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地聚合物注漿技術(shù)在南通市政道路加固中的應(yīng)用

2016-08-04 11:03:13 安裝信息網(wǎng)

瞿志軍

（南通市市政設(shè)施管理處，江蘇南通226001)

摘要：隨著道路維修養(yǎng)護(hù)量的增多，大量翻挖重鋪不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且影響交通。地聚合物注漿技術(shù)作為一種新型的道路加同方法，能夠從道路基層出發(fā)治理病害，不僅不影響交通通行，而且節(jié)約造價(jià)、綠色環(huán)保。以南通市某市政道路加固工程為例，介紹地聚合物注漿技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，采用多種手段對(duì)該工程進(jìn)行監(jiān)控，取得良好的加同效果，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：地聚合物；注漿加固；市政道路

中圖分類(lèi)號(hào)：U418.5文章編號(hào)：1004-4655( 2016) 03-0008-03

1南通市政道路存在的問(wèn)題

近年來(lái)，隨著南通經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，南通市政道路的通車(chē)?yán)锍桃苍陲w速地增加。目前，南通市政已運(yùn)營(yíng)的道路中有相當(dāng)一部分接近或超過(guò)設(shè)計(jì)年限，有的雖然未到設(shè)計(jì)年限，但在重交通荷載、自然環(huán)境等外部條件的作用下，道路出現(xiàn)車(chē)轍、翻漿、坑塘、網(wǎng)裂、龜裂等不同程度的破壞，特別是在交叉口附近及橋接坡段較為明顯。如果不能及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，道路的使用性能將迅速下降，極大地影響車(chē)輛的快速、舒適、安全通行。

目前，道路維修養(yǎng)護(hù)采用較多的依然是翻挖方法。由于市政道路大多位于城區(qū)，具有交通流量大、地下管線(xiàn)復(fù)雜等特點(diǎn)，翻挖方法固有的缺點(diǎn)限制該法的大規(guī)模使用。另外，對(duì)于大多數(shù)道路破損情況，僅采用面層修補(bǔ)無(wú)法改變道路的狀況，必須對(duì)基層或路基進(jìn)行處理，提高道路整體的承載能力。地聚合物注漿技術(shù)由于工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、施工機(jī)動(dòng)性好，可直接在現(xiàn)有缺損路面上開(kāi)展加固，無(wú)需翻挖、養(yǎng)護(hù)周期較短，比較適應(yīng)需大中修及養(yǎng)護(hù)的道路維修。南通市政于201 3年開(kāi)始大規(guī)模推廣該技術(shù)，截至目前南通市已有多條道路采用地聚合物注漿技術(shù)進(jìn)行處治，效果顯著。

本文以南通某市政道路工程為背景，采用地聚合物材料對(duì)道路進(jìn)行注漿加固，對(duì)施工方法與工藝、注漿過(guò)程中監(jiān)測(cè)以及注漿后效果的評(píng)價(jià)進(jìn)行研究。

2地聚合物材料

1978年法國(guó)人Joseph Davidovits提出地聚合物的概念，它是一種由AlO4和SiO4四面體結(jié)構(gòu)單元組成的三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)聚合物。其特殊的無(wú)機(jī)縮聚三維氧化物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得該材料具有比高分子材料、水泥、陶瓷和金屬更佳的高溫性能和機(jī)械性能；同時(shí)制造地聚合物材料過(guò)程中的能耗和三廢排放量非常低，材料對(duì)環(huán)境友好，是一種可持續(xù)發(fā)展的綠色環(huán)保材料。

地聚合物其優(yōu)良的機(jī)械性能和耐酸堿、耐火、耐高溫的性能，有取代普通水泥的可能和可利用礦物廢物和建筑垃圾作為原料的特點(diǎn)。

地聚合物漿液具有流動(dòng)性較好，在壓力下具有較好的保水性能及體積穩(wěn)定性，凝結(jié)后早期強(qiáng)度高，無(wú)收縮、微膨脹等特點(diǎn)。其對(duì)比于傳統(tǒng)的水泥注漿材料有流動(dòng)性高、凝結(jié)速度快、輕質(zhì)高強(qiáng)、安全耐久的優(yōu)點(diǎn)。

3道路注漿加固原理與工藝

注漿是通過(guò)鉆孔，利用注漿設(shè)備，分層均勻地將漿液注入道路板塊脫空部位、基層和路基中，以充填、滲透和擠密的方式排出顆粒間裂隙中的水分和空氣，并占據(jù)其空間，使孔隙比減小、強(qiáng)度提高。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，漿液通過(guò)化學(xué)膠結(jié)，離子交換、惰性充填和擠密壓密作用把原來(lái)道路中的土壤及碎石膠結(jié)成一整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”，從而達(dá)到提高結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度、降低彎沉值、提高道路承載力的目的。整個(gè)注漿工藝見(jiàn)圖1。

