地聚合物注漿加固在城市道路改造中的應(yīng)用

地聚合物注漿加固在城市道路改造中的應(yīng)用[摘

要]

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展、持續(xù)增長(zhǎng)的交通量加劇了早年建設(shè)的瀝青路面（含白改黑瀝青混凝土路面）的破損，對(duì)這部分舊瀝青路面進(jìn)行大中修改造十分迫切和必要。以市政道路揚(yáng)州文昌路提升改造工程為例，通過調(diào)查舊路使用狀況及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)，從技術(shù)適用性、施工可行性等角度，確定采用改性地聚合物注漿技術(shù)對(duì)路基和基層加固處理，以達(dá)到既提升瀝青路面行車舒適性，又符合綠色環(huán)保節(jié)約資源的效果。最后，通過4年多跟蹤觀測(cè)，對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，為類似市政道路改建提供參考借鑒。[關(guān)鍵詞]

改性地聚合物；城市道路提升改造；施工應(yīng)用1

應(yīng)用背景隨著城市道路使用年限的延長(zhǎng)，道路的各種病害也會(huì)逐漸顯露出來，對(duì)于各種由于道路基層損害造成的路面裂縫、唧漿、坑槽、沉陷等病害，僅僅對(duì)面層進(jìn)行維修只能治標(biāo)不能治本，但是受交通條件所限，市政道路維修白天常常不能進(jìn)行，主要利用夜間組織施工，以往采用挖除基層重建的方法施工周期長(zhǎng)，在市區(qū)道路維修中難以實(shí)現(xiàn)，而僅僅維修面層只能在較短的時(shí)間內(nèi)解決問題，同一處路面往往反復(fù)維修，這樣既影響市民出行也會(huì)造成資源浪費(fèi)。地聚合物注漿加固技術(shù)能夠通過非開挖、可快速施工的特點(diǎn)對(duì)路基進(jìn)行加固處理，恢復(fù)或提升路基承載力，更適合市政道路養(yǎng)護(hù)維修的需要，夜間實(shí)施注漿加固，白天開放通行，將對(duì)城市的影響降至最小。2

道路地聚合物注漿加固技術(shù)簡(jiǎn)介道路地聚合物注漿加固技術(shù)是通過專用壓送設(shè)備將改性地聚合物注漿漿液在設(shè)定的壓力下注入道路基層與路基中，在壓力作用下對(duì)地層進(jìn)行充填、滲透、擠密或劈裂，漿液經(jīng)膠凝或固化后，達(dá)到加固基層與路基和防滲防漏等目的的一種施工工藝。改性地聚合物注漿材料主要由礦渣、粉煤灰、偏高嶺土、堿激發(fā)劑及外加劑等原材料按一定比例混合配制而成，使用時(shí)按規(guī)定比例加水拌合形成堿激活膠凝材料[1]、[2]。3

實(shí)際應(yīng)用案例文昌路位于揚(yáng)州主城區(qū)，道路呈東西走向，為城市主干路。本次提升改造范圍：西起揚(yáng)溧高速，經(jīng)潤(rùn)揚(yáng)路、邗江路、維揚(yáng)路、揚(yáng)子江路、大學(xué)路、淮海路、汶河路、國(guó)慶路、泰州路、江都路、運(yùn)河南路、沙灣路等相交道路，東至廣陵大橋，全長(zhǎng)約17km，路幅為34~60m，是揚(yáng)州城的交通大道、景觀大道、迎賓大道。本次改造的文昌路最早一段建于1978年，以后分段建設(shè)，隨著城市發(fā)展逐步向東西延伸，部分早期建成的路段又經(jīng)過多次拓寬改造，現(xiàn)狀道路等級(jí)為城市主干路，瀝青混凝土路面，雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)。其中從揚(yáng)州西互通至邗江路段，斷面形式為四塊板型式，中分帶寬度8~20m不等；邗江路至運(yùn)河南路段，斷面形式為三塊板型式；運(yùn)河南路至廣陵大橋段，斷面形式為四塊板型式，中分帶寬度10m。文昌路年代久遠(yuǎn)，路面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，基層有泥結(jié)碎石、貫入式、二灰碎石、水泥穩(wěn)定碎石、水泥混凝土等結(jié)構(gòu)形式；底基層以石灰土、二灰土為主；面層瀝青混凝土有2層或3層的?，F(xiàn)狀路面主要問題是：道路裂縫較多，以線裂為主，網(wǎng)裂、龜裂次之；部分路段、交叉口基層或底基層強(qiáng)度不足，瀝青坑槽反復(fù)修補(bǔ)；入口車道和公交站臺(tái)部位車轍現(xiàn)象較普遍；局部路段供電電纜溝蓋板存在井蓋下沉、井周開裂等安全隱患。由于文昌路是主城區(qū)東西向要交通主通道，施工期間交通不能中斷，加之時(shí)間緊、工程量大，在路基加固處理方案比選方面，對(duì)比挖除重建基層工程量大，施工封閉時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，我們優(yōu)選了采用改性地聚合物注漿加固的技術(shù)對(duì)道路基層和路基進(jìn)行加固處理，其優(yōu)勢(shì)是非開挖施工，不需要中斷白天交通，僅利用夜晚進(jìn)行局部封閉施工，工期可控，加固效果基本能夠保證。3.1

