公路工程灌漿技術運用的幾點體會

公路工程灌漿技術運用的幾點體會【摘要】水泥混凝土路面在使用過程中會產生諸多病害，本文嘗試通過對舊水泥混凝土路面板翻漿、脫空等混凝土路面主要病害的分析，提出采用灌漿技術來解決此類病害。并對脫空的確定、灌漿加固機理、實施等進行了較詳細的介紹和分析。從經濟的角度評價了灌漿技術的可行性。

【關鍵詞】道路工程；水泥混凝土路面；脫空分析；灌漿處治；評定

1.前言

水泥混凝土路面是我國公路路面主要形式之一，在我國公路網構成中占有較大比重。它具有強度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長等優(yōu)點。但水泥混凝土路面接縫較多，對超載較為敏感，易發(fā)生脫空、翻漿、裂縫等先期病害，從而導致路面的破損。如何治理與預防脫空、翻漿等病害，搞好水泥混凝土路面的養(yǎng)護，延長公路的使用壽命，改善其通行能力，具有十分重要的意義。作者根據新疆和豐縣水泥混凝土路面處治工程的施工過程，采用灌漿技術處治原水泥混凝土路面，并對各施工項目進行了檢測，在室內對漿液的配合比進行了對比實驗。目前，灌漿技術已在該項目上取得了良好的應用效果。

2.水泥混凝土面板翻漿、脫空形成主要原因

翻漿和脫空病害的產生有其內在因素和外界因素：內在因素是基層本身的質量、組成以及混凝土面板接縫狀況；外界因素則是汽車荷載和氣候變化。我國路面基（墊）層材料一般都選用穩(wěn)定類集料，其模量遠小于混凝土面層的模量。水泥混凝土路面在重車荷載的反復作用下，板下基（墊）層將產生累積塑性變形，使混凝土板的局部范圍不再與基層保持連續(xù)接觸，于是水泥混凝土路面板底與基（墊）層之間將出現(xiàn)微小的空隙，即出現(xiàn)了板下局部脫空，或稱為原始脫空區(qū)。同時溫度、濕度的變化，以及板內溫度的非線形分布，引起板向上或向下的翹曲，加速了板與基礎之間的分離，形成板底脫空。脫空的出現(xiàn)又為水的浸入創(chuàng)造了條件，當路面接縫或裂縫養(yǎng)護不及時，雨水從破損處侵入基層，滲入的水將在板下形成積水（自由水）。積水與基層材料中的細料形成泥漿，并沿面板接縫縫隙處噴濺出來，形成翻漿。翻漿的出現(xiàn)進一步加劇了板底的脫空。這樣周而復始，惡性循環(huán)，最終導致路面的損壞。

3.脫空板確定

3.1脫空板確定方法。

脫空板可采用人工觀察法、彎沉測定法等方法來確定。人工觀察法是通過肉眼觀察接縫、裂縫、翻漿等情況初步判定脫空。當重車行過，能感到混凝土板有豎直位移時，或下雨之后，有明顯翻漿現(xiàn)象的板塊，認為是脫空。這種方法的缺點是主觀性強，即便是有經驗的工程師也不能避免錯判、漏判。彎沉測定法是測試板角彎沉，如果超過某一限值，即認為存在脫空。我國交通部行業(yè)標準《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術規(guī)范》（jtj073.1-2001）（以下簡稱《規(guī)范》）中也明確規(guī)定水泥混凝土面板脫空位置的確定可采用彎沉測定法。

3.2檢測方法。

新疆和豐縣城內道路全線建成通車于1999年，設計板厚24cm。主要采用彎沉指標來確定脫空板。首先選取水泥混凝土面板荷載最不利作用位置作為檢測點，宜選取橫縫及縱縫附近的點。采用兩臺5.4m長桿彎沉儀及bzz-100標準軸載(后軸軸載為10t)測定車。檢測點分主點、副點。主點位于板橫縫前10cm，加卸載。副點在橫縫后10cm，無荷載（正常行車方向為前）。將一臺彎沉儀置于主點，即測定車的輪隙中間；另一臺彎沉儀置于副點處。分別測定主、副點彎沉（按前進方向右輪測試）。右輪處于縱縫30cm左右。在《美國路面修復手冊》中規(guī)定，凡彎沉值超過0.635mm的，應確定為板塊脫空。根據我國公路修建狀況和檢測儀器的實際情況，有關專家推薦凡彎沉值超過0.2mm的，應確定為面板脫空（詳見規(guī)范）。在本實驗路段，采用雙指標控制，即主點彎沉大于0.2mm或差異彎沉（主點——副點）大于0.06mm的，均認為板底可能出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。

4.加固機理

在現(xiàn)有混凝土路面設計理論中，我們把混凝土板看作是小撓度彈性薄板，其假定條件是面板與地基間完全接觸（不脫空）。同時混凝土板是一種準脆性材料，抗壓強度高、抗彎拉性能差。在正常情況下，面板均勻支承時，無論荷載作用位置，應力都較小。而一旦脫空，板角處由于基礎支撐的喪失處于懸臂狀態(tài)，板內將產生過大的應力、剪力，混凝土板很快達到極限壽命。水泥混凝土面板灌漿是通過注漿管，施加一定壓力將漿液均勻注入板底空隙、板下基（墊）層中，以充填、滲透、擠密等方式，趕走板底、基層裂隙中的積水、空氣后占據其位置，經人工控制一段時間后，漿液將原來的松散顆?；蛄严赌z結為整體，形成一個良好的“結石體”。灌漿改善了板底原有受力狀態(tài)，恢復板體與地基的連續(xù)性。達到加固基礎，治理病害的目的。

