地聚合物注漿處置施工方案設計研究

摘 要：路基層一旦出現脫空等病害，勢必會降低路面的承載能力，若一味采用傳統開挖補強技術處理，不僅施工時間長，還會干擾交通通行，加大養護成本。地聚合物注漿技術是一種高效的非開挖工藝，能夠克服普通注漿材料早期強度小、收縮性嚴重的缺陷，無需翻挖道路，便能實現快速開放交通的目的。在路面路基病害處治當中，采用地聚合物注漿工藝，在全面了解路面病害情況的基礎上，闡述了地聚合物注漿處置施工方案設計要點。

關鍵詞：地聚合物；注漿處置；施工方案設計；路面病害調查

中圖分類號：U418.66" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2023）08-0013-03

0 引言

近年來，公路規模持續擴張，道路養護里程也隨之增加。在瀝青路面病害修復方面，傳統的注漿材料及工藝效果不佳，很難提高路面的整體性、穩定性。為此，提出了地聚合物注漿處置施工設計方案。該方案是指地聚合物漿液在一定壓力作用下，通過注漿管不斷注入公路路基及路面基層結構層，在一系列反應下，能夠快速擠出殘留在路基及路面基層內的水分、空氣，由此可達到提升公路承載力的效果[1]。

1 路面病害調查分析

某公路工程通車時間較長，由于交通荷載及自然因素的長期影響，導致路面出現了不同程度的網裂、坑槽等病害[2]。在病害調查當中，重點調查路面承載能力和層間脫空情況。

本工程采用了貝克曼梁法，即利用載重汽車持續加載路面，通過百分表對車輛經過測點前后的讀數差值進行精確記錄，由此獲取回彈彎沉值。在靜態汽車荷載檢測時，采用靜態貝克曼梁法，獲取單點最大彎沉。該方法操作方便，在各類路基路面回彈彎沉檢測中具有良好的適用性，可用于公路整體承載能力評定。彎沉值不僅能夠展現公路路面的承載能力情況，還可反映路面的抗垂直變形能力。經過測試，可得出本工程的路面彎沉值為32.80 mm，說明本工程的強度損失較為嚴重。

在調查層間脫空狀況時，本工程采用了鉆芯取樣法，以此對路面結構層是否完整進行詳細觀察。根據現場鉆取的芯樣情況分析，8～12 cm為面層瀝青厚度，部分瀝青面層芯樣全部成型，基層成型結實，具有較好的層間結合情況。局部病害部位，層間結合位置已出現脫離現象。

根據路面病害調查，分析瀝青路面產生病害的原因主要有以下2點：①在高溫和交通荷載的長期作用下，半剛性基層會產生橫向裂縫。降雨之后，雨水將沿著裂縫不斷下滲，并有白漿冒出。若采取的措施不及時或不合理，裂縫將持續發展，甚至會產生沉陷現象。②在車輛的長期碾壓作用下，病害原有位置很可能產生豎向裂縫，甚至會出現更為嚴重的病害，比如脫空、大范圍開裂、坑槽等，進而降低路面的承載力，或出現層間粘結效果不佳等情況。

若路面基層出現脫空等病害，將會大幅降低路面承載力。一般情況下，若采取傳統開挖補強處置工藝，在基層病害處治當中，不僅養護周期長，且具有較高成本，對行車通行影響大。基于此，為了保證路面養護質量，降低對道路行車的不利影響，可采用“非開挖”注漿加固技術。這種養護工藝，不僅可以避免翻挖道路，快速開放交通，可以很大程度上降低道路修復對交通的影響。由于現有注漿材料普遍存在早期強度小、收縮大等缺陷，應結合道路實際情況，采取早強型地聚合物注漿加固方案，從而修復路面病害。

2 地聚合物注漿施工方案設計

在本養護路段，可根據病害程度劃分為兩種路段，即一般路段和病害路段。具體問題具體分析，不同路段要采用不同的施工方案設計。

經檢測發現，一般路段路面病害不明顯的位置的彎沉值不符合規定要求，需要進行養護處理。針對病害輕的路段，在施工方案設計時，可針對原二灰穩定碎石基層（20 cm）及石灰土底基層（22 cm）進行處置，采取地聚合物注漿方案。當補強處理之后，需按照“下→上”的順序進行整幅施工。

在病害路段的路面病害調查中發現，局部路段病害較為嚴重，病害類型多為裂縫、坑槽、脫空等，且通過彎沉檢測可知，彎沉值并不符合規定要求，需要加大養護力度。針對此類病害路段，需要先將舊路面瀝青面層銑刨掉（厚度為12 cm）隨后采用地聚合物注漿法處置原二灰穩定碎石基層和石灰土底基層。處理之后，應通過灌縫法處置路面裂縫病害，并將聚酯布（寬2 m）布設到其上騎縫位置。結束以上施工作業，按照“上→下”的順序進行整幅施工。

