公路工程中的高聚物注漿技術(shù)
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摘要:伴隨我國公路通車總里程不斷增加，在公路工程建設(shè)行業(yè)中，重建、養(yǎng)護(hù)工作成為重要任務(wù)之一。通過采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，不僅能夠抑制和預(yù)防潛在病害發(fā)展，同時(shí)也改善了原有路面使用狀況，延長公路工程使用年限。高聚物注漿技術(shù)在治理路面深層病害方面發(fā)揮著積極作用，如層間脫空、基層沉陷等，效果良好，主要對(duì)其施工工藝進(jìn)行分析，并探討質(zhì)量控制的有效措施。
關(guān)鍵詞:公路工程;高聚物注漿技術(shù);施工工藝
0引言
近年來，我國機(jī)動(dòng)車保有量快速攀升，目前已經(jīng)達(dá)到2．9億輛，公路工程投入運(yùn)營之后承擔(dān)著更大的交通壓力，在車輛荷載作用下會(huì)導(dǎo)致一系列路面病害，因此有必要加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù)及維修工作。高聚物注漿技術(shù)屬于化學(xué)注漿方式，具有良好的密封性、耐久性，且強(qiáng)度高，能夠有效填充路面脫空現(xiàn)象，通過膠結(jié)松散材料，充分與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在短時(shí)間內(nèi)獲得較大的最終強(qiáng)度，施工效率高且注漿孔徑小，最大限度上降低了對(duì)車輛通行的影響。同時(shí)此類施工技術(shù)社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益顯著，應(yīng)用前景廣闊。
1工程案例
某公路工程于2003年投入運(yùn)營，近年來其交通量呈快速攀升狀態(tài)，且重載車輛多，雖總體路況良好，但路面技術(shù)狀況不斷下降，局部路段存在較為嚴(yán)重的病害，降低車輛行駛安全性。該公路工程所在地氣候濕潤，年均降水量為1800～2000mm，對(duì)路基及路面結(jié)構(gòu)造成一定不良影響。經(jīng)技術(shù)人員對(duì)路面情況勘測，路面破損最大達(dá)22%，擬采取高聚物注漿技術(shù)處理病害路段，以基底深層注漿方式為主，注漿孔直徑設(shè)計(jì)為1．6cm，深度約為80cm。通過試驗(yàn)施工確定各項(xiàng)參數(shù)，制定科學(xué)施工方案，以此為依據(jù)組織施工部署，確保養(yǎng)護(hù)工程順利進(jìn)行。
2高聚物注漿技術(shù)概述
高聚物注漿技術(shù)以高分子聚合物為主要材料，將其注入路面內(nèi)部，經(jīng)過相關(guān)化學(xué)反應(yīng)后，出現(xiàn)體積膨脹現(xiàn)象，形成強(qiáng)度良好的固結(jié)體，呈泡沫狀，使結(jié)構(gòu)中的空隙得以填充，改善周圍松散介質(zhì)原有狀態(tài)，有效提升路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及整體性。與水泥類注漿方式相比，高聚物注漿技術(shù)具有突出特點(diǎn):其一，高膨脹性。待注漿材料充分混合之后，快速產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，自由膨脹比達(dá)到20∶1，可控膨脹力強(qiáng)大，有效填充松散基層，改善路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。其二，多層修復(fù)性，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，注漿深度應(yīng)達(dá)到基層之下，與面層貫通，在外界注漿壓力作用下處治基層、底基層、路基部位的脫空病害。其三，高聚物注漿固結(jié)體彈性良好，不易產(chǎn)生脆裂現(xiàn)象，同時(shí)固化物吸水率小，水分不易滲入內(nèi)部。
3公路工程中高聚物注漿技術(shù)施工工藝
3．1高聚物注漿材料準(zhǔn)備
高聚物注漿材料主要分為兩部分，一是包括催化劑、泡沫穩(wěn)定劑等在內(nèi)的聚氨酯白料;二是聚氨酯黑料，對(duì)于施工中所用的材料應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行吸水率試驗(yàn)和無側(cè)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，確保達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。要求高聚物材料的膠凝時(shí)間保持在15～20s，黑、白料的用量不同，其膨脹比也存在一定差異，在膨脹比過大的情況下，會(huì)對(duì)材料強(qiáng)度造成影響，應(yīng)通過配比試驗(yàn)設(shè)計(jì)兩部分材料配合比例，確定各項(xiàng)原材料用量，達(dá)到最佳的力學(xué)性能及固化速度。為校驗(yàn)配合比例的科學(xué)性，可根據(jù)配合比例制作試樣，檢測其性能指標(biāo)。
3．2注漿前路況檢測
在注漿施工開始之前，通常采用落錘式彎沉儀檢測路面彎沉情況，明確基層、底基層等結(jié)構(gòu)層存在的病害，以此為依據(jù)確定高聚物注漿施工范圍、孔徑、深度等相關(guān)參數(shù)，對(duì)路面病害進(jìn)行有效處理。待施工結(jié)束后，復(fù)檢路面彎沉值情況，檢驗(yàn)注漿效果是否滿足需求.
