高速公路水泥混凝土路面板底脫空處理施工技術研究

張勇

（慶陽遠通公路工程有限公司，甘肅 慶陽 745000）

1 概述

水泥混凝土路面具有剛度大、使用壽命長、高溫穩定性好等優點，在各等級公路中均有廣泛應用。但這種路面材料也存在較多缺點，如形成舒適度較瀝青混凝土路面低，對基層抗沖刷能力要求較高，易發生板底脫空等病害等。工程實踐證明，在各等級水泥混凝土路面中，大量存在板底脫空現象，在行車荷載作用下，進而導致路面斷板、龜裂等病害，進一步降低行車舒適度。工程實踐表明，使用鉆孔灌漿技術能大幅改善水泥混凝土板底脫空問題。

2 水泥混凝土路面板底脫空的成因

水泥混凝土路面板底脫空的形成原因有多種，主要包括外力作用、設計缺陷、施工缺陷[1]等。

2.1 外力作用

路面板塊在行車荷載、溫度及濕度等多種外力因素的共同作用下，部分區域出現翹曲，在路面板塊的中部、角隅、邊緣等部位的底面有可能出現脫空現象。再加上地表雨水通過縱、橫向接縫滲入基層，逐漸對基層造成不同程度的破壞，隨著沖刷的不斷加劇，基層表面的細小顆粒不斷流失，在板底會出現唧泥，如圖1 所示。這種情況出現后，將進一步增加板底脫空區域，嚴重時，將會導致路面板塊斷板，甚至龜裂。

圖1 水泥混凝土路面板底唧泥形成示意圖

2.2 設計缺陷

設計缺陷主要表現在幾個方面：一是如果路基局部基底承載力不足或路基局部穩定性不足，都會導致路基發生不均勻沉降。路基發生不均勻沉降后，都會導致路面板底脫空現象發生；二是如果路基排水設施設計存在缺陷，則會導致地表和地下水難以迅速排出路面，從而導致基層和路基沖刷嚴重，加劇路面板脫空現象的發生；三是基層設計厚度不足，難以解決防凍問題。在北方地區，基層及路基反復發生凍融情況，也會導致路面板底脫空現象。

2.3 施工缺陷

施工缺陷主要表現在未按照設計及規范的要求進行路基和基層施工。如路基基底未進行清表，未按設計要求進行軟基處理，路基壓實度不足則會導致路基發生不均勻沉降，從而形成板底脫空；如高填路堤、陡坡路堤、填挖交界處未按設計要求處理，則也會導致局部區域發生不均沉降，從而形成板底脫空；如施工單位管理不善，有意或無意減小了基層厚度或改變基層的配合比等，則會導致基層強度不足，基層破損嚴重時，也會導致路面板底脫空情況的發生。

3 板底脫空情況調查

目前調查水泥混凝土路面板底脫空情況的主要方法有外觀評定法、貝克曼梁彎沉檢測法、基于FWD 的脫空判別法、探地雷達法、聲振法等[2]。本文以貝克曼梁彎沉檢測法為例，介紹板底脫空情況調查方法。

檢測主要用到的設備有貝克曼梁彎沉儀和BZZ-100型標準車（以下簡稱“檢測車”）。

檢測步驟如下：

①封閉待檢路段，禁止社會車輛通行；

②按要求布設檢測點，由專人將檢測車開至檢測點指定位置，一般為后輪在檢測點正前方30～50mm 處；

③將彎沉檢測儀的前梁放置于檢測車后輪之間的縫隙處，將百分表安裝于彎沉檢測儀后梁的測桿上；

④檢測車緩慢駛離檢測點，百分表指針指向最大值時，讀取該讀數，記為n1；

⑤檢測車駛離檢測點3m 開外時，百分表指針回轉，待穩定后，讀取該讀數，記為n2；

⑥按下式計算檢測路面的彎沉值，若實測彎沉值超過0.2mm，則可認為該路面存在板底脫空現象。

路面彎沉檢測數據統計完成后，再配合其他手段對擬處理的脫空路面板底脫空區域進行調查，編制相應應的施工方案，進行板底脫空處理。

4 水泥混凝土路面板底脫空處理

4.1 交通疏導方案

為保證經濟發展，在高速公路上對路面板底脫空進行處理時，往往采取不封路施工的方法來施工。由于高速公路車輛速度快，如果沒有進行良好的交通疏導，則極容易發生交通事故。為保證施工安全，應按照《公路養護安全作業規程》（JTG H30-2015）設置作業控制區[3]。作業布置如圖2、圖3 所示。

