路用快凝無機(jī)注漿材料在道路修復(fù)中的探討與應(yīng)用

路用快凝無機(jī)注漿材料在道路修復(fù)中的探討與應(yīng)用總結(jié)匯報(bào)上海弘路建設(shè)發(fā)展有限公司主要匯報(bào)內(nèi)容項(xiàng)目背景1主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)4研究成果3實(shí)施方案2

常用的翻挖、置換養(yǎng)護(hù)技術(shù)缺陷明顯

公路增長(zhǎng)迅速、維修工作量大

道路注漿加固技術(shù)現(xiàn)有問題截止2010年底，全國(guó)公路總里程386.08萬公里高等級(jí)公路維修占總里程的10％以上施工周期長(zhǎng)、對(duì)結(jié)構(gòu)擾動(dòng)嚴(yán)重、對(duì)交通影響大傳統(tǒng)水泥基注漿材料凝固時(shí)間長(zhǎng)，流動(dòng)性控制困難，可注性低，不利于快速開放交通；地聚合物漿材價(jià)格昂貴，效果受地質(zhì)條件和氣候條件影響大；現(xiàn)有注漿機(jī)具與注漿工藝單一。問題的提出項(xiàng)目背景：?jiǎn)栴}的提出針對(duì)道路注漿加固技術(shù)的現(xiàn)狀審視現(xiàn)有道路注漿材料和注漿工藝的不足并基于道路性能指標(biāo)進(jìn)行新型道路注漿材料與注漿工藝的開發(fā)設(shè)計(jì)推薦選取合理的注漿工藝參數(shù)道路注漿加固技術(shù)機(jī)理及技術(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)道路注漿加固施工工藝與質(zhì)量控制注漿工藝參數(shù)對(duì)注漿效果影響及推薦方案（工程）

道路注漿加固技術(shù)的基本要求與評(píng)價(jià)方法道路新型注漿材料的研發(fā)與適用性實(shí)施方案：主要研究?jī)?nèi)容主要研究?jī)?nèi)容實(shí)施方案：主要技術(shù)路線

道路注漿理論研究

道路注漿材料分類（1）水泥注漿材料（2）化學(xué)注漿材料（3）綠色注漿材料（1）靜壓注漿技術(shù)（2）高壓噴射注漿技術(shù)（3）振動(dòng)注漿技術(shù)（1）球形擴(kuò)散理論（悶頭管）（2）柱形擴(kuò)散理論（花管）

道路注漿施工技術(shù)類型實(shí)施方案：資料調(diào)研資料調(diào)研

道路疲勞壽命預(yù)估方法預(yù)估方法的分類與選取對(duì)AI預(yù)估公式的修正

道路注漿方案設(shè)計(jì)參數(shù)理論計(jì)算結(jié)合道路注漿加固特點(diǎn)對(duì)傳統(tǒng)巖土注漿公式進(jìn)行修正

道路注漿材料性能要求與道路路基基層的路用性能指標(biāo)相對(duì)應(yīng)（1）足夠的強(qiáng)度與剛度（2）良好的穩(wěn)定性與耐久性（3）足夠的抗沖刷能力等

道路注漿效果評(píng)價(jià)基本指標(biāo)與瀝青路面的設(shè)計(jì)與養(yǎng)護(hù)指標(biāo)相對(duì)應(yīng)主要通過“彎沉”來予以評(píng)定實(shí)施方案：理論研究理論研究新型注漿花管設(shè)計(jì)與之配套的施工工藝與質(zhì)量控制

依托工程注漿方案設(shè)計(jì)525m長(zhǎng)的試驗(yàn)路段，分15個(gè)區(qū)域全面分析注漿設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)注漿效果的影響

道路新型無機(jī)注漿材料開發(fā)基于路用性能指標(biāo)開發(fā)設(shè)計(jì)（流動(dòng)度、凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、析水率）（1）原材料選擇（2）初步配方確定（3）配合比確定（4）試件錄用性能檢測(cè)

