【技术】沥青路面高聚物注浆维修养护技术研究

摘要：本文基于高聚物自身的水不敏感性、高膨胀性、环保经济和经久耐用等特点，介绍了沥青路面高聚物注浆工艺原理及工艺流程，详细说明施工准备、注浆前路况检测、注浆设备的操作方法与注意事项、注浆施工步骤与注意事项和注浆后路况检测内容。关键词：高聚物；注浆技术；沥青路面高聚物注浆维修养护技术是按照一定配比向路基或路面基层中注射多组份高聚物材料，该材料为非水反应类水不敏感型自膨胀闭孔高分子聚合物注浆材料，不污染环境，耐久性好。材料发生化学反应后体积迅速膨胀并形成泡沫状固体，从而达到加固地基或补强基层、填充脱空的目的。1.高聚物注浆维修养护工艺原理及工艺流程1.1工艺原理高聚物注浆原理是通过向道路结构体内注射多组分的高聚物材料，材料迅速发生化学反应，体积膨胀并形成泡沫状固体，填充结构中的空隙，挤密周围松散基层，增强路面结构的整体性，实现非开挖、快速、微创防治路面内部病害。依据注浆前落锤式弯沉仪FWD检测的路面弯沉值或探地雷达GPR检测的路面各结构层雷达波图形诊断道路病害，制定合理的养护方案。将注浆管和注浆帽下到孔径为16mm的注浆孔，通过夹具将注浆帽和注浆枪紧密结合，向注浆孔内注射高聚物浆材。注浆后进行路况病害复检，重复无损检测，评价注浆效果。1.2工艺流程高聚物注浆处治沥青路面病害施工工艺流程见图1。

图1  高聚物注浆施工流程图2 施工准备2.1人员准备现场设负责人1名，机械工与电工各1名（均要求有上岗证），钻孔人员4名，注浆人员2名，路况调查和注浆前后检测人4名，公路养护维修常规人员若干名。2.2设备与仪器准备1）注浆设备全套，包括注浆枪、储料罐、空压机、发电机、空气干燥机、电锤钻、钻杆、25cmPVC管若干、注浆嘴100个、大力钳1个、小锤子1个、注浆盆1个等；2）装运注浆设备的卡车、取芯机、三米直尺、锯缝机、啄木鸟、路面清洁用吹风机、封孔沥青等；3）落锤式弯沉仪(FWD)：TP-FWD120落锤式自动弯沉仪、笔记本电脑、距离传感器(DMI)；4）探地雷达(GPR)：LTD-2100型探地雷达主机和900M天线；5）公路养护维修的常规设备、仪器等。2.3物质准备1）注浆材料：聚氨酯注浆材料A组分（白料）和B组分（黑料）。A、B混合后约15秒钟开始发白膨胀，体积膨胀比在1：10~1：20之间，15分钟左右达到90%强度，具有合适的强度、弹性与韧性，具有良好的随从变形能力。注浆材料固化物是一种惰性材料，呈中性，不污染土壤和水源，安全环保、耐久性好。2）发电机用柴油。2.4技术准备注浆施工前应进行技术培训，现场负责人应熟悉高聚物注浆施工的流程与注意事项，掌控全局、合理组织施工；施工人员和检测人员需熟悉操作指南，掌握注浆施工的方法、步骤与注意事项等。2.5交通封闭方法1）在确保高聚物注浆施工安全的前提下，尽量减少注浆施工对交通的影响，一般采用1/4幅封闭即可。先封闭超车道，保证行车道的正常通行，超车道通行后再封闭行车道；2）施工段落中每个结构物处都作为施工车辆的出入口并设保通人员进行引导，确保进出车辆行驶安全；3）每个施工作业区前1500米处摆放“前方施工1500米”标志牌，前1000米处摆放“前方施工1000米”标志牌，前500米处摆放“前方施工500米”标志牌，每个工作区不得少于2名保通人员；4）每个作业区封闭长度不超过2千米；5）与路政、交警沟通协调，统一指挥，确保行驶安全。