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高速公路路面注浆养护技术研究

2023-05-02 18:25:09

朱学伟

(江西省公路工程有限责任公司,江西 南昌 330000)

高速公路路面在经过一定周期的使用之后,就会出现路面裂缝等问题,严重影响车辆的通行安全及通行质量。当前,在高速路面养护工程中,注浆养护技术作为一种先进的注浆手段,对提高质量有着重要帮助。在注浆技术应用阶段要掌握注浆技术的应用方式,提高注浆效果,从而给路面工程的养护效果提供更多支持。

化学注浆是目前在工程领域较为常用的施工、维修工艺技术,在现场应用的环节,要严格落实化学注浆施工材料的配比制作,形成符合工程实际需要的化学浆液,然后注入公路工程结构内,保证结构强度性能合格,减小渗透性,及时修复裂缝以及沉降方面的问题,确保工程的质量和性能合格。化学注浆工艺方案在现场应用中,可发挥现代注浆工艺方案的优势,落实施工设备的管控措施,提高注浆施工的总体水平。当前,可选择的注浆工艺施工的材料类型和工艺方式也比较多,要综合分析现场病害、道路以及路基结构的形式,确定最佳的注浆工艺方案,促进化学注浆水平的提高,满足道路交通的通行标准要求。

在公路项目投入运营后,长期受到车辆荷载、自然环境侵蚀等因素影响,导致结构病害问题比较严重,主要的病害形式有裂缝、沉降等问题。

第一,裂缝病害是公路项目运营中极为常见的,也是养护施工关注的重点,会对道路结构的美观性产生不利影响,且深层裂缝问题影响比较大,严重时还会影响道路交通的安全性,造成交通事故。裂缝问题按照不同宽度可以分多种,比如细微裂缝(<2mm)、微裂缝(2~6mm)、小裂缝(6~13mm)。裂缝的问题发生率最高,关系道路桥梁的运行安全性,目前,我国很多高速公路项目都采用了沥青混凝土形式,如果发生裂缝的病害问题,水分通过裂缝进入结构内,产生严重的侵害和影响,对整个道路通行都将产生严重的负面影响。

第二,在高速公路项目建设中,沉降病害问题较为常见,危害性也很大,多数都是以不均匀沉降的形式存在,极大地影响道路交通的安全性和稳定性,阻碍公路项目的运营。造成沉降问题的原因较多,包括压实不足、软土路基影响难以消除、地下水分布较多等,产生的危害较为严重[1]。

3.1 路基加固机理

在高压注浆现场施工中,加固技术是应用较为普遍的技术之一,当前已大量应用到公路养护领域,在软土路基、混凝土路面加固、裂缝问题等方面有着非常好的效果。在具体的操作实践中,需要全面落实沥青面层的设计工作,落实质量监督管理措施,提高科学性、管理性。高压注浆施工技术采取钻孔方式,应用专业设备将浆液注入路基土体结构内,通过渗透或者挤密的方式将内部的空气、水分都挤出,使浆液填充到内部孔隙中,保证强度性能符合要求,达到通行标准。在浆液全面凝固后,使裂隙、土体颗粒形成整体结构,防渗性、稳定性满足标准,病害治理、孔洞填充完全合格,又因浆液的填充实现整体性能的提高,符合结构均匀性的标准。压力注浆技术的应用,通过柱体作为基层桩而达到结构支撑性效果,利用增加压力的方式提升路基抬升的效果,在桥头搭板脱空结构的应用价值比较明显。

3.2 注浆材料

对于注浆养护施工来说,注浆材料性能的高低直接影响施工质量,关系到整个高速公路项目的运行效果。注浆材料的主要组成结构是水泥、砂、黏土、助剂等,各种材料的作用不同。在实际制作中要注意,助剂的选择须综合分析实际需要,有效提升注浆材料的密实度,预防出现凝结时间过长的问题。随着公路养护领域逐步发展,养护水平全面提高,注浆材料的种类也日益增多,最初以石灰、黏土为主,后又研发出多种高分子有机材料,凝结性、适应性都非常优越,完全可以满足注浆施工的要求。同时,养护环节所使用的高压注浆技术极为重要,注浆材料选择要慎重,一旦选择的注浆材料质量不合格,或者现场管控不到位,都会产生严重的负面影响。此外,对影响注浆施工效果最为直接的是改性剂、水泥等材料,需落实材料配制和选择工作,提高材料性能[2]。