4工程實(shí)例應(yīng)用

4.1工程概況

工程為南通市某城市主干道，始建于1999年，其機(jī)動(dòng)車(chē)道路面結(jié)構(gòu)為：2.5 cm細(xì)粒式瀝青混合料+4.5 cm中粒式瀝青混合料+6cm瀝青碎石（LS-30）+20 cm二灰碎石+20cm灰土。由于道路重載車(chē)輛較多且服務(wù)年限較長(zhǎng)，道路病害主要為麻面、擁包、沉陷，道路代表彎沉值已超出設(shè)計(jì)要求，雖經(jīng)多次治理未取得明顯成效，嚴(yán)重影響車(chē)輛的安全行駛。

4.2注漿加固方案

采用地聚合物注漿技術(shù)對(duì)道路的基層和路基進(jìn)行加固，注漿面積共計(jì)3 000 m2。應(yīng)用最新研制的NK-T102型地聚合物注漿材料，其性能見(jiàn)表1。

施工前使用探地雷達(dá)和彎沉儀對(duì)道路進(jìn)行檢測(cè)，彎沉較大，空穴處為重點(diǎn)注漿區(qū)域。探明各類(lèi)地下管線(xiàn)，以便鉆孔進(jìn)行避讓。

注漿孔呈梅花形布置，一個(gè)車(chē)道布置2～3排注漿孔，鉆孔直徑為5cm，相鄰鉆孔中心距為1.5 m，深度根據(jù)道路結(jié)構(gòu)控制在0.8～1.2 m。

注漿參數(shù)由注漿先導(dǎo)孔試驗(yàn)及注漿經(jīng)驗(yàn)確定。注漿材料水灰比控制在0.32。采用基層和路基同時(shí)注漿加固方法，注漿壓力控制在0.5～1.5 M Pa，注漿量控制在70～120 kg/m2。

為避免對(duì)交通的影響，對(duì)不同車(chē)道分段分期進(jìn)行鉆孔和注漿。同時(shí)避開(kāi)早晚高峰，減少對(duì)道路交通的影響。道路分段分期施工示意見(jiàn)圖2。

4.3注漿過(guò)程監(jiān)控

1)注漿時(shí)對(duì)路表隆起量進(jìn)行量測(cè)，注漿孔附近設(shè)置抬升監(jiān)測(cè)點(diǎn)，注漿前后記錄高程數(shù)據(jù)。

2)注漿過(guò)程中漿液會(huì)從相鄰鉆孔溢出，以及沿著路側(cè)、井壁縫隙滲出，應(yīng)當(dāng)及時(shí)停注封堵。

3)對(duì)于注漿過(guò)程中的竄漿、冒漿和抬動(dòng)等現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)密切監(jiān)控，隨時(shí)調(diào)整注漿相關(guān)參數(shù)。

5工程施工效果

5.1總體施工情況

道路注漿加固面積為3 000m2，共計(jì)施工12 d，地聚合物漿液綜合用量為87.4 kg/m2，相比于翻挖重鋪工期縮短一半，節(jié)約造價(jià)近50%。

記錄注漿壓力在設(shè)計(jì)的0.5～1.5 M Pa范圍內(nèi)。路面注漿前后高程監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表2所示，整個(gè)注漿過(guò)程中地面抬升沒(méi)有超過(guò)3 cm的控制要求。路面抬升數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

在施工過(guò)程中由于分段分期對(duì)道路進(jìn)行局部封閉、開(kāi)孔、注漿與養(yǎng)護(hù)，在城市主干道中原有車(chē)輛能夠保證順利通行。

5.2無(wú)損檢測(cè)

注漿前后采用探地雷達(dá)對(duì)道路進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，在注漿養(yǎng)護(hù)完成并開(kāi)放交通一段時(shí)間后，對(duì)同一部位進(jìn)行復(fù)測(cè)發(fā)現(xiàn)波形平順，即說(shuō)明漿液的注入能夠填充空洞和排出水分，達(dá)到較好的加固效果。

5.3探坑檢查

取道路中某初始彎沉較大處進(jìn)行探坑開(kāi)挖（見(jiàn)圖3），可以看出漿液進(jìn)人道路二灰碎石層中并填充密實(shí)，漿液結(jié)實(shí)體厚度近15 cm。說(shuō)明注漿能夠提升路面結(jié)構(gòu)的整體性，保證受力均勻，進(jìn)而提高此處的承載能力。

5.4彎沉檢測(cè)

圖4為注漿前后路表單點(diǎn)彎沉的變化，表3給出整個(gè)道路彎沉數(shù)據(jù)的變化。注漿加固整治后，道路的單點(diǎn)彎沉相比與之前較大的波動(dòng)比較平均，說(shuō)明行車(chē)更加順暢。注漿后路面代表彎沉值達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即小于31(0.01 mm)，較注漿加固前降低30%以上，在表層瀝青銑刨攤鋪SMA后路面光滑平整達(dá)到預(yù)期要求。