路面壓漿的處理方法

路面壓漿的處置方案近幾年來，我國城鄉(xiāng)各地修建了大量的水泥混凝土路面，毋庸置疑，這對提高我國公路路面質(zhì)量，增強公路的抗災能力，改善公路行車條件，提高客貨運輸效益，均起到了積極的作用。隨著水泥混凝土路面的養(yǎng)護管理工作日益繁重。一是早期修建的水泥混凝土路面大多已接近使用年限，需要翻修；二是近期修建的水泥混凝土路面，由于諸多原因，有的也出現(xiàn)了不同程度的損壞。為了及時修復已損壞的水泥混凝土路面，保證公路運輸暢通，一些設計、科研院（所）、施工及養(yǎng)護管理部門已在這方面做了大量的工作，從實踐中探索了一些較為成功的水泥混凝土路面修補技術(shù)。這些技術(shù)有的已經(jīng)通過工程考驗，證明是可行的；有的則剛剛問世，有待進一步檢驗。

路面是公路工程的重要組成部分之一，它直接承受和傳遞行駛車輛的荷載作用，并抵御各種自然條件的侵襲。在我國176萬公里公路網(wǎng)中現(xiàn)有路面里程已達91%，有高級、次高級路面里程為41%。1990以來，隨著我國大規(guī)模公路基礎設施建設的展開，水泥混凝土路面公路得到史無前例的快速發(fā)展。截至到2002年底，我國已擁有水泥混凝土路面公路16.8萬公里，是1989年里程長度的14.7倍，13年中凈增15.6萬公里，平均年增長率為25%。在總里程28.9萬公里的高級路面（瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面）公路中，水泥混凝土路面占到了58%。中國已經(jīng)成為當今世界上擁有水泥混凝土路面里程最多的國家之一。

為全面建設小康社會，實現(xiàn)交通新的跨越式發(fā)展的目標，新世紀頭二十年我國公路建設仍將大踏步前進?！拔蹇v七橫”國道主干線有望于2010年前貫通，西部八條大通道將于2020年前全面建成，“十三縱十五橫”國家重點公路建設由東向西逐步推進。與此同時，為加快農(nóng)村公路建設，“修好農(nóng)村路，服務城鎮(zhèn)化，讓農(nóng)民兄弟走上油路和水泥路”。國家啟動了“通暢工程”和“通達工程”。按照規(guī)劃，至2020年我國公路通車里程將達到（260~300）萬公里，其中高速公路預計達到7萬公里?？梢灶A見，水泥混凝土路面公路仍將有大的發(fā)展，今后幾年水泥混凝土路面的建設規(guī)模將會以每年數(shù)萬公里至十萬公里的速度向前延伸。在我國水泥混凝土路面的建設具有得天獨厚的資源優(yōu)勢，水泥產(chǎn)量連續(xù)13年居世界第一，2002年年產(chǎn)水泥達到6.3億噸。大力發(fā)展水泥混凝土路面技術(shù)，不僅全部原材料均可立足國內(nèi)市場，也有利于促進國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。水泥混凝土路面質(zhì)量的好壞直接影響行車速度、安全、舒適和運輸成本。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、唧泥、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、唧泥等病害，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。

1、水泥混凝土面板唧泥、脫空形成主要原因

唧泥和脫空病害的產(chǎn)生有其內(nèi)在因素和外界因素：內(nèi)在因素是基層本身的質(zhì)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(nèi)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，雨水從破損處浸入基層，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，形成唧泥。唧泥的出現(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。

2、板下封堵的必要性

在修復水泥混凝土路面時，采用板下封堵的目的是為了恢復對路面結(jié)構(gòu)的支承，它是通過向這些空隙灌漿而實現(xiàn)的。灌漿時要施加一定的壓力，而施加的壓力不應使路面板抬升。

板下封堵作為一種預防性維護措施，應在板角剛一出現(xiàn)支承喪失的情況時就盡快地進行。支承喪失的表現(xiàn)是彎沉增大，橫向接縫形成錯臺，交通車道或路肩的接縫和裂縫附近積存細屑。

在路面板尚未發(fā)生嚴重裂縫時，板下封堵是一種比較經(jīng)濟的修復方法。如果初始彎沉很小，最好不要灌漿，因為板下封堵所造成的擾動可能會使彎沉增大。

板下封堵不能矯正沉降，不能提高結(jié)構(gòu)設計能力，也不能消除因板內(nèi)溫、溫度變化及板上交通荷載而造成的垂直錯臺。但是由于空隙被填充，減小了彎沉，恢復了結(jié)構(gòu)的整體性，因此減小了未來發(fā)生唧泥以及錯臺和板斷裂的可能性。只有在支承能力喪失程度有限的接縫、裂縫處才進行板下封堵。

3、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(nèi)將產(chǎn)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(jù)其位置，經(jīng)人工控制一段時間后，漿液將原來的松散顆粒或裂隙膠結(jié)為整體，形成一個良好的“結(jié)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、設計考慮

