秦鸿儒
深圳高速工程顾问有限公司 广东深圳 518094
摘要：高速公路的畅通与安全离不开及时有效的日常养护工作，目前对沥青路面的纵缝、横缝及龟裂等小范围病害的修补以挖补作为主要的处理手段，不仅影响了运营期高速公路的通行能力，同时采用人工与小型压实机具容易造成压实不足及渗水偏大的问题，因此引入非开挖的聚合物注浆手段，通过实践验证其修复性能，探讨其在高速公路日常养护中的应用可能。
关键字：高速公路 沥青路面 日常养护 聚合物 注浆
1 概述
截至2017年底，广东省的高速公路里程达8338公里，是全国第一个高速公路里程突破8000公里的省份，是名副其实的高速公路第一大省。随着高速建设里程的不断增加，日常养护作为保障运营期高速公路畅通安全的主要手段，发挥着越来越重要的作用。
随着沥青路面的普及与推广，其运营过程中的纵向裂缝、横向裂缝、龟裂等小范围的病害通常采用挖补的方式进行处理，不仅需要较长时间封闭交通，同时由于其主要采取人工与小型机具配合的作业方式，容易造成压实不足和渗水系数偏大的问题，加之广东地区多雨的气候，维修效果欠佳。如果能有一种病害修补方法不需要开挖面层就能达到路面维修的效果，将会大大减小基坑开挖的数量，因此引入聚合物注浆处治法（简称注浆），通过实地试验验证其修复性能，探讨其在路面病害处置中的可行性，为后续工作积累经验。
2 聚合物注浆工艺简介
2.1技术特点
聚合物材料不含水，不会产生干缩现象，能够密实填充脱空。聚合物注浆形成的材料具有一定的柔韧性，抗拉强度和抗压强度比较接近，材料为弹性体，并具有较好的抗渗性，能阻止雨水下渗。其材料主要技术特点如下：
1. 轻质：反应后形成的固体材料，自重轻，其密度不到水泥浆或沥青材料的10%
2. 高膨胀性：聚合物材料的自由膨胀比可达20:1
3. 早强：聚合物材料能够迅速膨胀和固化，可在15分钟内达到其最终强度的90%，并具有较高的抗拉强度
4. 防水：固化后材料具有良好的防水性能
5. 耐久：材料稳定性强
2.2作业流程
聚合物注浆施工工艺流程如下：
1. 交通管制
2. 病害定位与标记注浆孔
3. 注浆前FWD检测
4. 钻孔并注浆
5. 注浆后FWD检测
6. 封孔、清扫并开放交通
2.3聚合物注浆的验证流程
根据聚合物注浆的材料特性及工艺过程，注浆作业对路面修补的有效性主要体现在：
1. 大弯沉的路面病害注浆后弯沉值得到改善；
2. 唧浆裂缝处注浆可以封闭水路，改善裂缝路面唧浆状况。
基于以上两点，本次注浆试验共选取两个试验段，分别对改善改善弯沉和路面唧浆两个方面进行了试验，并选择代表性位置进行探坑开挖以观察浆液在路面结构内部的流动。试验过程中弯沉测定采用落锤式弯沉仪（FWD），注浆前后由同一仪器对同一位置进行测定。
3 注浆试验及分析评估
3.1 注浆与弯沉验证
结合路面破损状况调查、弯沉检测结果，最终确定某高速行车道2下行方向两段共六处病害作为试验位置，路面病害及注浆前弯沉如下表所示：
每次注浆前，用FWD测弯沉，并用油漆在测点做标记，注浆完成15min后对同一点位再次进行FWD弯沉测定，6个点弯沉的对比如下所示：
图5 基层与底基层之间的注浆材料 图6 附着在基层材料上的注浆材料
从开挖基坑的结果可以进一步得知：
1. 聚合物注浆后浆液主要集中在面层与基层之间、基层与底基层之间，呈两层分布，但是扩散范围有限，底基层与土基之间基本没有聚合物。
2. 虽然部分唧浆裂缝处有泥浆在钻孔排出，但是泥浆不能被彻底挤出，仍有部分泥浆存在既有裂缝处。
3. 聚合物注浆材料能够填充原有泥浆或脱空位置，但是不能有效粘结裂缝脱空处的材料，呈填充不粘结性。
3.3 后续跟踪
为了验证聚合物注浆对唧浆裂缝的修复效果，笔者在试验施工之后一个月，在降雨结束后去现场查看情况，原本共4处唧浆病害进行了注浆处置，其中有2处在日常养护中进行了挖补处理，剩余2处未出现唧浆的情况。
3.4 分析评估
根据对注浆过程的分析和前后路面弯沉的对比，结合探坑试验，对本次试验评估分析如下：
1. 注浆钻孔深度不能灵活变更。本次注浆钻孔深度为75-80cm，孔径1.6cm，钻孔已到达土基上部，聚合物注射压力为7Mpa，浆液在路面结构内部呈自下而上的流动，但是钻孔深度不能根据不同病害状况及时有效的更改，可能导致原本无病害处由于钻孔影响和浆液的流动膨胀产生松散。
2. 注浆量难以控制。对注浆过程观察，整个注浆过程中对浆液注射量的控制没有定量的计算方法，主要靠技术人员的经验及FWD的数据进行估计，对注射量不能精确控制，容易注射过量。整个试验过程中，每处病害均可发现由于注射量的不确定导致注射过多，明显观察到原本不明显的路面裂缝注浆后宽度增加。
图7 注浆钻孔深度为75-80cm,孔径1.6cm 图8 路面细微裂缝注浆后裂缝宽度增加
3. 路面弯沉不能得到有效改善。根据本次试验结果，用FWD对病害附近同一位置注浆前后弯沉进行对比，注浆前弯沉基本涵盖100-600（0.001mm）的范围，及路面结构强度由好到差的整个区间，通过对比可以看出注浆不能有效改善弯沉状况，甚至会使原本弯沉大的位置注浆后弯沉更大，注浆施工不能改善原有路面结构强度。
4. 注浆不能根本消除半刚性基层的反射裂缝。通过探坑开挖试验发现，注浆后浆液主要分布在沥青面层和基层之间、基层和底基层之间。原唧浆处部分泥浆被挤出，但是仍有泥浆存留。浆液的层状分布不能在根本上消除半刚性基层的反射裂缝。
5. 对原有唧浆的裂缝具有一定的修复效果。根据后续的跟踪观察，注浆后原唧浆位置在雨后未出现新的唧浆情况，但受限于样本数量，其对唧浆裂缝的维修效果有待进一步考证。
4 结语
虽然注浆工艺在治理水泥路面板底脱空和土基沉降方面有广泛的应用，经过本次实验，结合FWD检测、探坑开挖以及后续的跟进观察，在高速公路沥青路面的日常养护作业中，注浆的修复效果尚未达到预期。但随着材料及工艺的不断改进，作为一种新的修复方式与理念，聚合物注浆仍具有较为广阔的发展前景。
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（4）田耀刚，韩庆.半刚性基层沥青路面层间病害调查与研究[J].武汉理工大学学报，2010,32（4）：169-172
论文作者:秦鸿儒
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/8
标签：注浆论文; 聚合物论文; 病害论文; 裂缝论文; 路面论文; 材料论文; 基层论文; 《防护工程》2018年第18期论文;