高壓注漿技術在公路養護中的應用

胡瑞軍

（山東省青州市交通運輸局，山東 青州 262500）

0 引言

公路在長期的使用過程中由于降水量大、車流量多以及超載等原因導致地基與基層出現嚴重的病害，給人們的行車安全帶來了嚴重的隱患。并且隨著車流量的增加，傳統的公路養護方式雖然能夠在較短時間內使路面恢復正常，但是從長遠來看，安全性不高，不能從根本上起到長期養護的作用，所以技術人員開始研究現代化的公路養護方式并取得了顯著的成果。高壓注漿技術在公路養護中的應用有效地改善了公路路面存在的問題，推動了交通運輸行業的發展。

1 高壓注漿技術概述

注漿法也被稱為灌漿法，它是運用液壓和電化等原理借助注漿管把漿液注入地層，漿液進入公路地基內部占據一定的空間，將土粒或者巖石縫間的水分和空氣排出，在人工控制下注入的漿液會將原來疏松的土粒和裂痕黏成一個整體，從而形成一個更加堅固且防滲效果好的路基，進而起到加固地基、養護路面的作用。

對于當前公路地基存在的病害而言，首先，采用注漿技術將漿液注入到公路路基，可以在不破壞原有路面的基礎上將松散或者開裂的材料凝結成一個整體，提高了地基的整體性，保證了公路地基的穩定性，增強了公路的承載能力。其次，漿液在進入地基之后可以與地基中的土相互作用發生化學反應，使得地基更加結實，從而達到穩定地基的作用。

大部分公路采用的是瀝青混凝土路面，在對該種路面進行養護施工的過程當中，高壓注漿是十分常用的技術，主要是先在瀝青路面中利用鉆孔裝置來進行鉆孔，然后是利用高壓注漿裝置以高壓噴射的方式將改性水泥砂漿噴射到基層位置，對基層當中存在的孔洞進行有效填充，從而達到對基層強化的效果。由于應用高壓注漿技術時并未建立相應的規范和標準，在實際的操作過程中仍然是僅依靠自身的經驗，一旦施工的過程中出現不當行為，不僅不能發揮出加固基層的效果，還可能會造成瀝青路面發生二次病害的情況。所以有必要對公路養護工作中對高壓注漿技術應用的流程和要點進行分析，從而使得路面綜合養護實力能夠得到增強。

2 瀝青路面病害以及原因

目前，最為常見的路面形式為瀝青混凝土路面，其與傳統的水泥混凝土路面相比，有著養護成本低、行駛平順性強、彈塑性過渡、承載能力強等特點。大部分瀝青混凝土路面采用的是半剛性基層結構形式，外部環境和車輛荷載所帶來的影響，容易出現干縮性或者低溫性裂縫，然后在荷載誘導的作用下會使得開裂狀況傳導至路面，導致路面表面發生開裂狀況，甚至發生惡性循環，大幅度降低瀝青路面的耐久性和綜合承載能力。

2.1 路面裂縫

裂縫問題長期制約著公路建設和發展，也是縮短公路使用壽命的重要原因。一般情況下路面裂縫分為兩種不同的形態，依次是縱向裂縫和橫向裂縫兩種。導致縱向裂縫的原因主要有兩個：一個是由于施工技術原因所導致的地基和填土在橫向上不均勻，再加上地面有水滲入到公路出現路面裂縫的問題；另一個是瀝青面層和地基在車輪荷載作用下被破壞，導致公路地基出現裂縫。橫向裂縫產生的原因則主要是氣候和氣溫的變化或者縱向不均勻沉降所導致的。

2.2 坑槽

坑槽修補也分為兩大類：一類出現在車流量大的地帶，在表現上多為表面層遭到破壞，導致路面出現大量坑洞的原因主要是水破壞以及車輛不同程度的超載。當已經出現空洞的公路路面遇到降水，雨水會沿著坑洞進入瀝青路面混凝土的空隙，車輛通行形成動水壓力，導致瀝青散落，從而產生坑洞。導致地面坑洞的原因有很多，其中最主要的原因與施工過程中壓實程度有直接關系。另一類坑槽則分布范圍較為廣泛，不僅停留在行車道，而且可能分布在整個斷面處，這種病害不僅停留在表面，而且會破壞地基。

2.3 唧漿

唧漿多發生在橫縫處，尤其是在超車道上出現的較為頻繁。造成唧漿現象原因有很多，其中最主要的是車轍引起的。先是由車轍引起細小的裂縫，然后在行車荷載和水的作用下，逐步發展成為網裂，并最終發展成為唧漿，唧漿是公路地基遭到破壞的初期表現，技術人員必須做好預防工作，及時修復唧漿。