2.6注浆路段选取适合采用高聚物注浆维修养护的路况有：1）已发生唧浆但不严重的路段；2）发生裂缝（特别是自下而上的裂缝）的路段；3）发生局部沉陷的路段；4）根据表观检测、落锤式弯沉仪FWD实测弯沉值或探地雷达GPR检测图像，必要时结合钻芯或开挖，综合判定基层存在轻微病害或病害隐患的路段。3.注浆前的路况检测采用目测法、三米直尺、FWD和GPR进行检测，必要时结合钻芯或开挖。1）目测法可直观检测路面的表观状况，迅速发现和定位病害的具体位置，应记录桩号、病害特征和严重程度等信息，并妥善保管。2）路面技术状况检测项目包括路面损坏状况和道路平整度两部分。路面损坏状况主要检测裂缝情况，分自上而下的裂缝、上下贯通的裂缝、自下而上的裂缝等；路面平整度采用三米直尺检测，主要指标为三米直尺与路面间的最大间隙量。3）可应用GPR间接判断路面结构内部松散情况与脱空的位置。4）采用FWD检测路面的结构强度，FWD测点位置如图2、图3所示。为保证安全，行车道上FWD的测点拟选择右轮迹带位置，距车行道边缘线约0.625m；超车道上拟选择左轮迹带位置，距路缘带侧的车行道边缘线约0.625m。每20m测一个点，在裂缝等病害处应加密检测。测点应喷漆标出，以记录FWD的检测位置。

4.注浆设备的操作方法与注意事项4.1注浆设备的操作方法1）开机准备工作（1）检查电源、电机、电控箱有无漏接、松动、短路之处；检查接地是否完好、绝缘性能是否合乎要求；检查各个电机的转向是否正确。（2）检查空气压缩机、空气干燥机是否缺油，柴油机中的柴油和机油、油雾器中的油是否充足等。（3）检查气路、物料管路是否畅通，有无漏气现象。2）开机（1）启动柴油发电机组，调节油门使电压稳定至400V左右，频率为50HZ（柴油机启动时需要接上电瓶）。（2）分别开启空气压缩机和冷冻式空气干燥机，待空气压缩机表指示压力达到0.6MPa左右，再开启聚氨酯发泡机的电源开关，或者待空气压缩机自动停机后开启聚氨酯发泡机。（3）开启加热系统，使用前可先设置好加热需要达到的温度，当环境温度较高时可不用加热。一般温度设置为冬天40℃-45℃，夏天35℃-40℃。（4）待气压达到0.6-0.8MPa，加热系统温度达到所需温度时，启动高压泵组，压下混合枪按钮即可得到混合好的物料。3）关机（1）松开高压混合枪按钮。（2）关闭高压泵组。（3）分别关闭空气压缩机、冷冻式空气干燥机。（4）关闭空气压缩机电机、冷冻式空气干燥机电机、聚氨酯发泡机的电源开关。（5）关闭柴油发电机组。设备关闭后若在半年内再次使用，则不需要清洗，每隔一周运行一次设备即可；若长时间（半年以上）不使用设备，则要清洗输送黑料的管道和枪头。4.2注浆设备操作的注意事项1）柴油发电机组按正常额定功率的80%使用。2）寒冷天气，柴油发电机应使用防冻冷却液或停机冷却后应打开所有放水阀，以免冻裂机体。3）空气压缩机工作完毕将储气罐内余气放出，冬季应放掉冷却水。4）不同规格的润滑油严禁混合使用。5）定期检查气压安全阀、气压表，防止元件失灵。6）油雾器要加液压油。7）添加原料时先确认原料的种类，并正确加入所属的物料罐。8）保持电瓶的洁净，保持电瓶中的水位在正常位置。9）电源断开之前，严禁打开电气控制柜。10）设备在工作过程中，严禁接触设备的零部件。11）设备维修前应切断电源，并释放压力。12）警告：小心触电；请勿靠近运动部件；禁止疲劳工作。5.