新式注漿工藝設(shè)計(jì)實(shí)施方案：試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)明確了道路注漿加固的基本要求與評(píng)價(jià)方法主要研究成果提出了注漿材料配合比設(shè)計(jì)方法，研發(fā)新型注漿材料提出了適用于道路注漿的設(shè)計(jì)參數(shù)理論計(jì)算公式道路注漿材料的性能要求；道路注漿加固效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)；結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)方法；道路剩余壽命預(yù)估方法基本設(shè)計(jì)原則；設(shè)計(jì)思路與步驟；5種外加劑對(duì)材料性能的影響；新型注漿材料的道路適用性分析評(píng)價(jià)注漿壓力的修正公式；漿液擴(kuò)散半徑的修正公式設(shè)計(jì)新型注漿花管并提出配套施工工藝花管特點(diǎn)；施工工藝流程與質(zhì)量控制分析了注漿設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)注漿效果影響，提出推薦方案基于路面疲勞壽命分析的道路注漿技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法，試驗(yàn)段結(jié)果分析主要成果一明確了道路注漿加固的基本要求與評(píng)價(jià)方法道路注漿材料的性能要求提出依據(jù)

道路路基基層的技術(shù)要求主要成果：明確了道路注漿加固的基本要求與評(píng)價(jià)方法足夠的強(qiáng)度良好的耐久性與穩(wěn)定性流動(dòng)性與可注性考慮漿液與界面的結(jié)合形式具體要求

量化指標(biāo)道路注漿加固效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)提出依據(jù)瀝青路面設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)指標(biāo)——彎沉主要成果：明確了道路注漿加固的基本要求與評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)指標(biāo)注漿后28d路表彎沉小于設(shè)計(jì)值彎沉盆參數(shù)反算的道路整體反應(yīng)模量比注漿前提高25%彎沉降低量（（原彎沉-注漿后彎沉）/原彎沉）>30%路面結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)方法檢測(cè)方法

破損檢測(cè)、非破損檢測(cè)主要成果：明確了道路注漿加固的基本要求與評(píng)價(jià)方法測(cè)試方法

FWD測(cè)試車貝克曼梁法路面剩余壽命預(yù)估方法剩余壽命預(yù)估方法

基于彎沉指標(biāo)、基于PCI指標(biāo)、基于應(yīng)力應(yīng)變指標(biāo)主要成果：明確了道路注漿加固的基本要求與評(píng)價(jià)方法面層疲勞開裂控制半剛性基層疲勞開裂控制

AI方程:經(jīng)驗(yàn)公式：

南非方程：主要成果二提出注漿材料配合比設(shè)計(jì)方法并研發(fā)新型無機(jī)注漿材料配合比設(shè)計(jì)方法與步驟設(shè)計(jì)原理主要成果：提出注漿材料配合比設(shè)計(jì)方法，研發(fā)新型注漿材料基于道路路用性能（流動(dòng)度、凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、析水率）選取原材料組合配合比初步設(shè)計(jì)三大組合體系P·O42.5、礦物外加劑、膨脹劑、稠化粉設(shè)計(jì)方法與研發(fā)步驟最終配比確定緩凝劑、減水劑、礦物外加劑、膨脹劑、細(xì)砂外加劑對(duì)注漿材料的影響主要成果：提出注漿材料配合比設(shè)計(jì)方法，研發(fā)新型注漿材料緩凝劑試驗(yàn)指標(biāo)初凝時(shí)間、流動(dòng)度、強(qiáng)度性能+經(jīng)濟(jì)成本分析結(jié)論宜采用緩凝劑e（NMS）作為注漿材料的緩凝劑，摻量為2‰左右。初凝時(shí)間流動(dòng)度抗壓強(qiáng)度外加劑對(duì)注漿材料的影響礦物外加劑D試驗(yàn)指標(biāo)流動(dòng)度、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度性能、工作性（泌水+收縮）結(jié)論

采用礦物外加劑D配制快凝早強(qiáng)型基層加固用注漿材料，礦物外加劑D摻量

不宜超過10%；當(dāng)配制普通型路基和基層加固用注漿材料，礦物外加劑D摻量不宜超過30%。主要成果：提出注漿材料配合比設(shè)計(jì)方法，研發(fā)新型注漿材料流動(dòng)度凝結(jié)時(shí)間抗壓強(qiáng)度外加劑對(duì)注漿材料的影響膨脹劑（UEA）試驗(yàn)指標(biāo)流動(dòng)度、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度性能、工作性結(jié)論