3．3注漿孔間距及壓力設(shè)置
通過試驗(yàn)施工設(shè)置合理的注漿間距，通常控制在1．2～1．5m，若出現(xiàn)板塊斷裂現(xiàn)象，可適當(dāng)加密注漿孔。其次是設(shè)置注漿壓力，應(yīng)綜合考慮土孔隙率、注漿土體積、填充系數(shù)等因素，注漿壓力過小難以實(shí)現(xiàn)良好的填充加固效果，反之注漿壓力過大則會(huì)破壞結(jié)構(gòu)層，出現(xiàn)路面隆起現(xiàn)象，注漿壓力通常設(shè)計(jì)為7MPa，可根據(jù)公路工程實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整，由于高聚物材料自身特性，其注漿壓力計(jì)算公式為:PG=P+△P式中:高聚物注漿實(shí)際壓力表示為PG注漿槍口壓力表示為P高聚物材料膨脹壓力表示為△P
3．4現(xiàn)場試注漿
通過現(xiàn)場試注漿能夠有效檢驗(yàn)各項(xiàng)參數(shù)是否滿足施工要求，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果適當(dāng)調(diào)整，為后期注漿施工提供積極指導(dǎo)作用。選取具有代表性路段開挖注漿槽，并在距注漿槽1m左右的范圍內(nèi)實(shí)施注漿，在注漿過程中應(yīng)由專門施工人員檢驗(yàn)漿液是否滲出，若存在滲漏現(xiàn)象，需技術(shù)標(biāo)注具體位置。同時(shí)及時(shí)記錄試驗(yàn)施工中存在的問題，并組織技術(shù)人員分析原因，提出相應(yīng)解決方案，避免后期正式施工中出現(xiàn)類似問題。
3．5注漿實(shí)施
首先是鉆孔作業(yè)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況選取相應(yīng)規(guī)格的鉆機(jī)，由操作人員檢驗(yàn)其使用性能，并儲(chǔ)備易損零件。采取長短鉆配合施工的方式，先進(jìn)行短鉆施工，鉆孔時(shí)間控制在40～65s，長鉆時(shí)間約為70～140s，鉆進(jìn)過程中盡量保證鉆桿處于垂直狀態(tài)，將軸心偏斜誤差控制在合理范圍內(nèi)。待鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度之后，還需進(jìn)行清孔作業(yè)，避免孔底沉渣對(duì)注漿效果造成影響，同時(shí)檢驗(yàn)鉆孔各項(xiàng)參數(shù)是否與設(shè)計(jì)要求保持一致，不得存在孔徑過大現(xiàn)象。其次，安裝注漿帽，確保其與注漿管緊密連接在一起，防止后期施工中出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，二者緊密連接之后，可采用錘頭將其貫入注漿孔。隨后按照標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施注漿施工，合理控制注漿時(shí)間，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求且出現(xiàn)輕微反壓現(xiàn)象時(shí)，表明達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，方可停止注漿，但應(yīng)持續(xù)施加壓力15～30s，以保證固結(jié)體的穩(wěn)定性，最后將注漿槍與注漿帽分離，進(jìn)行封孔處理。
4高聚物注漿施工質(zhì)量控制措施
1)在具體施工中，應(yīng)充分掌握公路工程實(shí)際情況，確定各項(xiàng)施工參數(shù)，以滿足工程養(yǎng)護(hù)需求。滿堂布置、沿裂縫布置、沿唧泥點(diǎn)布置是常見的注漿孔布設(shè)方式。通常情況下，滿堂布置適用于路況較好的路段，其主要目的是深層預(yù)防性養(yǎng)護(hù);沿裂縫布置是將注漿孔布設(shè)在裂縫兩側(cè)，相距0．25～0．3m，呈交叉狀;沿唧泥點(diǎn)布置設(shè)計(jì)為正當(dāng)性，注漿孔與唧泥點(diǎn)保持相同間距，分布在其四周。應(yīng)根據(jù)公路工程路面病害實(shí)際情況，選取相應(yīng)的布置方式。通過現(xiàn)場試驗(yàn)注漿能夠有效確定注漿半徑，同時(shí)考慮實(shí)際工程量及經(jīng)濟(jì)效益。