干线公路路面性能快速恢复关键技术研究

毛 翠 荣

(平顶山市公路管理局，河南 平顶山 467036)

传统的公路修复和养护方法对路面进行“开膛破肚”，不仅费时、费力、花费高，施工工期长，而且会带来大量的废料，产生不良的社会影响。显而易见，现行传统的半刚性基层路面病害检测与养护维修方法已不能满足日益繁忙的交通需要，急需发展快速、高效的半刚性基层路面病害检测与养护维修新技术。

1 公路病害处治方法存在的问题

对于公路的病害维修，现在国内还没有很好的快速有效的维修方法，目前的病害处治方法存在的主要问题是：

1)“头痛医头、脚痛医脚”[1]，由于没有解决病害的根本所在，往往采用简单的加铺和换填方法，治标不治本；

2)“开膛破肚”式维修，花费高，工期长，对交通影响大，会产生十分不良的社会影响；

3)水泥注浆维修，维修效果很差，一般只能维持几个月，维修后病害很快还会出现。

传统的路面病害维修技术主要依赖于以经验为主的传统决策方式，使得养护维修长期处于“头痛医头，脚痛医脚”的被动局面[2]。对于半刚性路面路表出现的病害，现行的养护维修方法主要有直接加铺的方法，开挖换填的方法，水泥压浆处理。该工艺对沥青路面与水泥混凝土路面均适用，是目前解决路面沉陷、脱空等病害的主要方法。

2 地聚物注浆修复技术

公路最大的特点就是快速畅通，因此，对公路养护维修的要求就是快速安全经济，即在实施维修过程中，尽可能减少对公路交通的影响。维修技术适应范围要广，维修速度要快，维修质量要好，维修费用要省。而传统公路养护维修方法已不能适应公路养护维修的发展需要。因此需要开发公路养护维修新技术，是公路养护维修行业面临的重要课题。在这种背景下，快捷高效的地聚物注浆技术应运而生[3]。

2.1 地聚物注浆技术的发展和现状

地聚物注浆技术应用领域包括公路、桥梁、隧道、机场、房屋、水坝等。地聚物材料注射到道路结构体内，填充结构中的空隙增强路面结构的整体性，实现非开挖、快速、微创防治路面内部病害[4]。

2007年，河南省交通厅和科技厅联合组织实施了高速公路快速检测修复示范工程，由郑州优特基础工程维修有限公司和河南省路桥建设集团有限公司联合施工，取得了很好的成效。双方经过多年的不断实践、完善和改进，形成了《地聚合物注浆处治高速公路病害施工工法》。京珠高速驻马店段养护专项工程等项目使用《地聚合物注浆处治高速公路病害施工工法》。目前该工法已在国内40多条高速公路200多个路段使用，有效治理了高速公路病害，延长了高速公路寿命，取得了良好的经济效益和社会效益。

2.2 地聚物注浆技术特点

地聚物注浆处治公路病害施工工法具有如下特点：

1)快速。地聚物注浆施工快捷，无需养生[5]。高速公路车流量大，采用开挖换填等传统维修方法势必要长时间封闭施工作业面，对交通产生较大的干扰，导致拥挤、堵车甚至车祸。采用地聚物注浆技术施工非常快捷，处治完毕即可开放交通，可以显著节省工期，减少对交通的干扰。对于交通量特别大的路段，还可以根据交通量状况组织施工，在施工过程中遇到交通量较大的时候随时撤到紧急停车带，待高峰过去再施工。这种“灵活机动”地施工方式，传统维修技术是无法做到的，可以有效避免开挖式维修造成的交通堵塞和不良社会影响。

2)耐久。地聚物注浆技术与无损检测技术紧密结合，相得益彰，实现了“对症下药”。首先采用无损检测技术对公路病害进行分析，针对病害根源和病害深度进行地聚物注浆技术修复，再采用无损检测技术评价地聚物注浆效果，对于注浆不足的地方实行补注[6]。这样就保证了整个工程的维修质量，提高工程的耐久性，实现了从材料保障到工程质量保障的跨越。另外，地聚物注浆施工不开挖维修，不会产生新的接缝等弱界面，可以避免产生次生病害。

3)经济。地聚物注浆处治公路病害为非开挖维修方法，可以充分利用原有路面材料，避免开挖造成的材料浪费。采用的地聚物材料具有高膨胀性，可以大大节省材料用量。

地聚物注浆采用了以无损检测技术为基础的精细化施工工艺，针对性强，实现了维修范围和维修工艺双精细，只处治局部病害区域，不会破坏完好路段，有效避免了开挖维修时超挖所造成的资源浪费现象。

地聚物注浆维修施工高效、快捷，且不需要养生，能极大的缩短施工工期，降低由于工期长造成的经济和社会成本，直接经济效益和间接经济效益显著。

4)环保。地聚物材料呈中性、惰性性质，不危害环境，不污染土壤和水。传统的开挖维修施工时间长，要破除原有路面，施工噪声强，且产生大量的粉尘，造成严重的噪声污染和粉尘污染。地聚物注浆施工快，仅钻注浆孔会产生较小的噪声和微量粉尘，极大地减少了施工噪声污染和粉尘污染。

2.3 地聚物注浆施工操作要点

地聚物注浆前利用落锤式弯沉仪(FWD)或探地雷达(GPR)对需维修路段进行检测，对路面进行分层分段评价，判断病害情况，确定注浆路段和注浆区域。根据FWD检测结果，分层分段评价路面结构层刚度、脱空病害等情况。荷载设置水泥混凝土路面的测点位置离板边0.25 m;GPR检测[7]。测线为车道右轮迹线，顺着轮迹线不间断检测，据检测结果反演、分析结构层的脱空、厚度、松散、沉陷等路面病害，以判定病害的深度和类型[8]。