注浆的施工步骤与注意事项5.1注浆的施工步骤高聚物注浆施工过程为：交通控制—>注浆路段定位—>标记注浆孔位置—>注浆前检测—>钻孔—>下已装注浆头的注浆导管—>注浆—>封孔—>注浆后检测—>路面清扫—>开放交通。注浆孔位布置：沿行车方向，纵向间距为1.5m，横向间距为1.25m，根据路面检测情况，横向布孔3～4排，如图4（a）所示。如遇到路面裂缝，需在裂缝两边增加注浆孔，注浆孔距离裂缝为0.25m，沿缝间距1.25m，交叉布置，如图4（b）所示。如遇到唧泥点时，注浆孔沿唧浆点等距布置成方形，如图4（c）所示。

图4  注浆孔布置方式5.2注浆施工的注意事项1）严格按照公安和交通管理部门的要求摆放安全标志牌。2）在行车道施工时，超车道必须畅通；在行车道施工时，超车道必须畅通。3）每个施工路段的施工负责人要严厉杜绝保通人员脱岗、串岗，严格按照作业区设置标志牌。持旗保通人员面向来车方向摆动小旗，发现异常立即向后发出警告，现场所有人员在作业的同时必须保持高度警惕。4）注浆打孔的人员必须熟悉电钻操作，熟练掌握其操作方法，防止电钻卡钻或反弹，对周围人员造成伤害。5）注浆时对排出的泥浆应及时用水清洗，防止泥浆对路面造成污染，注浆结束后应清扫路面。6）注浆施工时电工应严格在供电开关处旁站，发生异常情况及时断开电源。7）施工过程中所有人员必须统一着规定醒目的橘红色服装，现场负责人、技术员、安全员必须挂牌上岗。作业人员不能擅自离开施工作业安全区，必须保持高度警戒。8）服从交警、路政人员的指挥，做好协调工作，保证整个工程施工过程中高速公路上车辆的畅通和安全。9）注浆施工宜在晴好、温暖的天气条件下进行，气温不低于10℃。低温、天雨、下雪、大雾等不良天气状况下，禁止高聚物注浆施工。6.注浆后的路况检测实施高聚物注浆后的路况检测方法同注浆前的检测方法，但侧重点在于检查FWD实测弯沉值是否降低，并通过三米直尺检验注浆后的路面平整度。高聚物注浆施工既要填充脱空、加固松散基层，又不抬升路面。注浆完成后应检测路况，包括表观检测、三米直尺平整度检测、FWD检测、GPR检测，必要时结合钻芯或开挖。其中，落锤式弯沉仪（FWD）检测应在高聚物注浆完成半小时后进行。1）注浆前对每条缝进行弯沉检测，注浆前弯沉值大于300微米的点注浆后应进行复测。2）高聚物注浆弯沉控制指标见表1所示。表1 高聚物注浆弯沉控制指标注浆前弯沉注浆后弯沉ls ≤ ld注浆前后弯沉比ls前/ ls后≥1.0ld＜ ls＜300μm平均值降低20%以上300μm ≤ ls  ＜500μm平均值降低30%以上ls ≥ 500μm小于400微米注：ld为路面设计弯沉值，ls为路面实测弯沉值。3）注浆后弯沉值达不到上述指标的，应实施补注，直至达到上述指标。７.结论沥青路面高聚物注浆维修养护技术适用于高速公路、市政道路和机场道面脱空、沉陷、唧泥、强度不足等早期病害处治。如：水泥混凝土路面脱空、唧浆、沉陷病害处治；半刚性基层路面开裂、唧浆、基层松散、强度不足病害处治；路基压实度不足、路面沉陷病害处治等。该技术“微创”、“无损”、“迅速”，有独特优势：排除面层一下内部积水，加固补强路基与基层强度，提高道路技术状况水平。参考文献[1]武书华，张中华.沥青混凝土路面高分子聚合物注浆技术研究[J].公路，2015，04.[2]方东，徐方等.路用聚合物改性水泥混凝土（PMC）性能与应用研究[J].混凝土，2009，9.