方案設(shè)計(jì)（1）明確注漿加固適用對(duì)象

根據(jù)路面檢測(cè)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，本工程采用注漿加強(qiáng)的瀝青路面主要有三種類型，第一類是機(jī)動(dòng)車道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，基層為水泥穩(wěn)定碎石或二灰碎石，老路瀝青路表回彈彎沉值27~46（0.01mm）之間，面積約26000m2；第二類是機(jī)動(dòng)車道原白改黑瀝青混凝土路面，路基層為水泥混凝土板塊，普遍存在反射裂縫等病害，面積29400m2；第三類是道路交叉口路段，面積131000m2。對(duì)經(jīng)注漿加固處理后不能達(dá)標(biāo)的路段，采用換填基層快凝混凝土或水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行處理，直至滿足設(shè)計(jì)要求。注漿加固路面占道路總面積的41.2%，三類占比分別為5.7%、6.5%、29%。（2）注漿控制標(biāo)準(zhǔn)對(duì)基層為水穩(wěn)或二灰碎石路段，先進(jìn)行彎沉檢測(cè)，原瀝青路表回彈彎沉＞27（0.01mm）的路段先進(jìn)行注漿加固，注漿結(jié)束養(yǎng)生期滿后，根據(jù)規(guī)程要求進(jìn)行路面彎沉檢測(cè)，控制標(biāo)準(zhǔn)為：路面回彈彎沉≤27（0.01mm）；對(duì)基層為舊水泥混凝土板塊路段，應(yīng)先采用探地雷達(dá)檢測(cè)板塊脫空情況，對(duì)脫空板塊進(jìn)行注漿加固，其控制標(biāo)準(zhǔn)為：水泥混凝土板注漿后板角單點(diǎn)彎沉值≤14（0.01mm）且相鄰板間彎沉差≤6（0.01mm），不合格板塊需二次補(bǔ)注漿，直至合格為止。（3）注漿技術(shù)要求改性地聚合物注漿材料主要技術(shù)性能指標(biāo)應(yīng)符合下表的規(guī)定，考慮本項(xiàng)目白天不能中斷交通的實(shí)際，本次采用早強(qiáng)型。表1

改性地聚合物注漿材料主要技術(shù)性能指標(biāo)項(xiàng)目單位性能指標(biāo)普通型早強(qiáng)型流動(dòng)度初始S18±415min－≤3030min≤30－凝結(jié)時(shí)間初凝min≥60≥40終凝≤400≤120泌水率自由泌水率%≤0.4壓力泌水率（0.36MPa）≤3.5抗壓強(qiáng)度6hMPa－≥20.01d≥5.0≥30.03d≥20.0－28d≥40.0≥40.024h自由膨脹率%0~1.0耐水性%≥95（4）注漿孔布置采用水穩(wěn)或二灰碎石等半剛性基層的瀝青混凝土路段，根據(jù)病害的實(shí)際分布情況劃定注漿區(qū)域，注漿孔采用梅花形布置，孔排距為1.2~1.5m，孔間距1.5~2.0m，孔徑50mm，開孔深度80~120cm，注漿量70~120kg/m2。對(duì)基層為水泥混凝土板塊的瀝青混凝土路段（原白改黑路面），注漿孔采用梅花形布孔，在四個(gè)板角距相鄰接縫50cm位置布設(shè)注漿孔，板塊中央布設(shè)排氣孔，可根據(jù)板塊病害分布作相應(yīng)調(diào)整。3.2