以往的工程中使用的减水剂以分子活性剂为主,不仅可以提升水胶比,同时还能保证注浆材料具备较高的合一性,符合工程的使用要求,满足注浆性能的标准要求。加入合适的膨胀剂,可以快速提高注浆材料的密实度和性能,防止在现场注浆的环节出现过早凝结的情况,结构的性能改善比较明显。同时,应用膨胀剂还可弥补干缩变形的问题,对注浆材料的抗渗、防渗效果提升产生积极的作用。在补强后期通过使用膨胀剂材料,可及时修复空洞的问题,提高结构的性能和质量。

结合目前高速公路项目中水泥以及水泥混凝土标准要求,选择合适的试验方法检查注浆材料的性能,并加强水胶比、水泥含量的控制,达到和易性的要求。一般情况下,在注浆材料制作的阶段加入规定比例的粉煤灰与减水剂,调整水胶比,将含水量限定在合理的范围内。为了能够确保减水剂的加入比例合格,在使用之前需进行试验验证分析,确定最佳的比例参数,避免出现加入不当而影响注浆材料性能的情况。经过对实际工程分析可以发现,采取加入减水剂的方法,需及时展开注浆流动性的调整。一般来说,减水剂的加入比例在1.2%时会发生明显变化,低于该比例,加入比例与流动性存在负相关的关系;
超过该比例,两者则会存在正相关关系。

注浆现场施工以高压注浆为主,这种情况下就必须使用粉煤灰添加剂,该材料可以大幅提升加入材料的和易性,总体的经济性能提升比较明显。经过相关的试验分析可知,注浆材料加入了合适比例的粉煤灰,其流动性会达到使用要求,并且实现水灰比的控制。与水泥材料对比,粉煤灰具备更高的亲水性,且耐久性更好,胶凝效果满足要求,实现动态化的管控,提高养护施工效果[3]。

3.3 施工工艺

传统的注浆施工中,主要是将注浆后的材料遗留在基层或者中间层上,并未进行公路表面养护施工。为了提升施工效果会加强工艺方案的分析和控制,确保每个阶段都处于管控范围内,规避不利因素的影响,从而满足养护标准要求。现场注浆施工方式中,工艺方案主要是测量定位、成孔、安装、注浆、封孔、检验等。先根据设计方案确定钻孔的位置,组织专业技术人员进行钻孔作业,采取矩形或梅花形的方式控制,达到注浆施工效果的要求。成孔之后插入注浆管,为注浆现场施工提供基础条件。

3.4 施工准备

注浆施工需要的设备比较多,如搅拌机、注浆机、钻机、沉管设备等。首先,现场人员需提前检测设备性能,使其达到正常运行标准。其次,注浆材料使用前进行各项试验,加强配比参数的控制,达到养护标准要求。最后,现场人员需落实注浆压力、技术参数控制,压力为1.0~1.5MPa,注浆时按照从边缘到中心的方式进行,有效控制压力。高压注浆要明确作业范围,通过使用弯沉检测或者人工观测的方式确定。其中,人工观测是通过施工人员检查是否存在裂缝、沉降等问题,及时发现问题并采取措施处理。

一般来说,高速公路路面极易发生脱空的问题,形成原因较多,应及时采取有效的处理措施;
沥青路面存在横向裂缝的情况,可加强坑槽与车辙方面的控制,对存在的问题要立即处理。因此,做好准备工作是后续施工的关键,必须严格落实到位,预防产生严重的危害和影响[4]。

3.5 钻机就位及布孔

在现场施工准备完成后,搅拌机运输至作业现场,性能检测合格,按照工艺方案的要求调整转速、压力处于合理的范围。安装好钻机,中心部位符合要求,采取精准调平的处理方式,垂直度偏差不超过1%,对中误差在5cm 以内。

