【技术】浅谈沥青路面膨胀土路基治理技术
摘 要：为了有效地治理由于膨胀土路基产生的沥青路面病害，根据气候环境及膨胀土对沥青路面造成的不良影响，通过相关理论研究与室内外试验相结合的方法，并与传统的膨胀土路基病害治理技术相比，介绍了高聚物注浆技术治理膨胀土路基病害的技术原理、冷补料修补技术及竣工评价方法，为今后此项技术的推广与应用积累了很多经验和借鉴意义。
关键词：沥青路面；膨胀土路基；高分子聚合物；治理措施
膨胀土广泛分布于沥青路面结构以下的土基中，膨胀土是具有特殊性质的高塑性非饱和粘性土，遇水膨胀，失水收缩，具有明显的胀缩性、多裂隙性、超固结性，以及强度强烈衰减的特性，容易造成公路沉陷、溜塌、纵裂、坍塌等事故。因此，有人称它为“工程中的癌症”]。治理膨胀土，确保工程安全与质量一直困扰着工程界，是世界公认的重大技术难题。另外，加上当地水系发达，雨量充沛，有些路段因开裂造成公路防水层失效，导致降水后雨水渗入路基，土基中的膨胀土在水的作用下，产生膨胀现象。
研究人员非常关注沥青路面裂缝修补技术并对其做了大量研究：例如裂缝贴、沥青灌缝、灌缝胶修补裂缝、溶剂型改性沥青材料灌缝、水泥粉煤灰压浆、挖补、裂缝严重的直接铣刨沥青面层等技术，但是使用效果不理想[3,.4]。以往的研究均仅对用于填筑路基的膨胀土进行换填、改性，设置支挡结构及加强在施工过程中对雨天的造成雨水入渗等防护措施[5]。高聚物压浆技术是对竣工后因膨胀土造成公路病害的治理方法，其施工过程中能耗低，无污染排放，符合环保要求，具有很好经济效益。本文深入地阐述了运用高聚物注浆技术治理膨胀土路基沥青路面病害的情况。
1.病害调查及分析
本次调查中发现，近年交通量和超限车辆日益增多，又由于公路地基为膨胀土，因干湿交替频繁，造成公路产生纵向开裂，形成长达数十米，或上百米的张开裂缝，缝宽2～15cm，个别路段路基变形严重，路面裂缝、坑槽、翻浆挖补段随处可见。
上述公路病害若不及时处治，路面表面的水经过裂缝渗入到道路结构层中，在源源不断车流的辗压冲刷作用下，路面出现泥浆，泥浆使路基土流失，导致道路底脱空，并小范围沉陷。随着脱空部的扩大，路面沉陷部位网裂，紧接着出现小坑槽，形成破坏，在病害路段出现连续小坑槽，造成道路破坏影响道路正常运营，并危及行车安全。
通过对该地区某段道路对路面病害的调查及检测，可以准确地判断路面裂缝病害的原因是由膨胀土造成的，选用相应的治理方案，防止病害治理不彻底或处理方法有误而导致病害修复后又在短时间内重新发生。
2.路面病害治理方案选择
传统治理路基裂缝方案为：挖除路面结构层，挖除7cm沥青面层，挖除原18cm水泥稳定砂砾上基层，再回填20cm水泥稳定碎石基层+5cm中粒式改性沥青混凝土；两侧老路局部病害严重的挖除7cm沥青面层+18cm水泥稳定砂砾上基层，再回填18cm水泥稳定碎石基层+7cm粗粒式沥青混凝土（AC-25C），最后全幅通铺3cm细粒式沥青混凝土（AC-10C）。
高分子聚合物注浆技术治理方案：采取注高聚物压浆和微表处相结合的方法，既能加强路基土稳定，又可以根除病害快速恢复道路服务功能。对原有公路路面破坏极其微小；施工速度快，成型快，工期短，一般在施工后一小时内开放交通，减少对道路正常运营的影响；无须改变排水系统，也不会减少路缘石外露高度；可以对路面进行横向校平，提高路面平整度；施工过程中能耗低，无污染排放，符合环保要求，具有很好经济效益。
3.高聚物注浆技术治理膨胀土路基介绍
高分子聚合物注浆技术是20世纪60年代起源于日本的一项基础工程设施快速维修技术，经过推广于70年代普及到欧美，已经在世界范围内的75,000多个工程中得到应用，主要解决水泥混凝土路面和沥青路面的抬升以及土基层的稳定等问题。通过路面钻孔至基层病害处，注入高分子聚合物原料，混合发生反应后，体积迅速增大。反应过程中材料在受阻力较小的方向膨胀更多，因此材料总是流向土基中最软弱的地方，进行膨胀和压密，以此达到解决公路病害的目的。
