路面都有養生期，以保證結構的強度達到最佳的狀態。在水泥混凝土路面鋪設結束后，一般需要間隔14～21d 才能開放交通運行。如果需要提前開放交通，必須結合現場情況，采取合理的處理措施，以達到運行的標準。

1.9 修復難度較高

養護作業時間的成本較低，但是發生損壞后，修復難度比較高。混凝土路面損壞后，及時修補處理可以滿足要求，但是也會為交通的運行帶來不利影響，在修補處理后，其結構性能不如原結構，容易發生結構損壞的問題。

1.10 噪聲大

水泥混凝土路面長期運行后，因為接縫變形的問題，導致平整度下降，車輛行駛會出現噪音過大的情況，危害交通運行的安全性和質量。

2 脫空形成的原因

混凝土路面結構的剛性大、板體性強，擴散荷載能力較高，因此傳輸到土基頂面的荷載應力相對較小，通常不會超過0.07MPa。在施工中，混凝土面層下部不需要使用強度較高或者承載力較大的土基，但是混凝土的脆性較大，土基變形后適應能力不足，所以應該做好結構穩定性處理，以達到均勻支承的效果。隨著公路建設等級的不斷提高，路面損壞的問題不僅是結構的損壞，還會從舒適性、安全性方面損壞，功能性受到影響。水泥混凝土路面土基穩定性不足或者支撐不均勻，容易發生下述問題[2]。

2.1 收縮或者變形問題

膨脹性黏土的地基基礎結構，容易發生不均勻的收縮或者變形問題，此類問題存在會給路面工程質量造成影響。

2.2 凍害問題

對于季節性冰凍的區域，如果土質均勻性較差，或者路基濕度較高，容易產生結構凍害問題。

2.3 不均勻問題

軟土地基沒有進行處理，容易造成不均勻沉降的問題，填挖交替或者新老交替的位置發生損壞的問題。

2.4 板體結構變形問題

填料不均勻、壓實不足或壓實不均勻，在現場澆筑施工中，因為水泥漿液材料發生下滲問題，抗剪性下降，在溫度的持續性作用下，板結構收縮較為嚴重，如此反復的變化導致水平抗剪性能不合格。板內的溫度變化是非線性變化的形式，導致板體結構出現翹曲或者變形的問題，使得板和基礎結構發生嚴重的分離，再加上車輪持續性的作用，基礎結構出現塑性變化，此時就會導致結構發生較小的空隙，這就是原始脫空區。硬化后的水泥板體結構，受環境溫度的影響比較明顯，容易導致發生溫度應力的情況。為了有效地預防發生斷裂或者拱起，在檢查時需要注意縱縫、橫縫問題，在自然環境的影響下，防止水分進入到結構內部[3]。受到車輛持續性碾壓，重載運行作用比較大，導致后板回填時發生真空的情況，負壓作用下水分進入空隙機構內，隨著積水增多，基礎材料也會逐步達到自由水飽和的狀態。

2.5 唧泥問題

在重載車輛持續碾壓下，移動荷載會產生水動壓力的作用，導致進行處理的細粒料以及較弱的膠結材料發生被沖刷的情況，水分會逐步擠壓出去，懸浮液體就會產生唧泥的問題，路面板也會出現局部結構支承力不足的情況，進而發生斷裂、錯臺，此時降水也會經過縫隙直接進入內部，導致脫空區內積聚過多。當車輛碾壓后，后方板的邊緣或者角隅部位首先開始下沉，將脫空區的大部分積水直接帶出。車輛行駛速度較快的情況下，積累的水分因為擠壓的持續性作用而導致流動的速度加快。

2.6 彎沉變形問題

路基材料經過高速水流的持續性作用容易受到沖刷影響，而積水會導致出現泥漿的問題。車輪與面層結構會發生彎沉變形的問題，泥漿沿著縫隙會快速的冒出，細粒土會持續性帶出，脫空區的面積會增加，板體的承載性能會降低[4]。如果唧泥的情況剛剛出現，只有在縫隙邊緣或者局部的位置上出現，隨著唧泥的問題進一步發展，地基不會給面板起到支承的作用，長期發展之下，會產生很大的影響。

3 工程病害概況

某高速公路總里程為70km，隨著通行車輛增多，交通運行壓力也持續增大，公路路面容易發生病害問題，其中最為嚴重的部位就是輕微脫空。為了保證公路病害問題有效處理，應用落錘式彎沉儀、探地雷達進行結構強度、脫空位置的檢測。經過分析發現，單點測量后彎沉值超出規定的標準，路面發生了脫空、基層疏松的問題。