注漿加固施工（1）施工流程步驟改性地聚合物注漿加固施工可按下列步驟進(jìn)行：施工準(zhǔn)備→交通封控→注漿范圍定位→放樣布孔→鉆孔至設(shè)定深度→埋注漿管→制備漿液→壓力注漿→拔管→封孔清理→養(yǎng)生→開放交通→檢測(cè)評(píng)估合格→進(jìn)入下道工序。（2）注漿準(zhǔn)備工作由業(yè)主組織召集各地下管線權(quán)屬單位進(jìn)行隨路敷設(shè)的管線交底，明確管道類別、埋深、位置、管徑等參數(shù)，由物探單位采用探地雷達(dá)等設(shè)備對(duì)施工路段進(jìn)行地下管線探測(cè)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)各種管線井室及附屬標(biāo)志標(biāo)識(shí)情況，查明地下管線分布，并進(jìn)行地面標(biāo)記。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鉆孔位置進(jìn)行放樣，按設(shè)定的行列間距進(jìn)行初步定位，對(duì)電力管道、燃?xì)夤艿酪约奥裆钚∮阢@孔深度的管線進(jìn)行避讓，按照既有管道、構(gòu)筑物外邊線（含包封圍護(hù)）+安全保護(hù)距離退讓（單側(cè)≥2m）。（3）鉆孔鉆孔直徑為φ50mm，鉆孔深度超過設(shè)計(jì)孔深10cm，且不小于90cm。采用潛孔鉆鉆孔，孔深孔徑一次性到位，成孔后利用壓縮空氣同步清孔，為有效控制過程中和鉆孔后產(chǎn)生的粉塵影響環(huán)境，全部鉆孔機(jī)均安裝吸塵裝置。成孔后一般當(dāng)天完成注漿，如遇特殊情況當(dāng)天不能注漿，應(yīng)采取有效封孔措施，防止成孔的二次污染。（4）注漿制漿要按照改性地聚合物注漿材料說明書要求，采用帶高、低速攪拌器的全自動(dòng)攪拌機(jī)，將水與粉料按比例分別加入攪拌機(jī)內(nèi)，調(diào)節(jié)攪拌速度不低于1000r/min，攪拌時(shí)間3~5min，制好的漿液低速攪拌備用。為保證注漿質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格控制注漿壓力0.6~0.8Mpa，根據(jù)路基強(qiáng)度變化進(jìn)行調(diào)節(jié)；注漿一般次序是由外向內(nèi)，隔孔跳注，分序進(jìn)行；注漿前進(jìn)行試槍，檢驗(yàn)注漿液配比，確認(rèn)合適的注漿液；注漿過程中確定注漿量（注漿時(shí)間）是注漿的關(guān)鍵和難點(diǎn)，根據(jù)漿液溢出情況、注漿槍壓力等確定注漿時(shí)間，及時(shí)觀測(cè)路面高程變化，防止注漿壓力過大導(dǎo)致路面抬升明顯隆起。當(dāng)?shù)缆访鎸雍突鶎哟嬖诹芽p、松散、破損等情況，宜采用先上部基層低壓后下部路基較高壓注漿，下部注漿應(yīng)在上部注漿材料同養(yǎng)護(hù)條件試塊強(qiáng)度達(dá)到5Mpa后進(jìn)行。（5）封孔對(duì)已完成注漿的孔位要及時(shí)封閉。對(duì)注漿量較大的孔，注完后應(yīng)緩慢提槍，采用木錐釘入孔口進(jìn)行堵塞，避免受行車荷載等影響產(chǎn)生漿液冒、漏。對(duì)注漿孔周邊的串孔孔位，排出積泥、積水后，出漿時(shí)及時(shí)封堵串孔位，能有效保持漿液壓力，不影響漿液對(duì)基層孔隙的擴(kuò)散和滲透。（6）養(yǎng)生對(duì)注漿完成的路面要及時(shí)清洗，在注漿料凝固前清理干凈。注漿路面無需特殊的養(yǎng)生，待注漿料強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后即可開放交通。4