高分子聚合物反应后形成的固体材料自重轻，其密度不到水泥浆或沥青材料的10%。高分子聚合物材料的自由膨胀比可达20:1，可以填充脱空和裂缝，同时可以进一步压密周围介质。高分子聚合物材料能够迅速固化，可在15分钟内达到其最终强度的90%。材料具有良好的弹性，并具有较高的抗拉强度。高分子聚合物固化后材料具有良好的防水性能。高分子聚合物材料耐久性达30年以上。高分子聚合物对环境无污染。高分子聚合物注浆过程快捷，不需要养生，极大的缩短了施工时间。高分子聚合物注浆孔约16mm，对结构基本无损坏。高分子聚合物注浆过程可以实时监控。高分子聚合物还可用于建筑物地基加固、地板沉降修复、道路及机场道路维修等。
4.冷补料修补技术
与高分子聚合物注浆技术配套的冷补料修补技术，是在注浆完成后针对表面不平整及坑槽区域，使用冷补料修补新技术。冷补料是一种高科技道路修补材料，可以全天候使用，适用于在任何天气和环境下补修各种不同类型的道路面层，如沥青混凝土道路、水泥混凝土道路、停车场、机场跑道等。
一般修补应将带修补的坑槽及四周的碎石、废渣清理干净，坑槽内不得存有泥浆、冰块等杂物。被修补的坑槽、沟槽应有整齐的切边，废渣的清除要见到固体坚固面为止。把足够的冷补材料添进坑槽，直到高出地面1.5cm 左右，高速公路和一般公路修补，其冷补料的投人量可增加10%左右。填满后坑槽中央应高于四周路面并呈弧形。如路面破损深度在5cm 以上时，填补工作应以 4cm为一层，分层填补，逐层压实，铺设均匀后，根据实地修补环境、修补面积大小和深度，选择适当的压实工具和方法进行压实。压实完成后可在表面均匀的撒上一层石粉或细砂，使用清扫工具来回清扫，以使细砂填满表面空隙。修补玩的坑槽表面应光洁、平整、无轮迹，坑槽四周和边角一定要压实、无松散等现象，普通修补压实度要达到93%以上。高速公路修补压实度要达到95%以上。
冷补料修补技术具有如下的优点：①低碳节能环保：在常温下拌和，没有或很少有二氧化碳排放。符合交通部建设低碳交通的要求。粉尘少、毒气小，对环境无污染。②造价低：拌和成本低，拌和成本只有热拌站的六分之一，施工结束时，多余材料可储存，无浪费。③施工方便：施工不受时间、温度条件的限制。它可以使用机械摊铺，也可使用人工摊铺，摊铺技术简单，一学就会，不需大型机械。④寿命长：即铺即通，其温稳性、回弹性好，塑性高、粘附性强，不车辙、不推移、不拥包、不龟裂，是热沥青混凝土路面寿命的2-3倍。
5.竣工评价方法
对工前、工后的弯沉值、地质雷达检测结果及锤击式路基路面强度检测仪进行比对，以此确定施工效果。特别是雨后是否出现翻浆、唧泥现象。
1）高聚物的膨胀性和防水性可以排开积水并填充脱空，同时强化土基以阻止脱空的延伸以及新的裂缝的形成。即能排出路基底部积水，填充脱空部。
2）高聚物注浆方法可以起到稳定作用，阻止唧泥进一步的沉降发生，还可以压密和稳定数米深的土基层。即能加固地基，提高道路承载力。
3）高聚物膨胀性不仅填充脱空，向上的膨胀力可以将凹陷的路面抬升，提升精度可以控制在毫米为单位，保证了精确性。即能修复路面平整度。
4）公路的破坏往往和水有着关系，如何防止水进入基层是防止路面破损的根本问题。注浆后材料会膨胀，搜寻并填充表面下的裂缝、漏洞、脱空和接缝，形成坚固、稳定和持久的防水层。即能防止水浸透，使膨胀土与水隔离。
6.结 语
（1）应用高聚物注浆处治公路沥青路面唧浆、脱空、裂缝等病害，效果良好，此技术是一种快速高效的道路无损维修技术，其注浆孔直径小，注浆后采用沥青封孔，对道路组成结构影响十分微小，与此同时具有施工迅速，对交通影响小等优点。
（2）高分子聚合物注浆技术作为一种新型的加固技术，在填充脱空、提高路面强度、排出下层积水等方面有良好的效果并且对路面破坏小，精确可控，维修过程方便快捷，对交通运营影响很小，在旧路改扩建及其他基础工程设施的维修领域有着广阔的应用前景。
参考文献
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