基于半剛性基層養(yǎng)護的裂縫注漿修補技術分析

張立志

(山西省公路局大同分局,山西 大同 037006)

1 半剛性基層裂縫檢測及修補技術

1.1 裂縫檢測技術

鉆芯法:根據現行《路基路面試驗檢測標準》相關規(guī)定,采取現場鉆芯取樣的方式,確定公路路面裂縫情況。此種檢測方式操作較為簡便,但存在一定的破壞性,且檢測結果存在較大局限性。尤其當道路基層存在板底脫空缺陷時,該方法無法適用。

探地雷達(GPR)檢測:該檢測方式可在不破壞道路結構的情況下完成道路裂縫檢測,其工作原理主要是通過電磁波在不同介質中的反射,根據接收到的回波信號,利用數字化反演技術完成檢測對象演示成像,并獲得裂縫深度、寬度等相關信息,進而完成半剛性基層裂縫檢測。

落錘式彎沉儀(PFWD)檢測:由于行車荷載及外部環(huán)境作用,道路結構達到承載極限時,會產生各種質量病害。因此,在道路結構產生大規(guī)模破壞前,應及時進行維修處理,以有效確保其使用性能。通過落錘式彎沉儀可有效模擬行車荷載作用,獲得道路結構加載狀態(tài)下的彎沉盆數據,能夠全面反應道路結構破損情況,具有測速快、無破損、準確性高等優(yōu)勢,在道路維護工程中應用廣泛。

1.2 半剛性基層裂縫修補技術

(1)薄層罩面技術。該技術主要用于處理較為輕微的路面裂縫。其基本原理是通過在道路表面加鋪瀝青薄層對裂縫進行處治,可有效提升道路平整度和路用性能。

(2)功能性維修加固。主要是通過在道路面層下方增設密封層,以有效增強道路結構整體性、連續(xù)性,提高路面承載能力和防水性能,從根本上抑制基層裂縫產生。

(3)灌漿修復。根據施工工藝不同,灌漿修復技術又分為靜壓灌漿和高壓灌漿兩種方式。

2 工程概況

某公路工程采用半剛性基層瀝青鋪裝,由于行車荷載及環(huán)境因素影響,其道路表面出現大規(guī)模裂縫病害,嚴重降低道路路用性能,縮短使用壽命,亟需進行維護處理。根據現場實際情況,選取1 km裂縫嚴重路段作為試驗段進行檢測分析,通過探地雷達等檢測設備對道路裂縫實施全面檢測,其檢測結果如表1所示。注漿修補主要針對基層開裂產生的反射裂縫,因此選取深度達到基層位置的裂縫進行注漿加固。

表1 試驗段裂縫檢測數據

3 注漿材料及設備

3.1 注漿材料

漿體配比設計:采用A、B兩種漿體進行灌注。其中A漿體主要材料為勻泡劑、增韌劑、催化劑及多復合元醇等;增韌劑、催化劑配比分別為8%和3.2%,多復合元醇中多元醇1與多元醇2比例為80∶20。

B漿體主要材料為PAPI-2型固化劑。實際灌注時,A、B兩種漿體比重為100∶85,其相關性能指標滿足規(guī)范要求。

3.2 注漿機械

施工設備:大功率發(fā)電機1臺、空壓機1臺、注漿機1臺、鉆孔機1臺、重卡汽車1輛;大力鉗、保護管、PVC管若干。

輔助工具:電鎬、洋鎬、小鏟、錐桶、卡尺等。

4 半剛性基層裂縫注漿修補技術要點

4.1 工藝流程

半剛性基層裂縫注漿修補工藝流程如下圖1所示。

圖1 基層裂縫修補注漿技術工藝流程

4.2 布孔及鉆孔

注漿孔布設原則:結合探地雷達實際檢測情況,準確確定裂縫分布區(qū)域,并合理劃分各注漿孔注漿范圍,確保注漿孔布置的科學性、合理性,最大限度提高注漿修復質量,通常沿裂縫方向0.5 m間距設置多道注漿孔。