根据高速公路的养护要求,合理确定钻孔的间距和直径,符合灌浆施工的要求。在确定灌浆孔位时,考虑到裂缝状况、设备性能、路面的状态等因素,将灌浆间距设定为1.6m,孔深45~90cm。灌浆作业时需严格控制沉降量。同时,技术人员现场分析地基沉降、脱空情况,保证灌浆压力达到规定要求。总结以往的经验,灌浆压力在0.1~0.5MPa,对于深度在2m以上的情况,灌浆压力则要增加到1~4MPa。合格的灌浆施工标准是浆液从其他孔位流出,并观察一段时间,从而满足工程的标准。

3.6 钻孔与清孔

目前,钻孔作业中以梅花形的钻孔方式较为常见。技术人员通过从中间向周边扩散的方式进行注浆,使用液压钻机开展钻孔作业,基层孔深0.9m,土基孔深1.2m,钻孔完成后及时清孔处理。

3.7 注浆浆液配比

在注浆材料配比设定环节,加强水灰比的控制尤为重要,通常设定在0.60~1.55,搅拌3~5min,搅拌均匀后形成注浆施工材料。搅拌完成后及时进行检查,待合格后投入使用。现场施工中还需加强对压力的控制,并根据压力变化调整注浆材料的总量。通常来说,在注浆压力达到0.1MPa 后,才能终止注浆施工[5]。

3.8 封孔

注浆工作全部结束后,技术人员应迅速采取钻孔封堵的处理工艺,预防周边的孔位出现溢浆的情况,使整体结构的性能符合标准要求,预防产生的严重的质量问题。

3.9 注浆结果测验

注浆工作全部结束后,为了提升公路养护的效果和质量,现场组织专业团队进行检查和控制,如注浆前后要加强路面的弯沉、沥青层底拉应变与土基顶面压应变等方面的控制,使注浆技术得以完美应用,大幅提高工程的安全性与稳定性。

4.1 控制注浆过程

其一,现场施工中,注浆环节采取跳孔的作业方式,可以预防出现孔位间发生挤压的情况,防止压力过大产生影响,从而确保注浆的效果合格。

其二,现场注浆工作时,从上到下逐步进行施工,预防存在串浆的情况。

其三,结合现场状况调整浆液配比的控制,按照要求进行外加剂量的控制,保证性能和质量合格,达到加固的质量水平,符合注浆性能的标准。

4.2 避免注浆问题

第一,注浆作业时要做好观察,对于出现的冒浆或者漏浆的问题,应做好如下控制措施:

其一,控制水泥浆液的浓度,严格控制注浆量、压力。

其二,根据要求加入必要的速凝剂,缩短凝结时间。

其三,出现冒浆的情况后,可向下开挖0.5m,并根据需要采用速凝水泥填充,也可以加入一定比例的织物,预防出现冒浆的问题。

第二,吸浆量比较大,现场工作人员需加强对钻孔的控制,在注浆环节落实浓度、压力控制,随时检查填充的密实度是否合格,并根据需要进行注浆处理,以符合工程的施工效果要求。

4.3 安全文明施工

第一,岩溶路基在现场作业中,确保注浆的效果合格,秉承安全、文明施工的基本原则,由专职人员进行监督与管理,并积极组织现场管理措施,预防出现安全事故。第二,现场人员加强环境保护,处理好废弃物,降低作业环节的噪音,为保护生态环境做出贡献。

4.4 质量分析

通过现代化设备测定各项技术参数,对现场施工状态展开全面的分析和控制,如发现检测不符合要求,或质量存在缺陷问题,需及时返工处理,以免产生严重的质量问题。

随着我国交通事业的全面发展,高压注浆技术被广泛应用,提高了公路养护水平,进而可以促进道路交通通行效果。基于此,技术人员需加强施工环节的管控,实现各项技术参数的控制,发挥出高压注浆技术的优势,提升高速公路路面通行效果,带动我国现代化交通事业的发展。

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