添加膨脹劑能一定程度改善注漿材料的早期收縮性能；UEA膨脹劑的適宜摻量為5%。主要成果：提出注漿材料配合比設(shè)計(jì)方法，研發(fā)新型注漿材料流動(dòng)度凝結(jié)時(shí)間抗壓強(qiáng)度外加劑對(duì)注漿材料的影響減水劑試驗(yàn)指標(biāo)流動(dòng)度、凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度性能、工作性結(jié)論

減水劑C適宜摻量為0.05%—0.1%。主要成果：提出注漿材料配合比設(shè)計(jì)方法，研發(fā)新型注漿材料流動(dòng)度凝結(jié)時(shí)間抗壓強(qiáng)度外加劑對(duì)注漿材料的影響細(xì)砂試驗(yàn)指標(biāo)流動(dòng)度、凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度結(jié)論

注漿材料中可加入少量細(xì)砂，適宜摻量不超過10%；

若對(duì)注漿材料有早期強(qiáng)度（施工幾小時(shí)內(nèi)）要求，則細(xì)砂摻量不宜超過5%。主要成果：提出注漿材料配合比設(shè)計(jì)方法，研發(fā)新型注漿材料流動(dòng)度凝結(jié)時(shí)間抗壓強(qiáng)度新型道路注漿材料配合比確定道路注漿材料配合比主要成果：提出注漿材料配合比設(shè)計(jì)方法，研發(fā)新型注漿材料道路注漿材料性能新型道路注漿材料道路適用性評(píng)價(jià)強(qiáng)度性能主要成果：提出注漿材料配合比設(shè)計(jì)方法，研發(fā)新型注漿材料水穩(wěn)定性能當(dāng)漿體材料摻量為20%時(shí)，注漿材料土體固結(jié)體7d抗壓強(qiáng)度比地聚合物土體固結(jié)體高出0.79MPa，是其1.58倍當(dāng)漿體材料摻量為13%時(shí)，注漿材料三渣固結(jié)體7d、28d抗壓強(qiáng)度分別高出地聚合物三渣固結(jié)體134%、64.7%。經(jīng)5次干濕循環(huán)后，新型注漿材料土體固結(jié)體的質(zhì)量損失與強(qiáng)度損失均低于地聚合物土體固結(jié)體抗凍性能經(jīng)凍融循環(huán)后，注漿土體固結(jié)體和注漿三渣固結(jié)體質(zhì)量損失率、強(qiáng)度損失率較地聚合物土體固結(jié)體和地聚合物三渣固結(jié)體低。經(jīng)濟(jì)效益分析本次基層加固用注漿材料的成本與路基加固用注漿材料的成本均低于市面出售的地聚合物注漿材料成本價(jià)格，材料性能反而較之優(yōu)秀，具備良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益主要成果三提出適用于道路注漿的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算公式注漿壓力計(jì)算公式主要成果：提出了適用于道路注漿的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算公式傳統(tǒng)巖土注漿公式公式問題注漿次序C、豎直方向施工順序系數(shù)新公式提出單獨(dú)考慮基層層位注漿——單獨(dú)考慮路基層位注漿——復(fù)合注漿取較小值漿液擴(kuò)散半徑計(jì)算公式主要成果：提出了適用于道路注漿的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算公式傳統(tǒng)巖土注漿公式公式問題

R

∝孔隙率n、

P取容許注漿壓力、復(fù)合式注漿滲透系數(shù)新公式提出為修正系數(shù)，取值范圍為120—190，當(dāng)復(fù)合式注漿中基層為主要注漿層位時(shí)取低值，路基為主要注漿層位時(shí)取高值。主要成果四設(shè)計(jì)新型注漿花管并提出配套施工工藝新型花管設(shè)計(jì)主要成果：設(shè)計(jì)新型注漿花管并提出配套施工工藝目的花管示意圖解決單一進(jìn)行基層注漿可注性低的現(xiàn)狀