鉆孔要點:采用強度高、質量好的鉆頭進行鉆孔施工,嚴格控制孔徑和孔深,確保滿足規(guī)范及設計要求。結合試驗段檢測數據及以往經驗,通常選用規(guī)格為φ20 mm的鉆頭,鉆孔深度為40 cm,確保到達上基層底部位置。

4.3 清孔

鉆孔完成后,應采用性能優(yōu)良的吸塵設備將鉆孔內鉆渣及雜物清理干凈,并通過特制長嘴高壓空氣泵進行二次清孔處理,確保注漿孔暢通無阻,最大限度保證注漿修補質量。

4.4 預埋注漿導管

注漿管主要包括鋼管和PVC管兩部分。注漿孔清孔完成后,先在孔內埋設長度為100 mm的PVC管道,注漿時,通過PVC管將漿體引流至基層部位,避免漿液由面層裂縫流出。

待PVC管道埋設完成后,在進行鋼管安裝,通過錘擊方式將鋼管埋入路面,并保證與地面完全接觸,達到封閉和穩(wěn)壓的目的。

4.5 注漿

結合注漿材料性能及配比情況,科學確定注漿壓力,通常為1.0～1.5 MPa,持續(xù)穩(wěn)壓2 min,最大限度保證漿體密實度。

注漿時應實時監(jiān)測注漿孔狀況,看漿液是否流出,通常以漿液外流作為注漿完成的標志;注漿完成后應密切關注注漿設備壓力表數值,在壓力值歸零前嚴禁拆除接頭卡扣,防止發(fā)生安全事故。

4.6 穩(wěn)壓封孔

為避免漿液由注漿管上方移除,確保其完全填充至基層間隙,通過大型扁咀鉗將鋼管固定,待穩(wěn)壓注漿2 min后再3將鋼管拔除,并采用錐形封孔塞封堵注漿孔,持續(xù)5～7 min后將其拆除。

4.7 養(yǎng)生及恢復交通

待封孔塞拆除后,對注漿路段進行全面清理,并通過冷補方式將鉆孔封閉,最后在公路表面均勻涂刷改性乳化瀝青,將路面恢復原狀,待乳化瀝青完全破乳后方可開放交通;需特別注意的是,注漿完成后,注漿路段應采取封閉管控,嚴禁所有車輛、行人通行,待養(yǎng)生2h后,且經檢測道路力學性能滿足規(guī)范及設計要求后方能允許后續(xù)施工。

4.8 驗收項目及要求

鉆孔檢查。鉆孔完成后應對孔深、孔徑、數量及布設位置等進行全面檢查,確保滿足設計要求,若達不到要求應及時采取補救措施,必要時應重新鉆孔。

鉆孔施工過程中,施工方應安排專業(yè)技術人員進行現場指導和監(jiān)督,實時監(jiān)測鉆孔質量,確保滿足技術標準要求;注漿時,嚴格控制注漿速率及穩(wěn)壓時間,保證注漿密實度滿足設計要求。

4.9 質量及環(huán)保保證措施

半剛性基層裂縫修復過程,需重視質量控制、環(huán)境保護,以提升項目建設的社會效益。

(1)在對建筑材料進行質量檢驗時,必須嚴格按照各項指標,對原材料的品質和規(guī)格進行全面的檢驗,務必選用質量有保障的產品。加強原材料的入場檢驗,嚴格審核入場原材料的出廠憑證,嚴格按照原材料試驗規(guī)程和技術規(guī)范的要求,對每一批次的材質合規(guī)性進行核查,定期進行抽樣,嚴禁不合格的產品進入施工場地,以保證工程質量達標。

(2)建立和完善的質量管理制度,設立包括總工程師,技術員,現場施工員、專業(yè)技術小組組長組成的技術隊伍,合理分工,及時發(fā)現問題,提高技術交底的工作效率。

(3)健全質量管理制度,加強監(jiān)理人的責任意識;嚴格按照質量管理的要求進行建筑質量檢查,關鍵施工環(huán)節(jié),質檢工程師要對其進行全程旁觀,并對其進行科學的指導,以保證其質量。

