高聚物注漿和瀝青冷拌冷鋪相結合的非開挖公路綠色養護技術

摘 要：公路的沉降性病害是一種深層次結構性病害，嚴重影響道路交通安全。尤其是山區道路，如果不能及時處治，會進一步形成道路塌陷、滑坡等公路損壞。傳統的養護工藝大多數是在病害嚴重到影響行車安全時，采用開挖換填、坑槽修補等修補方式。傳統的養護方式不僅施工周期長、交通干擾大、施工成本高，還會產生大量的廢料和廢氣。因此，尋求不開挖、不加熱的環保綠色養護技術勢在必行。阿壩州公路局在預防性養護項目中，采用高聚物注漿填充加固結構層，再用冷拌冷鋪瀝青處理面層，整個工藝過程施工快捷、環保、交通干擾小，取得了良好的修補效果、環保效果和經濟效果。

關鍵詞：高聚物注漿；冷拌冷鋪；非開挖

中圖分類號：U416.217" " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2023）08-0022-03

0 引言

瀝青路面的病害主要分為裂縫、變形和松散3大類，但根據路面結構分析發現，水損害是造成道路病害主要因素之一。日常養護和預防性養護主要是對路面面層進行維修和養護，而對基層、路基引起的病害，經常治標不治本。針對由于路基原因造成的基層及路基反射性裂縫，引起的翻漿、唧泥，針對由于路基沉降而造成的脫空、塌陷等結構性病害，都需要新的養護技術來解決。

2020年7月，四川快馬道路工程技術有限公司在阿壩州養護項目中進行了高聚物注漿小面積試驗，試驗達到預期效果。2022年6月，阿壩州公路局對于G248馬爾康至壤塘段的沉降性裂縫進行高聚物注漿，注漿面積2 800 m2。在注漿結構性補強后，根據路面平整度要求，對局部采用改性乳化瀝青拌合混合料修補，最后整體路段進行微表處罩面。該公路運行半年以來，未再出現沉降、裂縫等病害。通過工程應用證明，采用高聚物注漿結合冷拌冷鋪技術，整個工藝過程施工快捷、綠色環保、交通干擾小。

1 高聚物注漿技術

高聚物注漿技術最早用于建筑物的維護和加固，隨著道路工程要求研發的高聚物材料逐漸成熟，其在高速公路病害處治中開始廣泛應用。道路高聚物注漿技術就是依托無損檢測結果，通過在路面打孔，將具有膨脹、早強、防水、耐久等特點的高流動性高聚物材料注入路面基層，填充路面結構層中的脫空、空隙及裂縫，增強路面結構的整體性，提升路面結構的承載能力。

1.1 高聚物注漿材料

高聚物注漿材料品種繁多，有親水型和疏水性以及單組份和雙組份的區別。本次工程材料選用目前比較成熟的高速公路用雙組分非水反應類自膨脹閉孔高分子聚合物注漿料。該材料為雙組份預聚體，當這兩種預聚體液體材料混合在一起時，預聚體即刻發生聚合反應，經過短暫的反應時間迅速膨脹并形成泡沫狀固體[1]。將反應時間調控至在15 min內，即可形成 90％ 的強度。反應后的材料具有良好的彈性和強度，特別是具有較好的抗拉強度。 高聚物材料呈中性、惰性性質，不污染土壤和水。注漿材料技術性能應符合表1的要求。

1.2 注漿設備及工具

高聚物注漿主要設備包括檢測設備和高聚物注漿設備以及輔助工具。檢測設備主要是落錘式彎沉儀（ FWD），有條件配備探地雷達（ GPR）。施工設備主要是把發電機、空壓機、配比儀、注漿機、注漿槍、沖擊電鉆等集成一起，安裝在貨運車輛上，組合成專業的高聚物注漿車。

1.3 注漿方案設計

根據路面檢測病害類型和注漿前檢測結果，設計高聚物注漿方案。注漿方案主要內容是注漿孔的布置方式、數量、孔深和孔徑。2022年6月，通過前期檢測確定該項目病害主要是兩種：一種是由于路基沉降造成的縱向寬大裂縫，裂縫兩邊路面形成明顯高差。對此類病害的注漿孔，沿裂縫方向在裂縫兩邊距離25 cm處布孔，兩個注漿孔之間的距離為100 cm，縱縫注漿孔布置示意圖如圖1。另一種是行車道局部塊狀沉降。對此類病害的注漿孔，注漿孔按病害區域縱橫向間距 1.2～1.5 m 均勻布置。局部塊狀沉降注漿孔布置示意圖如圖2。注漿孔直徑16 mm，注漿孔及注漿管深度注漿孔深度示意圖如圖3。

2 瀝青冷拌冷鋪技術

傳統的瀝青路面建設和維護基本采用廠拌或現場拌合的熱拌熱鋪瀝青混合料。相對于熱拌熱鋪工藝，對采用非加熱方式的常溫瀝青混合料工藝，稱之為瀝青冷拌冷鋪技術。目前的冷拌冷鋪按材料的性質有溶劑性冷拌冷鋪瀝青、水性（乳化）瀝青冷拌冷鋪、反應性樹脂類冷拌冷鋪技術。本次采用的是改性乳化瀝青冷拌冷鋪技術[2]。