避免繁瑣的提管工序，提高注漿效率與注漿效果主要注漿層位為路基，在路基層位的注漿加固采取大范圍開孔，由路基頂面以下27cm至67cm的40cm區(qū)域內(nèi)預(yù)留噴漿孔，而基層層位的注漿主要考慮三渣基層底部的脫空處治及碎石層的加固配套施工工藝流程主要成果：設(shè)計(jì)新型注漿花管并提出配套施工工藝分區(qū)定孔氣動(dòng)鉆孔機(jī)打孔液壓式壓管機(jī)成孔注漿料拌合注漿壓力控制施工質(zhì)量控制主要成果：設(shè)計(jì)新型注漿花管并提出配套施工工藝漿液質(zhì)量控制鉆孔質(zhì)量控制停漿控制條件（1）當(dāng)注漿壓力大于0.5MPa時(shí)，停止注漿。（2）當(dāng)路表抬升量超過1.5mm或累積抬升量超過5mm時(shí)，停止注漿；（3）規(guī)定壓力下，當(dāng)單孔注漿量小于1L/min時(shí)（推薦注漿量為7~10L/min），穩(wěn)壓10min，若壓力不下降或下降不超過10%，即可止?jié){。（4）在規(guī)定壓力下，單孔注漿量達(dá)到鄰近孔位平均注漿量的3倍以上，停止注漿；（5）當(dāng)相鄰鉆孔發(fā)生串漿時(shí)應(yīng)采用止?jié){塞將串漿的鉆孔封堵后繼續(xù)注漿，直到注漿孔達(dá)到要求后，該孔停止注漿；若不能止?jié){，則停止注漿；（6）當(dāng)路面表層縱、橫縫隙有漿液冒出時(shí)，繼續(xù)注漿10~20秒即應(yīng)停止；基層有積水處，積水會(huì)在漿液壓力下從縫隙冒出，此時(shí)需繼續(xù)壓漿，直至漿液冒出10~20秒后停止。停漿控制條件現(xiàn)場(chǎng)冒漿現(xiàn)象主要成果五分析注漿設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)注漿效果影響，提出推薦方案試驗(yàn)段方案設(shè)計(jì)主要成果：分析注漿設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)注漿效果的影響，提出推薦方案試驗(yàn)段基本情況方案設(shè)計(jì)位置：大葉公路與團(tuán)青公路

原道路結(jié)構(gòu)：8cm瀝青混凝土、40cm三渣基層、15cm碎石墊層區(qū)域：15個(gè)（共525m）

設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)：

注漿材料布孔形式、孔間距、注漿深度、注漿管及

注漿順序?qū)Φ缆纷{加固的效果

分析原理：彎沉前后對(duì)比&基于道路疲勞壽命分析的

道路注漿技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)基于道路疲勞壽命分析的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法主要成果：分析注漿設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)注漿效果的影響，提出推薦方案28CBA對(duì)路基模量進(jìn)行取值，調(diào)整，直至通過Bisar計(jì)算出的在設(shè)計(jì)軸載下的彎沉值與本次試驗(yàn)各工況下注漿前后彎沉值吻合，進(jìn)而計(jì)算出各工況下注漿前后的瀝青層底彎拉應(yīng)力。將不同工況下瀝青瀝青層底彎拉應(yīng)力代入道路疲勞壽命計(jì)算公式比較成本投入增量與道路疲勞壽命增量之間的關(guān)系，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析基于道路疲勞壽命的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

假設(shè)采用方案1進(jìn)行注漿加固的注漿效果優(yōu)于采用方案2進(jìn)行注漿加固的注漿效果——（1）

a1為采用方案1時(shí)單位面積的成本，a2為采用方案2時(shí)單位面積的成本；（2）b1為采用方案1進(jìn)行注漿加固后疲勞壽命作用次數(shù)的增加量，b2為采用方案2進(jìn)行注漿加固后疲勞壽命作用次數(shù)的增加量;

若，說明方案1的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較好，可作為推薦方案；反之，需要進(jìn)行進(jìn)一步的探索。具體評(píng)價(jià)方法各注漿工藝參數(shù)對(duì)注漿效果的影響主要成果：分析注漿設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)注漿效果的影響，提出推薦方案注漿材料技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)論