3 注漿工藝參數計算研究

選取具有代表性的路段為試驗段，長度為500 m，為計算注漿工藝參數，可在試驗段內選取不同試驗點進行試驗研究，最后利用鉆芯取樣法，獲取最佳參數。表1～表3為路面試驗注漿方案及處置結果情況。

經過現場探坑觀測分析，在地聚合物注漿施工設計當中，若注漿壓力為0.4 MPa，得到的處置結果為“差”。這種情況下，注漿材料很難向基層脫空位置或者裂縫位置有效擴散，難以達到預期注漿效果。注漿壓力為0.6 MPa，注漿處置成效較好。隨著注漿壓力的不斷提升，注漿處置效果雖然也有所提升，相比注漿壓力為0.6 MPa時，處置效果變化并不明顯，都為“優”。

通過分析可知，通過現場探坑試驗和經驗公式計算分析，獲取的擴散半徑結果基本相同，說明在公路注漿孔距計算中柱形擴散理論經驗公式具有可行性。路基層結構破壞病害處置中采用地聚合物注漿法，以實測值作為注漿孔距計算的重要參考值，從而得出瀝青路面注漿孔間距為1.5 m。

伴隨注漿量的不斷增長，處置效果愈加顯著，但處置效果為170 kg/m2時，達到限值。結合公式計算研究， 確定注漿工藝最佳施工方案如表4所示，采用該工藝參數，可保證后期施工質量。

4 地聚合物注漿效果評價

4.1 承載力效果評價

瀝青面層的變形能力較強，當車輛碾壓路面后，便會向基層直接傳遞行車荷載，進而影響面層的使用性能[3]。基于此，需要做好注漿處置后路面基層的承載力效果評價分析。

在注漿養護1 d、7 d之后，針對路面病害位置可利用動態彎沉儀進行彎沉測量，并對比分析注漿前后的檢測效果，從而判定注漿后，路面承載力是否滿足規定要求。表5為注漿前后彎沉檢測值對比分析情況表。

根據表5可知：地聚合物注漿前，路面的彎沉平均值為36.37（0.01 mm）。注漿后，養護1 d時，路面彎沉平均值為27.74（0.01 mm）；7 d后，路面彎沉平均值為25.68（0.01 mm）。說明相比注漿處置前，路面彎沉值下降嚴重，修補路面的力學性能在不斷提升，路面的抗壓強度和承載力也大幅提高。在注漿養護1 d和7 d當中，路面彎沉值下降幅度較小，表明在較短時間內地聚合物注漿材料可以對道路產生良好的加固成效。

4.2 探坑觀測處置效果評價

注漿后，在路面結構當中，地聚合物漿液是否均勻分布十分關鍵。為更深入地了解地聚合物的加固處置效果，在工程質量評價中，采用了探坑觀測法進行評價分析。

經探坑觀測可知，注漿養護1 d之后，瀝青路面病害不明顯路段，未見地聚合物漿液。地聚合物僅有少量存在于松散基層部位，注漿材料較多的部位為路面的脫空區域，但仍有少量地聚合物注漿材料存在于碎石基層和底基層當中。由此表明，基層和底基層間粘結性能不好，但是通過地聚合物注漿材料的滲入，可增強結構層間的粘結效果，起到補強效果[4]。

在探測石灰土底基層和舊路基結構層之間時，層間未見注漿材料，說明層間具有良好的粘結性能，未見脫空、松散層，由此也說明在舊路基結構層內，并沒有滲透擴散地聚合物注漿材料。表6為探坑觀測處置結果。

5 結束語

地聚合物注漿工藝是一種高效的路面修復養護工藝，其施工處置效果顯著。本文依托某公路改造工程，通過瀝青路面病害調查，可知本路段病害類型較多，主要為裂縫、脫空、坑槽等，且局部路段路面承載力不合格，需要進行路面養護處置。基于病害問題分析，本文提出了地聚合物注漿處置施工設計方案，針對一般路段、病害路段進行了具體分析，并確定了本工程的工藝參數。為了解注漿處置效果，采用了承載力效果評價和探坑觀測處置效果評價，得出地聚合物注漿處置后，路面病害有效修復，路面承載力有所提升，可滿足施工養護效果。

參考文獻

[1] 袁藝卿.地聚合物注漿法快速處理路基路面病害應用研究[D].揚州：揚州大學，2021.

[2] 楊云華，荊武，徐敏.基于無損檢測的城市道路聚合物注漿修復技術探討[J].建筑技術開發，2019（18）：125-126.

[3] 沈健.非開挖式地聚合物注漿加固技術在舊水泥混凝土路面病害處治中的應用[J].低碳世界，2018（5）：258-259.

[4] 阮華夫，高峰，章蘇亞.BH地聚合物淺層注漿技術在上海G1501高架北段道路大修中的應用[J].中國市政工程，2015 （5）：1-3.