圖2 高速公路封閉車道養護作業控制區布置示意圖

圖3 高速公路封閉硬路肩養護作業控制區布置示意圖

作業控制區的設置，與高速公路設計時速、作業區域、線路縱坡、交通量等因素綜合確定，具體如表1～3 所示。

表1 高速公路養護作業警告區最小長度取值表

表2 高速公路封閉車道時上游過渡區最小長度取值表

表3 高速公路養護作業縱向緩沖區最小長度取值表

4.2 鉆孔及壓漿

4.2.1 鉆孔

水泥混凝土路面板底注漿處理中，多為梅花形布孔，鉆孔孔位布置示意圖如圖4 所示（以路面板5×4m為例）。

如圖4 中，每塊路面板均布置5 個注漿孔，呈梅花形布置，孔徑控制在40～50mm 為宜[4]，且宜與壓漿頭保持一致，鉆孔深度宜控制在0.7m 左右，且穿過基層。為保證鉆孔施工安全，鉆孔作業人員應保持面向來車方向，且在鉆孔作業區100m 外設置專人揮舞紅色小旗，以提醒過往社會車輛減速。鉆孔完成后的芯樣，應妥善保管，不得隨意丟棄。鉆孔完成后，為保持孔內清潔，可在孔口用木塞堵塞，直至開始壓漿。

圖4 水泥混凝土路面板底注漿孔位布置示意圖

4.2.2 壓漿

鉆孔完成后，可立即按照經批準的配合比拌制水泥砂漿，拌制前，原材料應經檢驗合格。漿液應保持適宜的流動度，宜控制在20～30s，可添加一定比例的膨脹劑，以確保壓漿飽滿。開始壓漿前，應仔細檢查壓漿管路，有必要時可進行壓氣試驗，防止壓漿過程中漏漿。壓漿宜由低處向高處進行。壓漿時，應保持壓力在500～1000kPa，然后保持壓力穩定，直至漿液從相鄰板塊的縱、橫縫處流出，或路面板有明顯抬升方可停止壓漿。

4.2.3 養生及二次壓漿

壓漿完成后，應立即對其進行養生，養生期間不得開放交通，嚴禁重載車輛碾壓壓漿區域，以保證漿液強度的增長，經檢測漿液強度及路面彎沉值達到設計要求后方可開放交通。若漿液強度已達到設計要求且彎沉值還未達到設計要求，此時應按照壓漿的步驟和要求，進行二次壓漿，直至漿液強度和彎沉值都滿足相關規定。

4.3 質量檢驗及驗收

從前人的研究結論看，荷載型反射裂縫和壓漿效果關系非常密切[5]。若壓漿效果不理想，板底脫空問題沒有得到根本的改善，則路面板會產生一部分豎向位移。可以通過壓漿完成3 天后，對所處理板塊進行彎沉檢測，如果板角處的彎沉值或者橫縫處的彎沉差超過設計要求時則應進行二次壓漿。驗收時，應隨機抽查20%，檢測不合格的路面板重新進行壓漿，直至彎沉值滿足相關規定。除彎沉值外，其余檢驗項目可參照表4 進行檢查驗收，當表內所有檢查項目均合格時，方可驗收。

表4

5 結論

壓漿是一種水泥混凝土路面板底脫空處理效果非常好的技術措施，也是水泥混凝土路面高速公路養護中最常用的工藝之一。通過對板底脫空部位進行壓漿處理，加固了基層及局部路床，填充了由于各種原因導致的縫隙，同時也提高了路基及基層的承載力，能有效減小斷板的概率，延長混凝土面板的使用壽命，同時也提高了行車舒適性。值得注意的是，在處理前后都應仔細對路面進行彎沉值檢測，通過彎沉值檢測，能有效提高壓漿使用效率，也能全面對高速公路進行養護。