高速公路混凝土路面灌漿技術的應用
曲志程王乃坤
（黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司,黑龍江安達151401）
摘要：本文通過對水泥混凝土路面斷板、唧泥、脫空等主要病害的分析,提出采用灌漿技術來解決此類病害。并對各種病害的確定、灌漿加固機理與具體實施方案等進行了全面的介紹和分析。從實用性和經濟性的角度評價了灌漿技術在高速公路上的可行性。
關鍵詞：高速公路;灌漿處治;面板脫空;應用
高速公路采用水泥混凝土路面是中國公路路面主要形式之一，在公路網構成上有較大比重。它具有強度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長等優點。但水泥混凝土路面接縫較多，對超載較為敏感，易發生脫空、唧泥、裂縫等先期病害，從而導致路面的破損。橋頭出現跳車現象多，主要原因也是施工時橋臺填土碾壓是一個死角，不易被壓實，一旦路面出現微裂縫，其墊層就會受雨水的侵蝕影響，導致填料收縮而引起路面下沉。如何治理與預防混凝上路面板脫空，唧泥及橋頭填土不密實出現的空洞等病害，對搞好高速公路的路面養護，延長其使用壽命，改善其通行能力，都具有十分重要的意義。
1病害形成原因
唧泥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。路面基(墊)層材料一般都選用穩定類集料，其模量遠小于混凝土面層的模量。水泥混凝土路面在重量荷載的反復作用下，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接觸，于是水泥混凝土路面板底與基(墊)層之間將出現微小的空隙，即出現了板下局部脫空，或稱為原始脫空區。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，加速板與基礎之間的分離，形成板底脫空。脫空的出現又為水的浸入創造了條件，當路面接縫或裂縫養護不及時，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鋼料形成泥漿，并沿面板接縫縫隙處噴濺出來，形成唧泥。唧泥的出現進一步加劇了板底的脫空。這樣周而復始，惡性循環，最終導致路面的損壞。
2脫空判定方法
2.1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、唧泥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，有明顯唧泥現象的板塊，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。我國交通部行業標準《公路水泥混凝土路面養護技術規范》(JTJ073．1-2001)(以下簡稱《規范》)中也明確規定水泥混凝土面板脫空位置的確定可采用彎沉測定法。
2.2檢測方法
某高速公路，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10 t)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。《美國路面修復手冊》中規定，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(主點一副點)大于0.06mm的，均認為板底可能出現脫空現象。
3灌漿加固原理
在現有混凝土路面設計理論中，人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(不服空)。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，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、基層裂隙小的積水、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粒或裂隙膠結為整體，形成一個良好的“結石體”。灌漿改善了板底原有受力狀態，恢復板體與地基的連續性。達到加固基礎，治理病害的目的。
3.1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7.07cm×7.07cm×7.07cm立方體試件，標準養護7天，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，筆者認為為防止漿體的干縮，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。由于在現行規范中末對此做明確規定，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1725l 5Hd)，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范》JTJ041-2000附錄G-11)。
3.2試驗資料
從表1中可看出，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。
結束語
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，加快高速路橋頭跳車、軟土地基處理、機場路加固等。出于其處治質量主要控制指標———彎沉與舊板加鋪瀝青混凝上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。
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。有關資料記載灌漿鉆孔深度一般為混凝土扳底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，可能造成相鄰混凝土板塊不同程度的松動或破損，處治一處病害又出現多處新的病害，且只能改善板本身狀態，正是所謂的“治標不治本”，而混凝土板下液槳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。
產生脫空板的原因有：填縫料的失效，水的浸入，基層材料中的細集料。因此，必須加強接縫的養護，及時疏導路面積水，來預防或防治混凝土路面的先期病害。在基(墊)層的施工中，應嚴格控制混合料中的細集料含量。
參考文獻
[1]黃熙.水泥混凝土路面的小機配套施工工藝和填縫料研究成果技術鑒定[J].華東公路,1984(6).
[2]徐旭晨,盧玉英.水泥砼路面早期斷裂成因及防治[J].建筑時報,2002. |
