1、地聚合物注漿加固技術在甬臺溫高速公路(樂清段)的應用    關鍵詞:路面;沉陷;翻漿;網裂;SD聚合物材料;注漿;效果與觀察 1 概況 甬臺溫高速公路樂清段管養里程63.298公里,路面全封閉,全立交,雙向四車道,設計時速100公里/小時,于2002年11月1日開始通行。至今已有七年,隨著國民經濟的迅猛發展,溫州及周邊地區的社會經濟得到迅速發展,車流量逐年增加,特別是大型集裝箱等重載車輛日益增多,日交通量達到1200輛/日.單幅,再加上個別路段先天不足,樂清段出現嚴重翻漿、網裂、沉陷,路基內大量填充料流失,路基承載力降低,嚴重地危及行車安全(詳見表1、圖

2、1-10)針對這些病害曾經采取過局部翻挖修補,開設盲溝,這種方法既費時、又高成本,不是我們最理想所需的施工方法,也不環保。 公司在學習實踐科學發展觀活動中,大力推廣和應用養護“四新”技術,引進非開挖道路結構層注漿加固技術,對上述嚴重病害路段進行地聚物注漿加固,五月上旬進場,七月份結速,二類封道,當天施工,當天開放交通。經過半年的營運觀察路面無開裂,翻漿基本得到有力地控制,這說明本次對瀝青混凝土路面加固取得了積極的效果,達到了預期的目的,長期的效果將有待于進一步的觀察和時間的檢驗。 2注漿加固 鑒于k260 900k261 200左側、k263 300800左右幅、k218 360600左右幅路

3、段結構缺損嚴重,鉆孔中發現道路結構多層夾泥,夾泥位置在瀝青砼面層底與基層頂為第一層,厚度約0.51mm左右;第二層在路面下4060cm的道路結構層內,泥層厚度約0.55mm,再向下泥石情況比較混亂,鉆孔反映孔內水位較高,鉆孔時有冒漿、冒水現象,表明路床內積水嚴重。為此采取結構層注漿和路基注漿的雙層注漿工藝。 2.1 結構層注漿 由于加固路段的結構層損壞嚴重,因此有必要修復結構層。結構層注漿加固深度為現有路面下1m以內,對現有結構層予以壓力注漿填充,恢復其整體性并使路面下形成較好的硬殼結構層;良好的硬殼層封閉對土路基注漿施工可減少漏漿及壓力損失具有積極的作用。該層注漿材料采用SD-II型地聚合物

4、灌漿材料。 2.2 路基注漿 路基注漿是對基層底至路面下1.51.8m范圍內的土路基通過壓力注入“SD-I”使土路基密實并重新固結,重新補充路基填料,加固土體的水穩性能和承載能力得到提高,注漿材料采用SD-I型地聚合物灌漿材料。 2.3 控制標準 基層注漿控制標準:路面起拱5mm、工作壓力路基注漿控制標準:路面起拱5mm、工作壓力彎沉檢測:注漿加固3天后進行初次彎沉檢測,隨后在適當時間對檢測不合格的局部路段進行補漿,28天進行竣工前的最終彎沉測試。 注漿材料及加固工藝如下: 2.4 注漿材料 2.4.1 SD-I型地聚合物灌漿材料(以下簡稱“SD-I”) “SD-I”是一種可以激發被加固土體自

5、身礦物活性物質與固化劑共同作用加固被加固土體的一種新型無機高分子材料;其最大的特點是一旦與土顆粒表面的自由水溶合后,能滲透到土顆粒表面強弱結合水并反應生成膠凝結構物,由于這種膠體的不可逆性,使土顆粒與土顆粒之間形成一種穩定的膠體作用,改變了土顆粒之間通過結合水相互聯系的方式,并逐漸與土顆粒界面內的活性礦物進行化學反應,使土顆粒逐漸形成一種新的無機高分子膠凝物質,從而達到了土體水穩性能的增強,壓縮模量減小,承載能力提高,各項技術指標得到改善。該材料與采用普通水泥注漿或其他有機灌漿料相比,不僅起到填充和包裹被加固土體空隙和顆粒界面的作用,而且能與界面內的可激發活性物質共同作用,生成新的無機高分子膠