原材料為改性乳化瀝青。采用SBR改性陽離子慢裂快凝性BCR乳化瀝青，瀝青固含量60%。蒸發殘留物3大指標如下：①針入度為62。②軟化點為57℃。③5℃延度為90 cm，恩格拉粘度為12。礦料采用當地材料，粗、細集料的技術指標要滿足T/CECS G：M53-02-2020《微表處技術規程》的集料技術要求。填料為礦粉和水泥，需符合《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40）中的相關要求。水泥材料選用拉法基425水泥。

選擇中交西筑MS9B稀漿封層車，用于拌合和攤鋪，同時配備帶銑刨、清掃裝置的多功能滑移裝載機、運渣車、吹風機、小型乳化瀝青灑布機和膠輪壓路機。

根據注漿后路面平整度情況，以最低點為基準銑刨路面。測量需要修補的路面厚度，按照厚度選擇礦料級配：厚度小于2 cm采用MS-3級配；厚度2～5 cm 采用MS-4級配；厚度大于5 cm，采用MS-5級配+MS-3級配兩次鋪筑。礦料級配范圍見表2。

冷拌冷鋪的技術關鍵點在于要根據鋪設厚度，選擇礦料級配和調整乳化瀝青的粘度和加入量，以及礦粉和水泥添加量。通過室內試驗和現場實際，工程混合料的配合比見表3。

3 高聚物注漿技術和冷拌冷鋪兩者相結合的非開挖工藝

對原路面的車轍、平整度、抗滑性能、路面破損狀況（裂縫、坑槽、沉陷等）進行檢測、調查， 將其作為路面維修養護方案選擇的依據。在路面彎沉檢測（路面結構強度）基礎上，以探底雷達檢測（路面空間狀態）為依據，并結合路面破損、平整度情況，采用高聚物注漿進行路面結構補強。再通過冷拌冷鋪修補技術，快速形成開放交通。

在注漿材料進場使用前應提交質量合格證書、檢測報告等，注漿材料應放置在避光、陰涼、通風處儲存。注漿方案需要確定病害處理范圍、布孔方式，鉆孔的深度和孔徑，并施畫鉆孔點。

在鉆孔后下注漿管，安裝注漿帽，注射高聚物注漿材料。注射完要取除注漿帽。在注漿完成1 h后，檢查注漿效果，并檢測彎沉，不滿足要求再進行鉆孔補注，直至達到設計要求。

冷拌冷鋪前，要以注漿后瀝青路面最低點作為基準，對注漿后路面進行銑刨。銑刨后清除清掃干凈后，撒布乳化瀝青。

對于較大面積病害，攤鋪整體小于2 cm時，按MS-3級配和設計配合比。通過稀漿封層車一次性攤鋪。攤鋪完破乳后，用膠輪壓路機進行碾壓，1 h后開放交通。對攤鋪厚度在2～5 cm時，按MS-4級配和設計配合比。通過稀漿封層車一次性攤鋪，攤鋪完破乳后，用膠輪壓路機進行碾壓，2 h后開放交通。對厚度大于5 cm時，采用MS-5級配和設計配合比。通過稀漿封層車進行攪拌和攤鋪至低于2 cm，用膠輪壓路機進行碾壓，2 h后再按MS-3級配和設計配合比，用稀漿封層車攤鋪罩面。攤鋪完破乳后，用膠輪壓路機進行碾壓，2 h后開放交通。

之后檢測平整度，并對低于整體路面的進行冷補，對高于整體路面的進行鏟除修補。

4 非開挖修補技術適用的路面病害

根據工程實踐可知，本工法適用于路面脫空、沉陷、唧泥、強度不足等病害處治，包括：水泥混凝土路面脫空、唧漿、沉陷病害處治；半剛性基層路面開裂、唧漿、基層松散、強度不足病害處治等；路基壓實度不足、路面沉陷等病害[3]。

5 應用后的效果

2022年6月在阿壩州注漿養護中采用注漿和冷拌冷鋪結合處理2 800 m2。運行6個月后，個別地方出現小裂縫外，基本完好，滿足設計要求。具體細節見圖4、圖5、圖6。

6 結束語

采用高聚物注漿填充加固結構層，采用冷拌冷鋪瀝青處理面層，整個工藝過程施工快捷、環保、交通干擾小。應用該技術取得了良好的修補效果，環保效果，經濟效果。今后需進一步完善施工工藝，提高現場施工效率。

參考文獻

[1] 沈藝奇.高速公路維修改造工程能耗及排放評價模型及方法[D].合肥：合肥工業大學，2017.

[2] 陳力維.瀝青路面運營期間養護能耗與排放量化分析[J].交通運輸部管理干部學院學報，2013，23（2）：12-19.

[3] 孫大權，孟慶楠，張立文.溫拌瀝青混合料制備技術研究現狀及新進展[J].城市道橋與防洪，2010（3）：19-21+24+16.