4.1漿液材料基本要求。

常用的水泥漿材料包括：水泥、粉煤灰、水、外加劑等。將漿體制成7.07×7.07×7.07cm立方體試件，標準養(yǎng)護7d，其抗壓強度應到5mpa以上。漿體應具有良好的可泵性、和易性、保水性，漿體過稠不能均勻布滿板底空隙，漿體過稀，干縮性大。在施工中，筆者認為為防止?jié){體的干縮，漿液中宜摻加一定量膨脹劑。流動度是影響可灌性的主要因素，一般流動度越高，可灌性就越好。由于在現(xiàn)行規(guī)范中未對此做明確規(guī)定，參照預制梁板壓漿施工經驗，采用水泥漿稠度試驗漏斗（體積1725ml±5ml），以漿體自由全部流完的時間作為流動度來控制（詳見《公路橋涵施工技術規(guī)范》jtj041-2000附錄g-11）。其中，在室溫條件下，純水的流出時間為8s（室內試驗結果）。表1列出了在標準條件下，不同水灰比、不同材料配比之間的流動度結果及試件強度。從表中可發(fā)現(xiàn)水泥凈漿不管摻或不摻減水劑，其流動性都比相同條件下水泥粉煤灰漿體的流動性要好。因此，可以看出，二級粉煤灰單位體積的需水量要大于水泥。文獻（1）中提出：對于不摻減水劑的水泥凈漿，其流動度不應小于16s；摻減水劑的漿體可減小到12s；流動度最大應不大于26s。在施工中，筆者認為漿體流動度不宜過小，控制在20～30s之間較好。否則會產生泌水現(xiàn)象。

4.2灌漿技術的實施及效果評定。

在相同水灰比的情況下，流動性隨著水泥與粉煤灰的比例產生變化。同時，粉煤灰比例也影響水泥漿的后期強度。在相同條件下，水灰比越大，則漿體的強度會逐漸降低，因此，不宜采用過大的水灰比；根據上述試驗結果，在施工中采用的漿液配比為：水泥﹕粉煤灰﹕水﹕早強劑=1﹕0.5﹕0.7+0.5%。在取得大流動性的前提下，保證了漿液的強度?？孜徊荚O一般為3～5孔，應根據混凝土面板尺寸、裂縫狀況以及灌漿機械等確定。灌漿孔大小應和灌注嘴大小一致，一般為5cm左右。灌漿順序從沉降量大的地方開始，由遠到近，由大到小。灌漿壓力的控制應視混凝土板的損壞及脫空情況具體確定。當漿液從接縫處或另一注漿孔冒出，就可認為完成該孔注漿，即停止注漿，迅速移至另一注孔繼續(xù)作業(yè)。壓力一般控制在1mpa～4mpa之間，并停留3min～5min，效果較好。

灌漿后，應在7d齡期后，再次測量主點彎沉值和副點彎沉值。當主點或差異彎沉值均低于設計要求值時，可認為灌漿效果已經達到。成都試驗段灌漿前后彎沉資料見表2（單位：mm）。表2中灌漿前數值均大于控制指標，認為板底出現(xiàn)脫空，需灌漿處治。從檢測資料可看出，原混凝土面板通過灌漿提高了板底承載力。

5.經濟效益評價

灌漿處治舊水泥混凝土路面早中期破壞與“換板”相比最大的優(yōu)點就是利用原路面板。其直接成本隨脫空情況及處治目的不同而不同，一般介于10～30元/m2左右?！皳Q板”翻修混凝土路面每m2成本一般需120～140元。與后者相比，前者的直接成本明顯低。灌漿作為一種治理混凝土路面病害、及時可行的科學養(yǎng)護技術，具有成本低，見效快，操作簡便，對車輛行駛影響小，受自然因素影響小等優(yōu)點。在公路施工和養(yǎng)護工程中，具有可觀的經濟效益和社會效益。

6.結束語

6.1灌漿技術作為一種新型的加固技術，可廣泛地使用到公路施工其他方面，如：高速公路橋頭跳車、軟土地基處理、機場路加固等。而且由于其處治質量主要控制指標——彎沉與舊板加鋪瀝青混凝土面層的設計指標相吻合，具有一定科學性，所以也適用于舊板加罩瀝青面層的加固處治。

6.2大多數破損板本身的質量良好，病害原因主要是由于下承層造成的。有關資料建議灌漿鉆孔深度一般為混凝土板底3～5cm，根據施工經驗，鉆孔深度應穿透基層達到墊層中。傳統(tǒng)的“換板”處治，在破碎時由于操作人員的失誤或連接桿的傳遞影響，可能造成相臨混凝土板塊不同程度的松動或破損，處治一處病害又出現(xiàn)多處新的病害，且只能改善板本身狀態(tài)，正是所謂的“治標不治本”，而混凝土板下灌漿通過灌漿壓力可把漿液滲透到相鄰混凝土板下，起到灌漿一塊板加固幾塊板的作用。

6.3產生脫空板的原因有：填縫