微創(chuàng)強基修復(fù)技術(shù)注漿加固工藝在公路養(yǎng)護工程中的應(yīng)用

周 平,葉文亞

（1.寧海縣公路與運輸管理中心,浙江 寧波 315600; 2.寧波工程學(xué)院,浙江 寧波 315211）

0 引言

在寧波地區(qū)公路瀝青路面養(yǎng)護大中修項目中，常規(guī)是采用加鋪和翻挖瀝青路面結(jié)構(gòu)方式來修復(fù)路面。近幾年，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，交通量逐年在增加，對養(yǎng)護大中修項目的要求越來越高，不僅要求低碳環(huán)保，而且對修復(fù)的質(zhì)量要求越來越高，在施工期間交通維護方面壓力越來越大，迫切需要找到一種非開挖方式、全天候施工、低碳環(huán)保、快捷的修復(fù)、快速開放交通的新工藝和新技術(shù)。微創(chuàng)強基修復(fù)技術(shù)注漿加固工藝是一種非開挖方式注漿加固工藝，對原瀝青路面鉆孔輕微損傷，加強路基或基層承載能力，是解決公路結(jié)構(gòu)補強的一條積極途徑，也是改變傳統(tǒng)維修方法的一種有效措施。該文對其工藝特點、性能要求等進行分析，并結(jié)合城嶺線項目進行試驗與研究，取得了很好的綜合效果。

1 工程概況

X414城嶺線K21+430~K27+256段公路為四級公路，時速20 km/h，雙向二車道，行車道寬度為6 m。位于寧波市寧海縣岔路鎮(zhèn)境內(nèi)，系溝通上金、兆岸、白溪等村的主要道路。原路行車道路面結(jié)構(gòu)：K21+430~K23+490段為18 cm 厚水泥穩(wěn)定砂礫基層+下封層+3 cmAC-13I細粒式瀝青混凝土面層+黏層+4 cmAC-13C 細粒式瀝青混凝土面層；K23+490~K27+256 段為15 cm 厚水泥穩(wěn)定砂礫基層+下封層+4 cmAC-13C 細粒式瀝青混凝土面層。路基采用城嶺線路旁的白溪流域的天然砂礫填料進行填筑。根據(jù)資料，該段公路始建于1980 年，1996 年改造成瀝青混凝土路面。是2001 年建成的白溪水庫工程唯一進場道路，2002 年進行了大修處理，K21+430~K23+490 段在2010 年進行了中修罩面處理，K23+490~K27+256 段在2012 年進行了路面預(yù)防性養(yǎng)護，近幾年岔路鎮(zhèn)大力發(fā)展旅游業(yè)，尤其是上金國際財神谷的開發(fā)，交通量日益增大，特別是交通工程車輛迅猛增加，造成公路路面病害迅速增多，導(dǎo)致路面發(fā)生大面積的裂縫、網(wǎng)裂、龜裂、沉陷、坑槽等病害。對路面破損情況調(diào)查PCI 值為45[1]，破損情況評價為差[2]，特別需要對路基和基層的強度、質(zhì)量、承載能力要求進一步的提高與加強。對路面的病害進行徹底的修復(fù)，恢復(fù)路面性能和狀況指標(biāo)的要求。

2023 年X414 城 嶺 線（K21+430~K27+256) 路 面 提升工程是寧海縣公路與運輸管理中心2023 年實施的養(yǎng)護工程項目，重點開展對公路不同結(jié)構(gòu)層缺損進行微創(chuàng)強基修復(fù)技術(shù)注漿加固工藝的試驗與研究，目前已完成城 嶺 線K21+600~K21+700 段、K23+100~K23+200 段、K26+200~K26+300 段三個試驗段的注漿加固處治，經(jīng)過相應(yīng)的一些試驗檢測，得出了試驗結(jié)果，后期通過彎沉檢測和外觀進行跟蹤觀察。