4 施工控制要點

4.1 封閉交通

為使路面施工有效進行，保證工程質量合格，必須加強現場交通管控，及時封閉處理，以滿足工程的運行要求。

4.2 布孔

在橋頭搭接部位設置注漿孔的環節，需要結合不同搭接長度進行鉆孔數量確定。采取梅花形布置的方式，第一排注漿孔和臺背平行，與臺背的距離為0.5m 左右，最后一排注漿孔和邊緣部位的距離保持0.5m 位置上，中央分隔帶一側注漿孔需要設置在分隔帶1m 的位置上；注漿孔沿著縱向布置，間隔2m 左右。如果現場遇到結構物影響，要結合情況適當的增加布孔密度[5]。

非搭板部位上的鉆孔必須結合路段長度進行設置，確定合適的鉆孔數量。在連續處理路段形式，每5m 路段應該設置3～4 個鉆孔，采取梅花形。如果要單點處理，應該增加到4 個以上，注漿孔和板邊距離超過0.5m。

4.3 鉆孔

鉆孔執行設計方案的要求，深度達到設計方案的要求。在路面出現水泥板脫空、基層疏松或者局部脫空的問題，鉆孔深度為0.4～0.6m 之間；如果路基存在疏松的問題，則深度增加到0.6～0.8m。

鉆孔作業中，鉆頭直徑應稍微大于灌漿機噴嘴直徑，該項目選擇應用直徑為5cm 的鉆頭。如果現場施工中，面對的路基結構，鉆孔應該直接貫穿基層，且鉆入深度在7cm 以內。鉆孔環節，組織專人進行檢查，做好各項記錄。

4.4 清孔

鉆孔作業結束后，嚴格按照設計的要求做好漿液制備工作，確保內部沒有石塊等雜物，并且使用清水處理處理。

4.5 壓漿

清孔工作結束后，按照要求配制漿液。壓漿機在投入使用前，必須進行現場的檢查和清理，保證各項性能符合要求。壓漿劑攪拌環節，需要加入水泥、粉煤灰先攪拌處理，充分混合后，再加入減水劑、水，并且持續性攪拌處理，通常攪拌時間在5～10min，漿液稠度為14～18s。配制工作結束后，在30min 使用完畢，且施工階段要保持漿液隨時攪拌，達到均勻性的要求。

壓漿施工階段，需要先在板縫兩側灌漿孔施工作業，并且在中間孔施工，從而達到密實度的標準。在第一次壓漿處理結束后，壓漿壓力為0.8MPa 左右，完全達到均勻的標準。在壓漿作業環節，如果漿液從其他孔或者路基兩側發生擠出的情況，要及時停止施工，做好封閉處理。第二、三次壓漿階段，壓力超過0.8MPa，最高達到1.5MPa，要連續性注漿3～5min。如果漿液從氣孔向兩側擠出，說明灌漿施工結束，此時應該緩慢的降低注漿壓力，并且技術管理壓力泵，再進行后續的注漿施工。

分析相關的規范標準，在應用壓漿施工方式開展脫空問題的處理中，壓力達到1.5～2MPa。經過試驗檢測分析，通常壓力達到1.5MPa 以下即可，保證漿液能夠順利的進入到脫空的位置上，使結構不會因受力過大而發生損壞的問題。在漿液施工結束的15min后，將鉆孔內漿液抹平到水泥混凝土的面板上。在具體的壓漿施工結束后，需要在12h 內做好交通管控，禁止任何車輛進入到現場，在漿液強度符合設計要求后，才能開放交通。

5 施工質量控制

按照工程的要求確定漿液的配合比參數，對材料的使用量有效控制。該項目中，選擇使用P.032.5 水泥材料，使用合格的粉煤灰材料，并且使用飲用水，不會存在污染的問題，減水劑則應用早強減水劑。保證原材料質量合格的情況下，嚴格執行規范化的標準，達到科學配制的要求，具體執行表1 數據。

表1 壓漿設計配合比

在工程實施前，必須進行全面的機械檢查與分析，保證設備可以正常的運行。

漿液的性能參數合格，流動性達到標準，保證漿液在較小的壓力條件下即可滿足灌注施工的要求。

壓漿施工階段，盡量縮短攪拌到壓入底板的施工作業時間，從而有效預防因長期存放出現沉淀的情況。壓漿作業環節，保證漿液的攪拌連續性進行，確保漿液材料的流動性符合標準，避免沉淀、離析等情況。在項目實施前，需要保證漿液沒有超出初凝的時間。壓漿施工環節，灰漿從鉆孔的位置上進行，并且用木塞進行塞緊處理，經過10min 才能拔出。如果邊緣存在跑漿的情況，需要及時停止壓漿施工，并及時封堵處理。跑漿問題要嚴格的控制，只有符合要求后才能繼續開展壓漿施工作業。

6 結語

公路路面結構脫空病害較為常見，如果不能及時有效處理，會產生嚴重的危害，給交通運行造成負面影響。因此考慮到路面脫空處理質量要求，在今后項目開展時，需要按照路面脫空病害類型，從施工材料選擇、工藝確定以及施工現場質量控制等方面進行科學選擇，同時還可引進更為先進的處理技術，避免脫空問題出現，從而提升路面工程的質量。