3 注漿技術在公路養護中的應用

3.1 路基加固機理

高壓注漿屬于一種加固類型的技術，目前已經在公路養護當中得到了十分廣泛的應用，主要針對的問題包括了軟土地基處理、混凝土路面加固以及路面裂縫處理等。在實際的操作過程中，會將瀝青混凝土面層的設計標準作為主要的質量控制指標，有著很強的科學性，十分適合應用在地基加固處治工作當中。高壓注漿技術主要是通過鉆孔將漿液注入到路基的土體當中，利用擠密或者滲透的方法來將其中的空氣和水分排出，使得土體本身的孔隙減少，提升整體的強度。待漿液凝固后，就會使裂隙和土顆粒組合成為整體，具備更強的防滲性和穩定性，達到治理病害和空洞填充的效果，但同時也會受到漿液擴散情況、灌入量、滲透情況以及地層均勻性等因素的影響。壓力注漿技術所建立的柱體可以作為基層樁基礎，能夠對路面結構提供支撐作用，通過加大壓力來發揮出路基上抬的效果，可應用在橋頭搭板脫空處理工作中。

3.2 注漿材料

注漿材料的好壞直接影響著公路路面養護的效果，注漿材料中包含的成分較多，主料是水泥、砂、黏土和助劑，助劑會影響漿液凝固的速度。需要注意的是，注漿材料中的助劑除了減水劑以外還有膨脹劑，膨脹劑具有提高注漿材料密實度的作用，可以防止施工中出現凝結時間過早的現象。隨著公路養護技術的提升，注漿材料從過去以石灰和黏土為主再到后來的水泥—水玻璃漿液等，各種有機高分子材料也被廣泛應用，總而言之，注漿材料必須具有高凝結性、適應性好等特點。

在公路養護作業中應用高壓注漿技術要注意，所選用的注漿材料特性會直接決定注漿加固的質量，如果材料本身的性能不符合相關的要求，那么會對注漿材料拌和性能帶來直接的影響，具體影響注漿性能的材料主要包括改性劑和水泥等。例如某市政公路注漿養護項目中，結合工程的特點來設定的材料配比，硅酸鹽水泥強度等級為42.4，改性劑包括了膨脹劑和減水劑。傳統的減水劑中包含了相應的分子活性劑，能夠在對注漿水膠比的基礎上實現注漿材料和易性的提升，從而減少耗水量，并對水泥的使用量進行控制。通過對膨脹劑進行應用，能夠使得注漿材料密實性獲得顯著的提升，避免在注漿施工當中發生過早凝結的情況，利用膨脹劑的特性來彌補漿體干縮變形的情況，使得注漿的抗滲和防滲性能獲得提升。在補強后期可利用膨脹劑的特點來對空洞進行有效的修復。

根據公路工程水泥及水泥混凝土試驗規程中的要求，需要通過試驗的方式來對注漿材料指標進行檢測，為了合理控制砂漿水膠比和水泥用量，使得和易性能夠滿足施工的要求，需要在注漿中按照一定的比例來添加粉煤灰和減水劑，以此來控制材料的水膠比和用水量。為了能夠對減水劑的影響進行定量分析，需要對其添加范圍比例進行合理的設定，并控制比值。通過調查分析可以了解，通過加入減水劑能夠對注漿流動性指標進行有效的改善，而減水劑的添加比例會在1.2% 的位置發生明顯變化，如果比例低于1.2%，添加比例會和流動性成負相關關系，如果比例高于1.2%，則流動性會和添加比呈現出正相關的關系。

在高壓注漿技術中，粉煤灰也是十分常見的一種添加劑，通過加入粉煤灰能夠切實提升注漿材料和易性，有著十分明顯的經濟效果。通過試驗可知，在注漿材料中加入不同比例的粉煤灰，添加量和施工流動性之間有著明確的定量關系，在實際的操作過程中應該注意控制水灰比，合理調整粉煤灰的添加比例。相比于水泥材料，加入粉煤灰材料后會有著更強的親水性，另外粉煤灰所具備的耐久性和膠凝特性也能夠實現對混凝土材料造價的動態控制，十分適合應用在大規模的公路養護作業中。

3.3 施工工藝

傳統的注漿施工處理技術中大部分的注漿材料被遺留在路面基層和中間層，無法起到公路養護的作用，為了提高處理結果，技術人員必須嚴格按照施工工藝和相關的技術要求開展作業，加強對每個環節的施工控制。注漿施工工藝主要包括測量定位—成孔—安放注漿管及孔口封堵—攪漿—注漿—封孔流程。