6、凝體,因此在取得早期強度后,后期(三個月)強度仍在發展,則在更大范圍內使被加固土體的化學、物理力學性能和水穩性能得以不斷提高。(地聚劑主要技術性能詳見表-2、3)。 2.4.2 SD-II 型地聚合物灌漿材料(以下簡稱“SD-II”) SD-II主要應用于道路的結構的缺損補強,該材料除自身強度高、流動度大、可灌性好之外,還具有良好的粘結性,特別是對于各類堿性材料其粘結性能尤為顯著。經與淤泥土、粘土、二灰土、水泥穩定碎石、三渣混合后試驗結果表明,均取得較理想的工程物理力學性能,在相同摻量的條件下,淤泥土的抗壓強度較低(可能是有機質含量較高的原因),因此對基層加固是較為理想的材料,經采用SD-II

7、型地聚合物灌漿材料注漿加固后道路結構層致密,缺損得到了彌補,承載能力得到提高。該材料最大的特點是快凝早強、流動度大、滲透性好,因此在道路結構層注漿加固后經過短時間的養護可迅速開放交通,具有良好的經濟,技術和社會效益。(材料性能詳見表-4、5、6) 2.5 加固工藝(工序)        本項目道路結構加固采用壓密注漿工藝。該技術在土木工程地基加固中已有幾十年歷史,是比較成熟、有效的一種工藝。通過對道路結構層和路基的鉆孔注漿使被加固體形成較為致密穩定的固結體,從而達到承載能力的提高,壓密注漿工藝施工操作簡便,又不防礙

8、交通,而且對測試不合格部位可實現無破損重復多次補漿的方法,可確保被加固位置的工程質量基本滿足設計要求。 本試驗段結構層注漿加固深度為1m,路基注漿深度為1.21.8m,注漿孔位呈梅花型布置,孔間距為2m,排距為1.3m。具體操作程序如下: 交通封閉布孔鉆孔埋管制漿濾漿試注漿壓力注漿觀察靜壓30 S拔管堵孔養生2小時開放交通彎沉檢測補漿驗收彎沉檢測。 2.6 觀察與效果(見表7) 左幅K218 368k218 542左道、k260 857k261 118左道、k263 575k263 968左道、k263 344k263 813右道:注漿后 “平均彎沉值”、 “標準差”、“代表彎沉值”三項指標均

9、比加固前有降低,分別降低了42.25%、51.79%、46.64%。基本恢復原設計彎沉要求,抗變形能力較加固前道路提高了34倍。 標準差降低表明道路的承載差異越來越小,均勻性越來越好,隨著時間的延長,注漿加固道路的整體承載能力和變形能力將趨于一個水平,使道路保持一種良好的工作穩定狀態。 3 綜合效益分析 綜合效益分析表明: 3.1 “常規維修”雖然簡便,但使用耐久性差,與“非開挖加固”比較,在相同使用期內(按20月計)其實際成本是“非開挖加固” 的8倍以上,“翻挖大修”也達2至3倍左右。 3.2 結合現有道路的交通流量迅速增加、堵塞嚴重的狀況,對于交通主干道采取大面積的翻挖大修,其難度是相當大

10、的;特別是“常規維修”效果差,維修施工的安全隱患更大。 3.3 采取“非開挖加固”無論從經濟、技術和交通及施工安全、環境污染等社會效益方面來看, “非開挖道路注漿加固”更切合實際,也更具有積極的現實意義。 4 結語 4.1 隨著我國經濟建設已溶入國際經濟社會,我國的交通事業正在迅速的發展,類似高速公路的交通主干道或城市交通樞紐等交通繁忙路段,采取非破損、無障礙道路維修是發展的方向。事實上開展非開挖道路注漿加固是綜合性要求較高的一項專門技術,除了注漿設備以外,注漿材料及工藝要求,是取得加固有效的十分重要環節,否則,將是事倍功半,甚至失敗。 4.2 在不破壞并充分利用現有缺損道路的各種材料的情況下, 通過地聚劑灌漿材料的注入,提高了缺損道路的承載能力,不僅節約資源,而且減少了環境污染。 4.3 本路段在注漿加固后,彎沉檢測雖然合格,但還是有個別點出現翻小翻漿,這是由于注漿可能存在缺損補強的遺漏,但可通過對個別點進行補漿得到解決,這也說明注漿加固與缺損道路存在薄弱環節,有必要進一步探討。 道路非開挖注漿加固技術是用于道路結構性缺損補強的一種新型綜合性技術,專業性強、技術要求高。實踐證明,對于交通繁忙路段的維修,采取非破損、無障礙道路施工,可以克服傳統高速公路道路病害施工技術的弊端,