板下封堵工程設計，包括選擇一種合格的灌漿混合料，測試路面有沒有脫空，預計灌漿的量和決定適宜的灌漿孔。

4．1灌漿混合料

水泥混凝土路面板下封堵的灌漿材料一般由水泥、粉煤灰、砂、外摻劑和水組成。灌漿材料質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響灌漿的效果，因此，不管用何種灌漿材料都應通過試驗來選擇。

4．1．1灌漿材料應具有的特點

（1）早期強度高。要求材料具有一定抗壓強度和彎拉強度，同時強度應盡可能早的形成，以便及早通車。

（2）流動性好。灌漿加固是在一定壓力下將漿體壓入到板下的空隙，常用的灌漿壓力在1.0~1.5Mpa左右，若漿體本身粘度大，流動性不好，在灌漿過程中不能充分灌入空隙，影響加固質(zhì)量。

（3）無收縮。灌漿加固層的收縮將造成與板體和基層之間的粘結(jié)減弱，影響灌漿加固效果。

4．2脫空板的確定

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進，或下雨之后，有明顯唧泥現(xiàn)象的板塊，認為是脫空。這種方法的缺點是主觀性強，即使是有經(jīng)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(shù)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。

4．2．1彎沉儀測定法

（1）加載車。采用相當于黃河JN150重型標準汽車，后軸重10t

（2）儀表。5.4m長桿貝克曼梁，百分數(shù)表（至少三套）。

（3）測點。路面每幅每條橫向接縫或裂縫測4個點位，測點在接、裂縫兩則的4個角點上。

（4）車輪位置。角點處，車輪著地矩形的邊緣離中縫及橫向接（裂）縫的距離不大于10cm。

（5）變位感應支點位置。貝克曼梁的變位感應支點應盡量接近角部或邊縫，不一定要緊靠近車輪，不必將感應支點落在兩輪胎之間的間隙處。

（6）相隔兩道縫。貝殼曼梁的中間支點及百分表支座支點應與變位感應點保持相隔兩道接（裂）縫，至少相隔一道縫，不能落在同一完整板塊上。

（7）讀數(shù)。汽車應以5km/h的速度駛離測點至少5m以上，并且相隔至少一道縫，當百分表讀數(shù)穩(wěn)定時，才能讀數(shù)。

（8）記錄。

（9）凡彎沉值超過0.635mm的，應確定為板塊脫空。

4．3砂漿量的預測

每個接縫的灌漿量一般為0.03m3~0.09m3。

4．4材料

采用粉煤灰水泥混合料并摻外加劑。粉煤灰摻水泥是一種能支承荷載的高強度耐久混合料，粉煤灰的顆粒級配和球形形狀還使它具有填充細小空隙所需要的易流動性。

外摻劑包括減水劑、膨脹劑，以補償粉煤灰的收縮。

4．5設備要求

配制粉煤灰砂漿，需要專門用于配制膠質(zhì)材料的混合器才能配制出處于懸浮狀態(tài)、抗游離稀釋的真正的膠質(zhì)混合料?？捎靡徊克鄧娚浔脼樯皾{加壓。為了能在發(fā)現(xiàn)板移動時盡快地停止灌漿，應使用回流管以減少板的移動或過度灌漿。采用砂漿回流系統(tǒng)有助于消除砂漿在噴射管內(nèi)的初凝，砂漿的流動一被切斷，管內(nèi)的砂漿就可回流到泵中，水箱也需要加壓泵，且容量應能滿足一天的生產(chǎn)需要。有些砂漿拌和裝置帶有大小適宜的水箱。應使用能擴張的膠噴嘴以便使噴射管牢牢地貼緊也壁。

4．6板上封堵砂漿孔的分布

鉆孔的的形式應能提供足夠多的孔，使砂漿能流到路面下的所有空隙內(nèi)。板下封堵的常用鉆孔分布形式?？椎姆植夹问诫S水泥混凝土路面的不同設計類型而變化。因為對不同的板長、使用性能和破損形式的分布會有所不同，板下封堵的位置也需做相應的調(diào)整。

鉆孔應穿過板并進入未經(jīng)處治的墊層。如果基層經(jīng)過穩(wěn)定處理，空隙往往存在于墊層和土基之間。側(cè)孔應穿透經(jīng)過墊層并鉆入土基內(nèi)，深度最大不超過7cm。砂漿噴射管的輸出管口不能低于混凝土板的板底，這樣才能使砂漿流入混凝土板以下的所有空隙以及基層以下的所有空隙。在砂漿流不到的地方，必須用泵向孔內(nèi)射入少量的空氣以形成一個小空腔同脫空部位貫通。