SJ-1與SJ-2對(duì)比：

可使注漿后彎沉值提高30%~40%以上，使用SJ-2型注漿材料的注漿效果要優(yōu)于使用SJ-1型注漿材料的注漿效果

與比對(duì)工程對(duì)比：整體試驗(yàn)段平均路表彎沉降低量是泰青公路的地聚合物注漿效果的1.58倍

注漿材料對(duì)比結(jié)果采用SJ-2型注漿材料注漿盡管比采用SJ-1型注漿材料注漿的成本高，但實(shí)際注漿效果的提升效果的提高相比于注漿成本的增加收益更大，故在施工經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，推薦采用SJ-2型注漿材料進(jìn)行注漿加固。若超過預(yù)期施工成本，可采用SJ-1型注漿材料進(jìn)行代替。各注漿工藝參數(shù)對(duì)注漿效果的影響主要成果：分析注漿設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)注漿效果的影響，提出推薦方案注漿深度技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)論

100cm與130cm對(duì)比：

對(duì)于路基注漿而言，增大注漿深度會(huì)提升注漿效果，本次試驗(yàn)段中路基頂面以下67cm（路表以下130cm）的注漿深度下的注漿效果（彎沉減小百分比33.73%）要優(yōu)于路基頂面以下37cm（路表以下100cm）（27.9%）的注漿深度下的注漿效果，效果提升5.83%。

采用130cm的注漿深度盡管比采用100cm的注漿深度的成本高，但實(shí)際注漿效果的提高相比于注漿成本的增加收益更大，故推薦采用130cm的注漿深度進(jìn)行注漿施工。注漿深度對(duì)比結(jié)果各注漿工藝參數(shù)對(duì)注漿效果的影響主要成果：分析注漿設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)注漿效果的影響，提出推薦方案孔間距結(jié)論增大孔間距：

過大的孔間距會(huì)導(dǎo)致注漿效果的顯著下降，當(dāng)梅花形布孔尺寸由2.4m×4m擴(kuò)大至3.2m×5.5m時(shí)，彎沉減小百分比平均降低8.58%；當(dāng)正方形布孔尺寸由2.4m×2.4m擴(kuò)大至3.0m×3.0m時(shí)，彎沉減小百分比降低7.66%。

縮小孔間距：

當(dāng)布孔尺寸從2.4m×4m縮小至2.0m×3.5m，彎沉減小百分比從32.51%降低至32.14%（漿液用量反而增多，竄漿跑漿現(xiàn)象）

推薦布孔方案中最短孔間距在2.4m~3m之間，由于2.4m×4m的布孔形式充分利用了道路的橫向?qū)挾?，可選為最優(yōu)布孔形式?？组g距對(duì)比結(jié)果各注漿工藝參數(shù)對(duì)注漿效果的影響主要成果：分析注漿設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)注漿效果的影響，提出推薦方案布孔形式梅花形和正方形：

基本原則：理論單孔分擔(dān)面積相等

兩種梅花形布孔：

推薦采用等邊三角形狀的梅花形布孔或相同單孔分擔(dān)面積下的正方形布孔布孔形式對(duì)比結(jié)果優(yōu)于差別不大結(jié)論：

各注漿工藝參數(shù)對(duì)注漿效果的影響主要成果：分析注漿設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)注漿效果的影響，提出推薦方案注漿管結(jié)論：對(duì)比：

采用花管注漿加固的效果（彎沉降低量29.51%）要略優(yōu)于采用悶頭管注漿加固的效果（彎沉降低量29.32%），優(yōu)勢(shì)不明顯（0.19%）。

由于花管工藝上的優(yōu)越性，推薦采用花管注漿。注漿順序?qū)Ρ龋?/p>

由外向內(nèi)的注漿順序的效果略優(yōu)于由內(nèi)向外的注漿順序，但優(yōu)勢(shì)不明顯

結(jié)論：兩種注漿順序各有優(yōu)勢(shì)，更推薦由外向內(nèi)的注漿順序。注漿順序?qū)Ρ冉Y(jié)果注漿管對(duì)比結(jié)果注漿推薦方案主要成果：分析注漿設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)注漿效果的影響，提出推薦方案推薦方案采用SJ-2型材料，1.3m（路基頂面以下67cm）的注漿深度，2.4m×4m的梅花形（或2.4m×2.4m正方形）布孔，采取由外向內(nèi)的注漿順序，使用花管進(jìn)行道路基層+路基的復(fù)合式注漿。

此次注漿采取最佳推薦方案時(shí)，路表彎沉降低值為41.77%。

在獲得更為先進(jìn)的注漿施工技術(shù)之前，為達(dá)到設(shè)計(jì)彎沉29.7（0.01m