浅析压密注浆对治理重交通道路病害的有效性

浅析压密注浆对治理重交通道路病害的有效性

2012-9-19

随着我国国民经济总体高速增长，全国交通基础设施的建设也不断增加，上海这几年的公路里程增长是有目共睹的。2002年内通车的就有外环线二期、沪青平高速公路、同三高速公路、莘奉金高速公路等等，以适应人流和物流的不断增加。尽管如此，以外环线一期全封闭快速干道为例，98年通车的设计流量为7～8万辆/日，而现有的数据显示约为11～12万辆/日。如此超量的路面负荷，再加之各种运输车辆违规超载现象非常严重，路面的路用性能正呈逐渐下降的趋势。因此，保持这类重交通道路路面、路基的稳定性，延长道路的使用寿命，公路大、中修已成为关键。随着黑色路面里程的不断增加，养护工作将越来越重要，快速、高效、低成本的养护方法将是我们研究的方向。路基的损坏往往是致命的道路病害，外环线的路基病害就十分明显。压密注浆对治理路基病害是一种比较有效的手段，通过外环线维修养护关键技术的攻关，取得了压密注浆治理重交通道路路基病害的技术成果，进一步证明了压密注浆治理重交通道路病害的有效性。
　　一、道路病害概况
　　上海城市外环线一期环南一大道于1998年建成通车，随着日均车流量的不断增加和自然因素的侵蚀，在外圈1k＋358～2k＋768之间的3、4车道出现纵向开裂及局部沉降。经现场勘测，开裂缝最大宽度近5cm，沉降值最大值近8cm，且局部区域车道中心部位凹陷，造成多处局部积水，路面不同程度出现了裂缝、变形等破损现象，并呈发展趋势，严重影响到该路段路面的使用性能和行车安全。
　　二、病害成因分析
　　通过对外环线一期环南一大道交通、路况，路面病害、结构层损坏等情况的观察、取样、分析和研究，明确了道路病害产生的原因如下：
　　1.该路段长期处于超负荷通车状态，造成该路段内、外车道受力不均，加上原有土路基的缺陷，使得裂缝出现。
　　2.经雨水冲刷，使得土基松软、湿度高(甚至饱和)，回弹模量和抗变形能力低，显著降低了路基、路面的整体强度和承载能力。
　　3.二灰碎石基层断裂、破碎，支撑作用和稳定性明显降低。
　　4.裂缝以下基层和地基土体流失，造成路基疏松、基础孔隙比增大、承载下降，表现为该路段裂缝、沉陷数据逐渐扩大的趋势。
　　随着雨水冲刷和重交通的反复作用，该路段的病害如未能得到及时处理，那么，土基模量和基层承载力将进一步下降，病害的规模、范围和程度将进一步发展，将会给病害整治带来更大的困难，极大地影响正常车流。
　　三、养护现状和修复对策
　　1.根据该路段出现的病害状况，依据《公路沥青路面养护技术规范》中的要求，必须进行改建或大中修，由于通车年限未到原有的大修设计年限，养护单位只能相应地采取频繁的日常小修和保养对策，故路面几经修复，病害却日趋严重。
　　2.针对暂停进行大中修的原则，而常规的小修与保养对策缺乏技术可靠性和工程有效性，因此在常规养护不能满足要求的条件下，我们必须寻求一种能比较有效的修复对策，要求它既能及时进行修复，又能在一定程度上治理和控制病害，从而实现延长道路使用寿命，防止病害日趋扩张。
　　我们根据现状及病害成因机理的初步分析，路基、路面修复宜采取以下综合整治对策：
　　(1)加固土基，提高路基强度、回弹模量和水稳定性。
　　(2)稳定基层，提高石灰碎石基层的整体性、板体性和承载力。
　　(3)恢复面层提高路面的使用性能和服务水平。
　　四、修复方案
　　若干上述思想，先采取“充填——压密注浆”加固土体，稳定基层，然后铣刨面层，再重新摊铺新面层，恢复路面性状。
　　五、压密注浆工艺及工程实施
　　1.注浆加固范围和方法
　　（1）注浆加固深度和范围
　　开工前先对土基进行强度检测，以确定土基加固深度，注浆深度初拟为现有面层顶面以下1000mm(210mm土基，250mm石灰稳定土，400mm二灰碎石基层，140mm沥青面层)。
　　(2)加固方式
　　采用充填——压密注浆的分层注浆法，对土基和基层(460mm土基、石灰稳定土和400mm二灰碎石基层)进行充填——压密注浆加固，采用特殊浆液注浆管来实现。
　　2.注浆施工技术指标
　　(1)注浆孔布置方式
　　注浆孔沿着每个车道纵向以梅花型三排布置，其间距1300mm。
　　(2)注浆压力
　　根据周边条件，注浆采用0.3mpa≤p≤0.5mpa，使土基和基层在有效压力下充分得到加固，并确保土基和基层不产生破坏性扰动。
　　(3)注浆流量
　　根据路基的孔隙率和介质条件采用q=15～20l/min，由大到小逐渐至稳定。
　　(4)技术参数
　　1)加固土体浆液冲填率：18％。
　　2)加固浆液采用a.b混合法。
　　a液：
　　材料：水、水泥、粉煤灰、膨润土
　　规格：清水、普硅425＃、细研、200目
　　重量比：0.83～0.87 1 0.7 0.3
　　b液：
　　350bc中性水玻璃
　　体积比：a：b=1：1
　　3)钻孔深度2.0m
　　4)注浆压力：0.3—0.5mpa
　　5)注浆流量：15—20l/min
　　3.注浆控制与终止条件
　　在确定路基土不产生塑性破坏的前提下，为使路基得到有效的压密加固、基层有效的稳定，需要严格控制浆液注入量和“充填——压密注浆”过程中路面的上抬量，在施工过程中这二项控制指标一旦有一项达到控制标准时，应终止该层的注浆。实际上，这二项控制指标之间存在一定的对应关系，若离散性过大，应找出原因再对该孔注浆。
　　4.施工监测
　　放置一定数量的水准仪和标尺，观测每一注浆孔周围路面的上抬量，及时准确记录各孔的浆液流量、注浆压力、注浆量。
　　六、工程效果
　　原来一个月内加固补修数次，现经注浆加固土路基和砾石层稳定性得到明显改善，渗水明显减少，半年内没有产生新的路面裂缝和沉降。
　　七、结论
　　采用“充填——压密注浆”工艺后，通过观测，该路段在6个月之内，没有新增裂缝和沉陷现象，该工艺缩短了开放交通时间，提高了路面使用性能，也避免了雨水冲刷而造成的水侵害，延长了道路使用寿命。
　　采用这一工艺的特点是施工中可以提早开放交通，对大交通量的公路可以达到治理道路病害、提高路用性能的目的，随着高等级公路建设路段交通量日益增长的需要，合理有效的施工工艺必定对我国公路状况改善与提高产生推动作用。
作者单位：上海城建养护管理有限公司　
　　　　上海城建高速公路管理有限公司

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