板下封堵期間要進行嚴密的觀察，以免灌漿過度，板被抬升。當砂漿從相鄰孔流入裂縫、接縫與路肩下方時，可停止灌漿。

5、板下封堵施工準備

板下封堵工作是用泵將稀砂漿混合料從路面上的鉆孔灌入到板下的空隙中。對水泥混凝土路面進行穩(wěn)定和板下封堵，用混合料填充板下的空隙，使之形成一個不溶解的堅硬塊體。

5．1定位

上海某公路試驗段為一級公路，建于1997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。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。

5．2制備砂漿混合料

5．2．1漿液材料基本要求

常用的水泥礫材料包括：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，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(jīng)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。其中，在室溫條件下，純水的流出時間為8s（室內(nèi)試驗結(jié)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(jié)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，二級粉煤灰單位何種的需水量要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，漿體流動度不宜過小，控制在20-30s之間較好。否則會產(chǎn)生泌水現(xiàn)象。

5.2．2試驗資料

從表中可看出，在相同水灰比情況下，流動性隨著水泥與粉煤灰的比例產(chǎn)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(jù)上述試驗結(jié)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。

5．3機械設備

水泥混凝土路面板下封堵的灌漿設備主要由壓漿泵、灰漿攪拌機、脹卡頭、水箱和30kw發(fā)電機組等組成。

5.3.1壓漿泵的選擇

（1）泵的壓力。壓漿泵的壓力應根據(jù)灌漿材料不同，管路的長短等因素來確定。水泥粉煤灰作為灌漿材料，壓漿泵的初始起動壓力宜為1.5Mpa，即15Kg/cm2。

（2）輸送管的管徑。由于輸送距離較短，一般輸送半徑不大于30m，故宜選用壓漿管管徑64mm，排漿管徑51mm。

（3）輸送量。每臺壓漿機組額定工程量為單幅100m即20塊，每班工作有效壓漿時間按4h計，則壓漿機每小時材料輸送量應大于是1.5m2,宜采用3m2/h輸送量的壓漿泵。

5.3.2灰漿攪拌機的選擇

灰漿攪拌機有兩個功能，一是灰漿攪拌，二是灰漿儲存，且灰漿儲存內(nèi)設有攪拌軸以防止灰漿沉淀離析。該設備主要參數(shù)：工作效率：6m3/h；攪拌軸轉(zhuǎn)速70n/min。

5.3.3脹卡頭

脹卡頭是壓漿工作的重要部件，它是壓漿管與水泥混凝土板銜接的媒介。脹卡頭宜選用最大外徑107mm，內(nèi)孔直徑為38mm。為使壓漿順利進行，脹卡頭的最小旋緊力矩不得小于120kh.m

6、施工方法

6.1確定板下封堵位置

對板角進行彎沉測定，凡彎沉超過0.635mm的板，就應進行板下封堵。

6.2鉆砂漿噴射孔

孔的直徑不大于5cm，要保持垂直同時又圓，其深度要穿透經(jīng)過穩(wěn)定的基層墊層，但鉆入土基的深度不行大于7cm，用吹氣的方法形成空腔以便于砂漿的初始分布。

6.3砂漿準備

將水泥、粉煤灰放入筒內(nèi)，攪拌15s，然后加入所需的外加劑，攪拌15s。再加水攪拌，將砂漿送入攪拌器，用泵送出。

7、灌漿技術(shù)的實施

將膨脹橡膠灌漿栓塞或與裝配有和出料口相接的軟管插入孔內(nèi)，灌漿栓塞或軟管的出料口不能伸至混凝土板底部以下。要連續(xù)地向泵內(nèi)送砂漿，直至觀察到砂漿已從一個孔流入另一個孔。當觀察到板開始抬升，或砂漿流動線路內(nèi)的壓力迅速升高時停止泵送。管線中的精密的壓力計來監(jiān)視。壓力計帶有保護罩，以防稀砂漿流入。

空隙中的水被砂漿排擠出來后，可任其流走和排走。灌漿后至少2h以內(nèi)要求所有交通避開此區(qū)域。流到路面接縫內(nèi)的砂漿應予清除，以保持適宜的接縫縫隙。在相鄰的兩個砂漿噴射孔之間出現(xiàn)橫向裂縫的情況下，可用噴涂環(huán)氧樹脂的方法封堵。

一個孔灌完漿后，應撥出灌漿栓塞并立即插上木塞，以便有足夠的時間使砂漿充分凝固。在回復壓力的作用下不會將砂漿從孔中擠出時，方可將臨時用的木塞撥出，并將孔用快凝水泥砂漿久性地密封，抹平與路面等高。

殘留在路面或路肩頂面上的砂漿要趁其未粘在面層上時掃掉，并用水沖刷，以免留下斑漬。如果砂漿流到了縫隙內(nèi)，應趁其尚未將縫隙密封時，及早將砂漿混合料去除，并將損壞的接縫及時用填縫料填好。灌漿后2h內(nèi)應避免車輛通過灌漿區(qū)。