測定位置目的是判斷地基出現問題的位置，從而根據地基條件和路面條件確定注漿的位置和方法，比如使用矩形或者梅花形布置。成孔主要是讓注漿管通入地基，為后續注漿做準備，成孔一般是采用鉆探方式進行。攪漿主要是為了將漿液充分混合，保障漿液的均勻性，防止后續公路出現橫向或者縱向裂縫。注漿結束后技術人員要及時將漿孔封堵，以免被雨水等沖蝕，影響注漿效果。

3.4 施工準備

注漿設備有很多，其中包含灰漿攪拌機、液壓注漿器、液壓鉆機以及沉管設備等，首先，施工人員在正式開工前要反復檢測，保障各個設備正常運轉。其次，在使用注漿材料之前要對其做試驗，控制注漿材料配比，滿足公路養護需求。最后，施工人員需要確定注漿壓力以及各個技術參數，其中注漿壓力一般為1.0～1.5MPa，在注漿過程中必須遵循先邊緣后中央的方式進行，并且在邊緣注漿中注漿壓力不能過大。

要明確高壓注漿的具體范圍，具體可采用彎沉測定的方法或者人工觀測的方法來明確這一事項，所謂人工觀測法就是利用肉眼來對裂縫、接縫以及不均勻沉降等問題進行判斷、分析，并找出造成這些問題的原因。比如在公路上經過重型車輛時，能夠感覺到出現了混凝土板位移，或者雨后出現唧泥現象，這時可以認定為是脫空現象。瀝青混凝土里面出現橫向裂縫，并發生坑槽或者車轍的現象，需要及時對其進行處理。所謂彎沉測定的方法是指橋頭搭板板角彎沉超過某一個數值后可以被認為是脫空，一般會選擇橫縫或者縱縫的附近點位來進行彎沉值的測量。

3.5 鉆機就位及布孔

在完成施工準備之后，攪拌機進入施工現場，技術人員做好調試工作，確定攪拌機轉速、壓力正確。鉆頭要對準樁位中心，雙向調平鉆桿，最后精確調平，垂直度誤差控制在1% 以內，對中誤差小于5cm。在此次公路養護工程中，單層布孔孔間間距是2m，布3排孔，雙車道同時加固排距為1.3m。

在布設灌漿孔位時，應該結合裂縫情況、灌漿機械設備以及混凝土板面的尺寸等因素，會將灌漿的距離控制在1.6m 左右，孔深為45～90cm，如果因為排水管道滲漏而發生了地基下沉的情況，那么應該確保深度超過埋置管道的深度。所采用的灌漿順序應該由沉降量最大的位置首先進行，具體采取由大到小和由遠及近的順序。同時，要結合地基沉降損壞或者脫空情況來進行灌漿壓力的控制。一般會將壓力控制在0.1～0.5MPa 范圍內，如果灌漿深度超過了2m 則要將壓力控制在1～4MPa 之間，當漿液從接縫位置溢出時可認定為注漿完成，這時應該停止注漿的工作，并停留幾分鐘后進行下一個位置的作業。

3.6 鉆孔與清孔

在此次鉆孔中采用了梅花形鉆孔技術，技術人員要采用從中間向四周擴散施工的方式開展工作，借助液壓鉆孔機鉆孔，基層注漿鉆孔深度為0.9m，土基注漿鉆孔深度為1.2m，鉆孔結束后用電鉆機進行清孔。

3.7 注漿

漿液配比為水泥與水玻璃的配比為100∶5，水灰比為0.60～1.55 之間，攪拌的時間控制在3～5min 之間，充分攪拌使其形成均勻的漿液。攪拌結束后技術人員將其裝入注漿管中，沿著提前打好的鉆孔注入地基破壞處，注漿要逐排逐孔進行，并安排自下而上的順序，不可漏注或少注，在注漿中要隨時關注注漿的壓力，如果壓力不大可以增加注漿量。一般情況下，終止注漿的條件是注入土層的固體材料≥100kg/m，并且注漿壓力達到0.1MPa。

3.8 封孔

當注漿結束后，技術人員應該在第一時間將鉆孔封堵，避免臨近鉆孔注漿時注漿材料溢出。

3.9 注漿結果測驗

在完成整個注漿過程之后，為了保障注漿技術對公路養護的有效性，技術人員必須加強對其的檢驗，比如對注漿前后路面結構的路面彎沉、瀝青層底拉應變和土基頂面壓應變等進行測試，確保高壓注漿技術的安全性。

4 結語

隨著我國交通運輸行業的發展，高壓注漿技術被廣泛地應用到公路養護工作中，技術人員通過對不同施工環節進行參數控制，充分發揮了高壓注漿技術的優勢。相信在現代養護技術的推動下，我國公路路面的使用壽命將會得到延長，承載力也會得到提升。