灌浆技术在柳州至南宁高速公路上的应用

关键词：水泥砼路面板底脱空灌浆技术质量控制

水泥混凝土路面是我国的高速公路路面主要形式之一，在我国公路网构成中占有较大比重。它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但水泥混凝土路面接缝较多，对超载较为敏感，易发生脱空、唧泥、裂缝等早期病害，最终形成破碎板。如何治理脱空，唧泥等病害，搞好水泥混凝土路面的养护，延长路面使用寿命，改善其服务水平，具有十分重要的意义。对于旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的改建工程，旧水泥混凝土路面病害的处置工作非常重要，尤其是板底脱空的处置，将直接影响到沥青路面是否会出现早期病害。

本文结合广西柳南高速公路旧水泥砼路面改造实体工程，通过对旧水泥砼路面板底脱空的识别和灌浆技术进行了研究，为今后水泥砼路面的维修与加铺提供进一步的工程参考。

唧泥和脱空病害的产生有其内在因素和外界因素：内在因素是基层本身的质量、组成以及混凝土面板接缝状况；外界因素则是汽车荷载和气候变化。我国路面基（垫）层材料一般都选用稳定类集料，其模量远小于水泥混凝土面层的模量。水泥混凝土路面在重车荷载的反复作用下，板底与基（垫）层之间将出现微小的空隙，即出现了板下局部脱空，或称为原始脱空区。同时温度湿度的变化，以及板内温度的非线形分布，引起板向上或向下的翘曲，加速了板与基（垫）层之间的分离，形成板底脱空。脱空的出现又为水的浸入创造了条件，当路面接缝或裂缝养护不及时，雨水从破损处浸入基层，渗入的水将在板下形成积水（自由水）。积水与基层材料中的细料形成泥浆，并沿面板接缝缝隙处喷溅出来，形成唧泥。唧泥的出现进一步加剧了板底的脱空。这样周而复始，恶性循环最终形成破碎板。

完好无断裂破碎的板块，板底也可能存在脱空，这种类型的脱空难以判断。通过现场破损调查、接缝弯沉差测试，FWD检测和探地雷达检测相结合对比研究，探地雷达（路面雷达）检测可以迅速、准确地判定旧水泥砼的脱空情况。

在无探地雷达的情况下，可用一下方法进行判断：

重型车辆通行时，人在相邻板你能感觉有垂直位移和翘动板块；

板脚相邻两条缝填缝材料严重剥落破坏；

相邻板出现错台5mm以上时，位置较低板一般有脱空的存在；

接、裂缝有唧泥处；

接缝两侧弯沉差大于0.06mm。

2、水泥砼板底脱空灌浆处治技术

2.1柳南高速公路灌浆处置技术质量控制要点

柳南高速公路改扩建工程在加铺沥青混凝土路面之前，对旧水泥混凝土路面进行了综合的处置，处置的主要内容有更换部分水泥混凝土路面破碎板、对水泥混凝土板板底脱空灌浆、对水泥混凝土板裂缝修补、对水泥混凝土板胀缝缩缝填缝料失效的进行更换、错台处理，恢复水泥混凝土路面防水功能，对路基下沉段进行灌浆以及路基其他病害综合处理。

由于在相关技术规范中，还没有指标能准确判断出水泥混凝土板板底是否处于脱空状态，故柳南高速公路改扩建工程参考广西区以往水泥混凝土路面养护工程及柳州至南宁高速公路凤凰段（2005年改造）、来宾段（2006年改造） “白加黑”试验路工程的板底灌浆技术参数，确定了旧水泥路面板底灌浆的技术参数及检验标准为：

（1）进行旧水泥混凝土路面弯沉检测，当板块接缝两侧的弯沉差≥0.06mm时，或板块弯沉值≥0.14mm时（包含已经进行了更换混凝土板的板块），需要进行板底灌浆。

（2）灌浆布孔按每块砼板钻5个孔，即板的四个角各距边80cm及中间位置钻孔，孔径不小于Φ30mm，钻孔深度为70cm，且要求穿透级配碎石基层（参考桂林至柳州高速公路和柳州至王灵高速公路的路面结构厚度都为60cm，即24cm水泥混凝土路面+18cm二灰结碎石+18cm级配碎石底基层），要求钻穿路面结构层至路床，使灌浆可渗透到路床的位置。

（3）灌浆材料一般都是采用32.5号以上普通硅酸盐水泥加外加剂，浆液24小时的抗压强度要求必须达到5MPa以上；要求浆体流动性好、结石率高（凝结后的固体体积与浆体体积之比达98％～101％）泌水率和干缩率小。

（4）板底脱空灌浆验收合格标准：（1）浆体强度达到设计强度，（2）对灌浆后的面板进行弯沉检测（每块板检测4点），弯沉值≤0.08 mm、板边弯沉差≤0.06 mm。