嚴(yán)格控制注漿材料質(zhì)量，遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，設(shè)計(jì)科學(xué)配合比例，確保滿足施工要求。2)在注漿施工中，為保證達(dá)到良好的注漿效果，應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量控制措施，避免注漿量過大，導(dǎo)致路面隆起現(xiàn)象。高程控制及平整度控制是兩項(xiàng)主要內(nèi)容。首先是高程控制，在注漿施工過程中應(yīng)組織施工人員實(shí)時(shí)觀測路面實(shí)際情況，路面隆起高差在5mm以內(nèi)時(shí)，可不采取處理措施，若超過這一范圍，應(yīng)及時(shí)分析具體原因，調(diào)整注漿壓力或注漿量。其次是平整度控制，待注漿施工結(jié)束之后，檢測路面平整度，確保車輛安全通行。在注漿施工過程中，如注漿壓力突然上升，出現(xiàn)反力回彈現(xiàn)象，應(yīng)保持穩(wěn)定壓力15～30s即可。注漿壓力突然降低的情況下，可能底部存在空洞或出現(xiàn)劈裂流動(dòng)現(xiàn)象，漿液膨脹導(dǎo)致路面隆起也是主要原因，應(yīng)加強(qiáng)高程控制，持續(xù)注漿時(shí)間在1～2min，確保注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)良好的注漿效果。3)待高聚物注漿施工結(jié)束后，應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測注漿效果，若存在不滿足施工要求的現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)漿處理措施，確保達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。彎沉檢測是常用的注漿效果無損檢測方式，在注漿施工前后都應(yīng)采用落錘式彎沉儀檢測路面實(shí)際彎沉值，檢測點(diǎn)間距通常為1～2m不等，根據(jù)路面狀況確定間距大小，病害嚴(yán)重路段應(yīng)適當(dāng)增加檢測點(diǎn)，并將其標(biāo)記出來。結(jié)合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，注漿前后彎沉比為1．0～3．0，若超過這一范圍，應(yīng)分析差異產(chǎn)生的具體原因，并采取相應(yīng)處理措施。此外，還應(yīng)計(jì)算動(dòng)態(tài)土基模量，以計(jì)算結(jié)果為依據(jù)判斷土基強(qiáng)度是否得到改善。邊緣彎沉值影響土基模量的重要因素，高聚物注漿能夠有效改善層間結(jié)構(gòu)狀況，但注漿過程中可能會(huì)附近結(jié)構(gòu)造成破壞，出現(xiàn)注漿量不足的現(xiàn)象，導(dǎo)致承載能力下降，為有效解決此類問題，應(yīng)加深注漿深度。同時(shí)也可采取開槽破損檢測方式，在施工完成的路段進(jìn)行開槽，檢驗(yàn)漿液擴(kuò)散情況，分析注漿效果。
5結(jié)語
近年來，我國機(jī)動(dòng)車保有量呈現(xiàn)出快速攀升狀態(tài)，重載車輛逐漸增多，公路工程在運(yùn)營過程中承擔(dān)了更大的通行壓力，若不加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù)措施，將會(huì)導(dǎo)致脫空、裂縫等路面病害，影響車輛行駛的安全性。高聚物注漿技術(shù)主要采用高分子聚合物，防水性、耐久性良好，有效填充結(jié)構(gòu)層脫空現(xiàn)象，優(yōu)化層間結(jié)構(gòu)整體性及穩(wěn)定性，改善原有路面使用性能，提高行車舒適度，延長公路工程使用壽命。在實(shí)際操作中，應(yīng)充分掌握高聚物注漿技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照規(guī)定流程進(jìn)行施工，同時(shí)將質(zhì)量控制工作貫穿于施工全過程，加強(qiáng)工作人員技術(shù)培訓(xùn)，盡量避免人為操作失誤，進(jìn)而有效提升注漿效果，處治路面病害。
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作者:袁毅 單位:河南省交通建設(shè)工程有限公司