(4)在工程施工中,質量檢驗人員要加強施工過程的控制,對不合格施工工序,要及時制止,在施工過程中,質量關鍵點要加強旁站巡視。

(5)保證作業(yè)場地的作業(yè)面和周圍環(huán)境的清潔衛(wèi)生,并對廢棄物料、污染物等進行及時的回收和處置;在施工場地內應設立專用垃圾堆放區(qū),并有專人負責對垃圾的堆放管理,定期用運輸車將其運到指定地點,卸貨時應保持車輛的平穩(wěn)性,嚴禁隨意丟棄。

(6)根據本工程的具體情況,設計出合理的環(huán)境保護措施,并對其進行靈活的調整。建筑企業(yè)應主動學習有關環(huán)境保護的最新法律、法規(guī),并在施工管理中營造良好的綠色施工環(huán)境。

5 工后檢測與評定

5.1 雷達探測

注漿完成后,通過探地雷達對注漿效果實施綜合分析及評定,其具體結果如下。

(1)注漿前后該公路工程半剛性基層路面裂縫分布狀況;豎向方框表示裂縫存在的具體形式,注漿前,裂縫內存在大量氣體,由于氣體介質與固體介質介電常數存在顯著差異,探地雷達會產生極為顯著的檢測信號,形成色彩較重的圖像。

(2)注漿后,因漿體充滿縫隙,將內部氣體全部排出,使裂縫位置介電常數基本相同,進而使探測雷達信號減弱,生成色彩較淺的圖像。

(3)注漿前,半剛性基層結構處于破碎、松散狀態(tài),其密實度較低,存在較多空隙,橫向方框內雷達信號強烈,且雜亂無章;注漿后橫向方框內信號明顯減弱,表明同類材料介電常數較為接近,充分證明漿液已完全填充基層裂縫。

5.2 取芯及室內評價

(1)注漿結束后,采用橫縫法在注漿區(qū)域鉆取直徑為150 mm、長度為400 mm的芯樣,確保深度達到上基層底部。通過芯樣檢測發(fā)現,漿體材料將基層、面層、基底瀝青混凝土牢固固結形成整體,進而全面增強半剛性基層結構強度、剛度、穩(wěn)定性。

(2)根據施工設計技術標準,將芯樣制成高度為15 cm的標準試件,通過劈裂試驗測得試件劈裂強度。結果顯示:公路工程面層及碎石基層結構注漿修復后,其劈裂強度分別為1.31 MPa和1.123 MPa。

(3)經注漿加固后的半剛性基層芯樣劈裂強度為1.13 MPa,其破壞位置位于基層完整部位,充分表明采用注漿修復對半剛性基層裂縫處理具有顯著效果,且注漿修復后基層強度顯著高于原基層瀝青混凝土強度;道路面層部位芯樣強度為1.31 MPa,主要是由于瀝青材料具有較強的抗劈裂性能。通過劈裂強度試驗證明:注漿修復技術能有效處理半剛性基層裂縫問題,通過注漿加固基層、面層、基底瀝青混凝土牢固固結成一個整體,使半剛性基層結構強度、剛度、穩(wěn)定性顯著增大,修復效果顯著。

6 結 論

綜上所述,結合某公路工程裂縫具體狀況,采用非開挖基層方式對半剛性基層實施注漿修復。根據試驗段注漿修復試驗,確定了注漿材料配比及設備參數,并提出了裂縫注漿修補技術要點。通過探地雷達及鉆芯取樣等方法對注漿修復效果進行檢測與評定,得出如下結論。

(1)經高壓注漿修復,漿體材料通過注漿孔與裂縫填充至基層空隙,將基底瀝青混凝土、基層、面層牢固固結形成整體,顯著提高基層結構穩(wěn)定性和整體性。

(2)通過劈裂強度試驗能夠看出,有機漿體材料可與半剛性基層牢固結合,形成整體結構,增強基層承載性能,其劈裂強度高達1.13 MPa,顯著高于原基層瀝青混凝土強度,充分表明注漿修復技術對半剛性基層裂縫處理效果顯著,值得推廣應用。