2 微創(chuàng)強基修復(fù)技術(shù)注漿加固工藝特點

注漿加固工藝是微創(chuàng)強基修復(fù)技術(shù)中的一種工藝，目前在養(yǎng)護瀝青路面大中修項目中使用，是通過鉆孔，利用注漿設(shè)備分層均勻地將混合料特種漿液注入基層和路基中，以充填、滲透和擠密的方式排出顆粒間裂隙中的多余水分和空氣，并占據(jù)其空間，使孔隙比減小、強度提高。經(jīng)過一段時間后，漿液通過化學(xué)膠結(jié)，離子交換、惰性充填和擠密、壓密作用把原來路基和基層松散的顆粒或裂隙膠結(jié)成一整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”，從而達到加固路基、充填空洞、預(yù)防病害的目的[3]。注漿加固工藝具有多種技術(shù)特征：

（1）快速養(yǎng)護。近年來交通流量迅猛增加，許多路段由于交通壓力大，養(yǎng)護作業(yè)時不允許長時間封閉交通，需要快速養(yǎng)護作業(yè)。這就要求在結(jié)構(gòu)組合設(shè)計、材料設(shè)計和施工工藝方面采用作業(yè)時間較短的技術(shù)，突出一個“快”字。路面結(jié)構(gòu)補強傳統(tǒng)的方法是采用半剛性材料，需要較長時間的養(yǎng)護期；路面裂縫的處治傳統(tǒng)的修補技術(shù)需要開槽、清洗、加熱、灌入等工序，比較耗時耗力。注漿加固工藝無需開挖原路面，能快速地修復(fù)基層和路基，全機械化施工，施工速度快，縮短了開放交通的時間，大面積施工一套機械每天能處理600~800 m2。一般養(yǎng)護2 d 時間開放交通，最快養(yǎng)護3 h 就能開放交通。

（2）生態(tài)節(jié)能環(huán)保。隨著公路基礎(chǔ)設(shè)施總量的不斷增加，傳統(tǒng)的粗放型公路養(yǎng)護技術(shù)已越來越不適應(yīng)交通運輸行業(yè)的要求，資源節(jié)約、節(jié)能降耗、保護生態(tài)環(huán)境、防止公路污染等綠色低碳的養(yǎng)護技術(shù)已經(jīng)成為我國公路養(yǎng)護工程實施的主流趨勢。注漿加固工藝使用的混合料是地聚合物材料和水在注漿機常溫拌和成，可以全天候施工，節(jié)能環(huán)保，相比瀝青混合料施工，不僅降低了能源燃料的消耗，同時減少了瀝青煙霧有害氣體的排放。

（3）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強。地聚合物材料的混合料一旦與路基、基層松散的顆粒、淤泥質(zhì)土顆粒等表面的自由水融合后，生成膠凝結(jié)構(gòu)物，由于這種膠體的不可逆性，使顆粒之間形成一種穩(wěn)定的膠體作用，從而達到穩(wěn)定性能的增強、承載能力的提高，各項技術(shù)指標(biāo)得到改善。

3 注漿加固工藝要求與施工工藝

目前注漿加固工藝使用的材料是地聚合物材料，混合料由地聚合物材料和水拌和組成。把混合料漿液注入路基或基層中。

3.1 材料技術(shù)要求

（1）地聚合物材料具有快凝、早強、微膨脹等特性，地聚合物材料主要技術(shù)性能[3]和實測值見表1。

表1 地聚合物材料主要技術(shù)性能

（2）水：用水采用自來水。

3.2 設(shè)備配置

注漿加固工藝采用全機械化施工，主要機械有全自動鉆孔機和注漿機。

3.3 施工工藝流程

采用以下流程進行實施：半幅封閉交通→清場、定孔位→固定鉆機→成孔到設(shè)計深度→下注漿管并用止?jié){塞封閉孔口→分序進行壓力注漿→達到正常停止注漿條件停止注漿→封閉孔口、清掃→養(yǎng)護→檢測[3]。

注漿加固工藝主要施工參數(shù)設(shè)置要點[3]：

3.3.1 注漿孔位平面布置

（1）根據(jù)注漿加固工藝的設(shè)計，確保在此次要求的注漿區(qū)域內(nèi)漿液分布交叉重疊，能使被加固的路段基層和路基在平面及垂直深度范圍內(nèi)連成一個整體。