實(shí)驗(yàn)檢測(cè)4.1

檢測(cè)單元和頻率城鎮(zhèn)道路改性地聚合物注漿加固工程宜作為城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)加固工程中的一個(gè)子單位工程進(jìn)行質(zhì)量檢查與驗(yàn)收。除應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求及《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)程》（CJJ1-2008）關(guān)于道路相應(yīng)基層質(zhì)量驗(yàn)收的相關(guān)規(guī)定外[3]，尚應(yīng)符合《城鎮(zhèn)道路改性地聚合物注漿加固技術(shù)規(guī)程》（DGJ32/TJ225-2017）的相關(guān)規(guī)定。4.2

質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)注漿加固施工中應(yīng)對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表2的規(guī)定表2

質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目檢驗(yàn)項(xiàng)目規(guī)定值及其允許偏差檢驗(yàn)頻率檢驗(yàn)方法主控項(xiàng)目改性地聚合物注漿材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)符合設(shè)計(jì)要求DGJ32/TJ225-2017第7.1.2條第一款DGJ32/TJ225-2017第4.2條注漿試塊強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求每2000m2，每層1組，每工作班不少于2組見表1彎沉值（0.01mm）或彎沉降低率符合設(shè)計(jì)要求每車道5米1測(cè)點(diǎn)JTGE60-2008[4]一般項(xiàng)目注漿孔數(shù)量符合設(shè)計(jì)要求抽檢30%現(xiàn)場(chǎng)檢查注漿孔位偏差±30mm抽查20%鋼卷尺量測(cè)注漿孔深（與設(shè)計(jì)孔深比）+100mm抽查20%鋼卷尺量測(cè)注漿壓力（與設(shè)計(jì)參數(shù)比）±10%檢查100%查記錄表道路表面抬升≤15mm檢查100%水準(zhǔn)儀5

應(yīng)用效果評(píng)價(jià)文昌提升改造工程2018年5月22日開工，2018年8月22日主體工程建成通車，經(jīng)過四年多跟蹤觀測(cè)，瀝青路面運(yùn)行狀況良好，尤其是位于市中心的文昌閣、淮海路、大學(xué)路等主要道路交叉口再未發(fā)生因路基病害形成的反復(fù)維修事件。2019-2022年我們又分別在揚(yáng)州市文匯東路、江陽東路、邗江北路等城市主干路中使用了該技術(shù)，都取得了良好的路基加固效果，基層彎沉值平均降低20~30%，維修后的路面未再產(chǎn)生因路基問題引起了瀝青面層病害。6

結(jié)語使用改性地聚合物注漿對(duì)道路基層進(jìn)行加固處理，相對(duì)于挖除重建道路基層的傳統(tǒng)工藝，采取非開挖施工工藝，工程量小，道路基層材料修復(fù)后重復(fù)利用，更環(huán)保節(jié)省資源，養(yǎng)護(hù)期短，施工速度快，道路基層常規(guī)病害治理較徹底，更適合在城市道路大中修養(yǎng)護(hù)中推廣使用。本文以揚(yáng)州文昌路提升改造工程為例，探討城市道路改性地聚合物注漿加固技術(shù)適用性，結(jié)合現(xiàn)狀道路病害類型和程度調(diào)查，根據(jù)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)等級(jí)，確定改性地聚合物注漿加固技術(shù)對(duì)道路基層和路基進(jìn)行加固為優(yōu)先實(shí)施方案。改性地聚合物注漿加固技術(shù)在文昌路的成功使用為今后類似市政道路路基加固