3 应用工程概况

河南省叶县X027郑庄至水闸段项目试验路段(以下简称X027试验路段)，全长1.683 km(K0+000～K1+683)，二级公路，路面宽度15 m，沥青混凝土路面；1984年铺筑水泥混凝土路面，后于2013年局部进行碎石化，加铺沥青混凝土路面，至今通车大约两年，现纳入城市路网范围。

路面结构自上而下依次为9 cm厚沥青混凝土面层+25 cm水泥混凝土面板(部分路段碎石化)+36 cm厚石灰粉煤灰稳定砂砾石基层。路面损坏主要以纵横裂缝及龟裂为主，局部路面伴有车辙、沉陷、坑槽等病害，病害位置主要集中在行车道处，严重影响了道路路面的外观及行车的安全性和舒适性。经过路况调查发现， X027试验路段弯沉值较大，道路结构强度低，路基与基层薄弱，承载力不足。局部开挖后，发现基层下有胶泥状软弱层。

3.1 路面病害检测

路面损坏状况指数PCI如表1所示。

表1 路面破损状况评定表

根据该路段道路的PCI检测评价结果显示，路面破损情况为差。

依据JTG H10—2009公路养护技术规范与JTG H20—2007公路技术状况评定标准的要求，对该路段病害进行全面的人工路面调查，调查结果显示路面典型病害如下：纵、横向裂缝；龟裂、车辙；沉陷、坑槽等。结合钻孔取芯分析，该路段基层强度严重不足，基层和路基含水量较大，稳定性差。修复路面沉陷的关键在于增加路基或基层的强度和稳定性。

3.2 地聚物注浆方案的设计

结合检测路面类型、注浆前检测结果，以设计地聚物的注浆方案。板底注浆要沿行车方向分布注浆孔，若遇到板断裂，断裂处增加注浆处[9]。其中注浆孔直径采用0.016 m，钻至路基顶。基底注浆采用交叉布置；局部唧泥点的位置为，以唧泥点为中心点，采用梅花形布置，纵、横距离唧泥点0.3 m。整车道预防性的养护，注浆孔采用纵、横向距离1.2 m～1.5 m平均分布。注浆孔采用直径0.016 m，钻至路基顶面。注浆管放于基层中间，深度据结构层情况而定。深部注浆钻孔深度要到达病害位置，注浆孔间距1.0 m～1.5 m。按照设计钻孔深度，用冲击钻在标注孔位置垂直钻孔至设计深度，孔位误差不大于0.05 m，钻孔深度不小于设计深度。

1)下注浆管。把铜管或铁管用切割工具，按照相应的长度截取注浆管，把注浆管插入到注浆孔中的设计深度。在基底注浆，需要将注浆管插到病害位置。

2)安装注射帽。用专用清洁工具，把注射帽凹型边缘清理干净，达到与注射枪更好结合。把清理后的注浆帽，安装到注浆管上端口。同时，注浆帽与注浆管结合紧密，否则更换注浆管。

3.3 注浆后检测注浆效果

注浆后用专用工具去除注浆帽，将露出路面的注浆管切除，15 min～20 min，利用FWD或GPR进行注浆后检测，分析注浆维修效果。如满足要求，则注浆完成；若达不到要求，需补注，直到达到要求为止[10]。检测方法和位置与注浆前保持一致。注浆前弯沉大于300 μm的点，注浆后一定要复测。注浆后弯沉平均值要求降低30%以上，最大弯沉不能大于400 μm。反之，需进行补注，直到达到要求为止。

4 结语

地聚物注浆施工与传统维修方法相比，施工快捷效率高，节省工期减少交通干扰[11]。地聚物注浆技术节省造价，与灌缝、铣刨重铺等方案相比，显著节省工程造价。叶县X027郑庄至水闸段项目试验路段采用地聚物注浆技术，经过权威部门检验地聚物注浆材料是绿色无污染的，有利于环境保护。本项目开发的地聚物注浆快速修复技术具有一定社会经济效益。

参考文献：

[1] 王复明，钟燕辉，张 蓓，等.半刚性基层路面病害检测与地聚物注浆快速维修技术[Z].2008.

[2] 谢斐琳.公路沥青路面常见病害及检测技术[J].科学技术创新，2017(26)：155-156.

[3] 杨冬韵.地聚物注浆在高速公路沥青路面内部病害快速修复中的应用研究[D].武汉:武汉工程大学硕士论文，2015.

[4] 刘汉龙，赵明华.地基处理研究进展[J].土木工程学报，2016(1)：96-115.

[5] 田 浩.软土路基段高速公路已建桥梁桥头跳车维修方法[J].交通标准化，2013(4):57-60.

[6] 王玮岳，张宝祥.高聚物注浆技术分析[J].交通标准化，2014(9)：161-164.

[7] 韩 丽，王 峥，张中华.沥青路面地聚物注浆维修养护技术研究[J].青海交通科技，2016(6):76-80.

[8] 马小跃.地聚物注浆技术在沥青路面结构中的应用及动力响应分析[D].郑州:郑州大学硕士论文,2009.

[9] 李 敢,张 弘,梁木森,等.地聚物注浆在半刚性基层预防性补强中的应用[J].黑龙江交通科技，2015(11)：32-33.

[10] 李 利,郑永强,陈 松，等.道路地聚物注浆的机理与适应性分析[J].华东公路，2017(1)：97-98.

[11] 雷小文.基于基层损坏评价的预防性补强方法研究[D].武汉:武汉工业学院硕士论文，2012：98.