（5）灌浆质量检测方法

①每个施工段应制取试件1组（每组6个），龄期应为24小时达到强度5MPa以上。

②如果试件表明浆体的24小时强度不能达到规定的强度，则必须对该施工段进行重灌。

③注水试验：采用Ф45mm钻头钻孔取芯30cm深，孔内注满水后，进行60秒水位观测，水位不下降。

④底基层水泥浆检验：钻芯取样抽检的板块数量一般按灌浆板块数量的10％，在每一板块至少选一处进行取芯试验（距离灌浆孔不小于60cm）。取芯试验时，采用Ф45mm钻头，分两步取芯：首先钻深30cm，要求芯样的砼面层与二灰碎石层间有饱满的水泥浆层或往孔中注水试验不渗水，然后再钻深至60cm（且钻入级配碎石底基层5～10cm），要求芯样的级配碎石底基层应有水泥浆体。

⑤复灌试验：取芯完后，使用按水：水泥＝1.2～1.4：1的比例配制的纯水泥浆（可掺加减水剂，以提高浆液的可灌性，但不得添加速凝剂）对取芯孔进行复灌试验，要求试灌压力保持在2～5Mpa达60秒钟后进浆少于5升。要求钻芯取样和复灌试验的板块合格率达100％。

⑥每施工段完工后,在沥青砼路面加铺前，还需对每块水泥混凝土板进行弯沉测量，验收合格后才允许开放交通。

（6）灌浆施工时注意事项

①灌注化学浆，施工中采用“围、挤、压”方法，先将注浆区围住，再在中间插孔挤密，以保证注浆质量。

②在施工过程中应注意灌浆压力的控制，严禁出现“抬板”现象，避免砼板出现新裂缝，施工过程中灌浆压力控制在1～2Mpa之间。

③灌浆完成后即对灌注区封闭养生，避免施工车辆和施工机械进入。

④对各种路面板的脱空、破损程度不同，布孔时可适当调整灌浆孔的位置这样不仅能使砼板底充填密实，而且有利于抬板，减少错台量。

⑤灌注浆液时，对于完整砼板所处部位先采用无压力灌注，打开回浆管，当回浆管出现回浆时，关闭回浆管，灌至设计压力则结束，不能超压灌注，如出现超量灌注仍无回浆，则停止注浆，1～2小时后再行灌注，直至满足设计要求。灌浆过程中溢出的水泥浆在其终凝前及时清扫，以防污染路面。

⑥对于破损的砼板所处部位注浆时，如出现破损处冒水、冒浆则应停止注浆，否则压力骤升，易使破损砼板进一步损坏。

⑦灌浆结束后，注意养护，对已灌浆的孔所处路面仍需封闭道路1天，使水泥浆液固结至一定强度以提高加固效果。

在进行灌浆处治前，建设方、监理方、承包人为了解全线水泥混凝土板板底脱空状况，对每块水泥板进行了弯沉调查，其分布图如下。

由图1可以看出弯沉值大于0.14，或弯沉值小于0.14且板间弯沉值大于6的板块占有59%的比例，即脱空板块占有近60%的比例。针对这一状况，在沥青路面加铺之前，对脱空板块进行灌浆处治，并进行复测，脱空板块的弯沉值都得到了有效改善，弯沉值基本都降低到8以下。

由于柳州至南宁高速公路车流量较大，为尽量减少改扩建工程对交通的影响，该工程采用中面层分段铺筑后立即开放交通的作业方式，至开工至今，最早开放交通的部分路段运营已1年有余，目前尚未出现任何早期病害，在一定程度上说明旧水泥混凝土路面板处于稳定状态，同时证明了利用板底灌浆技术处治板底脱空具有很好的借鉴性和推广价值。

本文结合广西柳南高速公路改造工程，对旧水泥砼路面灌浆技术进行了研究，并提出了脱空板的识别方法、灌浆技术参数、施工工艺和质量控制要点等关键技术。灌浆技术作为一种新型的加固技术，可广泛的应用到公路施工其它方面。由于其处治质量主要控制指标－弯沉与旧板加铺沥青混凝土面层的设计指标相吻合，具有一定科学性，所以适用于旧板加罩沥青面层的旧板加固中。经灌浆技术改造后的广西柳州至南宁高速公路将具有舒适的路面、优美的景观、设施齐全、环境优雅的服务区，将为社会提供更为全面、优质的公众交通服务。通过高标准、高起点的建设及管养工作，这条连接广西主要城市的交通大动脉必将为推动广西经济发展发挥更重要的作用。

参考文献：

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[2]曾祥茂.旧水泥混凝土路面脱空板灌浆处理分析探讨[J].城市道桥与防洪,2010（9）

[3]李文华，梁济丰，张 超.板底灌浆法补强脱空水泥混凝土路面的应用[J].山西建筑.2007（33）

[4]王承玮.高速公路病害处治工程（钦州、北海区）柳州至南宁段施工组织设计[R].2008（5）

[5]JTJ073.1－2001，公路水泥混凝土路面养护技术规范[S] 北京：人民交通出版社，2001

 

作者详细信息：

姓名：吴飞富

年龄：29

工作单位：广西交通投资集团柳州高速公路运营有限公司
职称：助理工程师 2007年毕业于长沙理工大学工程学士学位

通讯地址：柳州市静兰桥东东晋大道1号

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