（2）應(yīng)根據(jù)擬加固路段的損壞情況，道路路基與基層填筑材料情況及注漿材料在相應(yīng)填筑材料中的有效影響半徑等，明確具體注漿孔位平面布置方案。一般情況下注漿孔徑采用Φ50 mm，宜采用矩形或梅花布孔形式。

（3）當(dāng)路面下鋪設(shè)有地下管線時，注漿孔位或注漿深度應(yīng)視管線位置及埋深情況予以避讓，注漿加固不得對原有地下管線造成不利影響。

根據(jù)前期路況調(diào)查及綜合評價和現(xiàn)狀，城嶺線為四級公路，行車道寬度為6 m，注漿加固孔位平面布置具體參數(shù)為孔間距1.5 m，排距1.0 m，距邊0.5 m，孔徑Φ50 mm。

3.3.2 注漿加固的層位和深度

（1）加固層位應(yīng)根據(jù)路面強度評定等級來確定，當(dāng)路面強度評定等級為中及中以上時，宜采用路面基層加固；當(dāng)路面強度評定等級為次及次以下時，宜采用路面基層和路基同時加固。

（2）對于路面基層加固，注漿深度應(yīng)以穿透路面基層，達到基層地面以下10 cm。

（3）對于路基加固，注漿深度應(yīng)深入路床頂面以下80 cm；對于路基工作區(qū)深度大于80 cm，且下部路基狀況不良時，注漿深度應(yīng)進一步加強。

根據(jù)城嶺線路況調(diào)查，現(xiàn)狀水穩(wěn)無法取出，呈散狀，路基為天然砂礫，孔隙率比較大，質(zhì)量要求和承載能力須進一步提高和加強。加固層位為基層和路基，孔深基層為50 cm，路基為120~140 cm。

3.3.3 注漿壓力的控制

注漿壓力是影響注漿效果的決定性因素。當(dāng)壓力過小時，漿液難以到基層、路基中充分擴散；當(dāng)壓力過大時，可能破壞原有的結(jié)構(gòu)層，導(dǎo)致路面變形。注漿壓力的控制尤為重要，必須考慮在注漿過程中不能由于壓力控制不當(dāng)造成路面第二次傷害。結(jié)合幾年來的施工經(jīng)驗，基層加固注漿壓力控制在0.5~1.0 MPa，注漿最大壓力超過1.0 MPa 時，應(yīng)立即暫停注漿，再次注漿如果仍然超過1.0 MPa，則此次注漿結(jié)束。路基加固注漿壓力控制在1.0~1.5 MPa，注漿最大壓力超過1.5 MPa 時，應(yīng)立即暫停注漿，再次注漿，如果仍然超過1.5 MPa，則此次注漿結(jié)束。

城嶺線路面質(zhì)量相對低，因此在對基層、路基補強加固的過程中，壓力相對也較小，輸送漿液的速度也要放慢，必須確保足量的漿液進入基層和路基的空隙，同時保證路面不拱起，所以基層的注漿壓力不大于0.5 MPa，路基的注漿壓力不大于1.0 MPa。

3.3.4 注漿加固材料的配合比及漿液流動度

混合料的配合比應(yīng)根據(jù)設(shè)計的強度要求，并通過現(xiàn)場試驗確定，也可根據(jù)以往的經(jīng)驗，確定配合比范圍，A組混合料流動度控制16~18 s。混合料A 組配合比：DS地聚合物∶水=1 ∶0.32，B 組配合比：DS 速凝劑∶水=1 ∶0.3。

（1）考慮K21+600~K21+700 段旁有比路高的流水，上金國際財神谷旅游景點前的要道上，基層采用單液注漿加固工藝，材料為A 組；路基采用雙液注漿加固工藝，材料為A、B 組同時使用。

（2）K23+100~K23+200 和K26+200~K26+300 段基層、路基采用單液注漿加固工藝，材料為A 組。

3.3.5 養(yǎng)護時間

養(yǎng)護2 d 開放交通。

3.3.6 特殊情況的處理

（1）當(dāng)注漿壓力超出規(guī)定的壓力上限或設(shè)置注漿壓力上限時，應(yīng)停止注漿；靜置1 min 后注漿壓力下降，應(yīng)繼續(xù)注漿。無異常情況下，單孔注漿時間應(yīng)不小于5 min。

（2）當(dāng)路面抬升量超過3 mm 時，應(yīng)停止注漿。

（3）在規(guī)定壓力下，當(dāng)單孔注漿量達到臨近注漿孔平均注漿量的3 倍以上時，應(yīng)停止注漿。

（4）當(dāng)相鄰注漿孔發(fā)生串漿時，應(yīng)封堵相鄰注漿孔，封堵后可繼續(xù)注漿；當(dāng)注漿壓力超過規(guī)定上限或設(shè)計上限時，應(yīng)停止注漿。

（5）當(dāng)釋放孔或路面接縫、裂縫有積水冒出時，應(yīng)繼續(xù)注漿5~15 s 后停止注漿。

4 注漿加固工藝實施效果

城嶺線K21+430~K27+256 段公路是一條有一定歷史的老路，特別是幾經(jīng)維修養(yǎng)護，道路的各結(jié)構(gòu)層已十分混雜，在試驗過程中發(fā)現(xiàn)往往相隔數(shù)米路基結(jié)構(gòu)就會發(fā)生變化，對施工帶來了相當(dāng)大的難度，但從不同道路補強加固的角度，又無疑為試驗提供了各種具有代表性的范例。通過工藝試驗與研究表明：

（1）道路注漿加固的鉆孔深度確定與道路基礎(chǔ)缺陷深度有關(guān)，鉆孔時以見濕土、見水或透水孔確定注漿深度是簡捷而行之有效的方法。

（2）注漿量主要是由道路基礎(chǔ)缺陷的程度決定的，因此對道路注漿不宜定量控制，一般情況下以周邊鄰孔冒漿后繼續(xù)注60~90 s 為準(zhǔn)。

（3）事實上，注漿泵的工作壓力以周邊鄰孔冒漿為注實依據(jù)的，注漿泵的工作壓力對注漿效果影響不明顯，但當(dāng)工作壓力產(chǎn)生突變（或下降）時應(yīng)當(dāng)引起注意。

注漿加固工藝在城嶺線三個路段的實施效果從彎沉和雷達檢測數(shù)據(jù)進行了對比。

（1）彎沉數(shù)據(jù)對比見表2[1-2]：

表2 注漿加固工藝實施前后彎沉數(shù)據(jù)對比表

可以看出，采用注漿加固工藝后，路面彎沉大大降低，效果顯著。

（2）探地雷達無損檢測圖像前后對比。探地雷達無損檢測技術(shù)引入到注漿加固工藝中，給道路做“B 超”。根據(jù)有效檢測結(jié)果能判斷路面的使用情況，對路面的空隙、脫空及沉降情況進行有效的檢測。

為了真實地了解注漿加固工藝在城嶺線三個路段的實施效果，對10 個具體位置通過探地雷達在技術(shù)實施前后進行檢測，根據(jù)圖像來判別技術(shù)實施的效果。探地雷達無損檢測情況技術(shù)實施前的10 處基層均存在結(jié)構(gòu)松散，技術(shù)實施后有7 處無明顯病害，3 處基層存在結(jié)構(gòu)松散。基層的松散現(xiàn)象得到明顯改善。

根據(jù)彎沉和雷達檢測結(jié)果可以看出，注漿加固工藝對基層和路基補強加固效果是非常明顯的。

5 結(jié)語

注漿加固工藝在城嶺線三個路段上的試點應(yīng)用，通過地聚合物混合料的注入，激活現(xiàn)有基層、路基的礦物活性，提高了穩(wěn)定性，將現(xiàn)有道路的軟弱土基充分利用起來，成為維修加固的主要材料，不僅節(jié)約資源，而且突破了傳統(tǒng)的加鋪、翻挖的維修方法。受氣候影響少，局部封閉后即可施工，基本實現(xiàn)了道路快速維修無障礙施工的目標(biāo)，這種非開挖性的新施工法具有積極的社會意義。