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淺談如何利用灌漿技術(shù)治理公路路面病害
2012-04-09 
灌漿技術(shù)作為一項(xiàng)成熟的處治技術(shù),已經(jīng)被眾多的公路工程養(yǎng)護(hù)者所接受所認(rèn)同,常常用它來處治公路營運(yùn)期所存在的橋頭跳車、面板脫空等病害。由于其操作簡便,處治效果明顯,因此,在公路路面大修工程中至今仍然能保存著一定的技術(shù)地位。隨著設(shè)備的不斷更新、材料的不斷開發(fā),這項(xiàng)技術(shù)也將得到不斷地改良、完善,其應(yīng)用前景仍然十分廣闊。

  1、 水泥混凝土面板唧泥、脫空現(xiàn)象的主要原因

  水泥混凝土路面在我國公路網(wǎng)構(gòu)成中占有較大比重,它具有強(qiáng)度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。但水泥混凝土路面接縫較多,對超載較為敏感,易發(fā)生脫空、唧泥、裂縫等先期病害,從而導(dǎo)致路面的破損。

  唧泥和脫空病害的產(chǎn)生有其內(nèi)在因素和外界因素:內(nèi)在因素是基層本身的質(zhì)量、組成以及混凝土面板接縫狀況;外界因素則是汽車荷載和氣候變化。水泥混凝土路面在重車荷載的反復(fù)作用下,板下基(墊)層將產(chǎn)生累積塑性變形,使混凝土板的局部范圍不再與基層保持連續(xù)接觸,于是水泥混凝土路面板底與基(墊)層之間將出現(xiàn)微小的空隙,即出現(xiàn)了板下局部脫空,或稱為原始脫空區(qū)。同時(shí)溫度、濕度的變化,以及板內(nèi)溫度的非線形分布,引起板向上或向下的翹曲,加速了板與基礎(chǔ)之間的分離,形成板底脫空。脫空的出現(xiàn)又為水的浸入創(chuàng)造了條件,當(dāng)路面接縫或裂縫養(yǎng)護(hù)不及時(shí)時(shí),雨水從破損處侵入基層,滲入的水將在板下形成積水(自由水)。積水與基層材料中的細(xì)料形成泥漿,并沿面板接縫縫隙處噴濺出來,形成唧泥。唧泥的出現(xiàn)進(jìn)一步加劇了板底的脫空。這樣周而復(fù)始,惡性循環(huán),最終導(dǎo)致路面的損壞。

  2、 脫空板確定

  2.1脫空板確定方法

  我國交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ073.1-2001)(以下簡稱《規(guī)范》)中明確規(guī)定水泥混凝土面板脫空位置的確定可采用彎沉測定法。

  2.2檢測方法

  我市某公路試驗(yàn)段為一級公路,建于1996年,設(shè)計(jì)板厚24cm。主要采用彎沉指標(biāo)來確定脫空板。首先選取水泥混凝土面板荷載最不利作用位置作為檢測點(diǎn),宜選取橫縫及縱縫附近的點(diǎn)。采用兩臺5.4m長桿彎沉儀及BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載(后軸軸載為10t)測定車。檢測點(diǎn)分主點(diǎn)、副點(diǎn)。主點(diǎn)位于板橫縫前10cm,加卸載。副點(diǎn)在橫縫后10cm,無荷載(正常行車方向?yàn)榍埃?。將一臺彎沉儀置于主點(diǎn),即測定車的輪隙中間;另一臺彎沉儀置于副點(diǎn)處。分別測定主、副點(diǎn)彎沉(按前進(jìn)方向右輪測試)。右輪處于縱縫30cm左右。在《美國路面修復(fù)手冊》中規(guī)定,凡彎沉值超過0.635mm的應(yīng)確定為板塊脫空。根據(jù)我國公路修建狀況和檢測儀器的實(shí)際情況,有關(guān)專家推薦凡彎沉值超過0.2mm的應(yīng)確定為面板脫空(詳見規(guī)范)。在本實(shí)驗(yàn)路段,采用雙指標(biāo)控制,即主點(diǎn)彎沉大于0.2mm或差異彎沉(主點(diǎn)—副點(diǎn))大于0.06mm的均認(rèn)為板底可能出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。

  3、 加固機(jī)理

  在現(xiàn)有混凝土路面設(shè)計(jì)理論中,我們把混凝土板看作是小撓度彈性薄板,其假定條件是面板與地基間完全接觸(不脫空)。同時(shí)混凝土板是一種準(zhǔn)脆性材料,抗壓強(qiáng)度高、抗彎拉性能差。在正常情況下,面板均勻支承時(shí),無論荷載作用位置,應(yīng)力都較小。而一旦脫空,板角處由于基礎(chǔ)支撐的喪失處于懸臂狀態(tài),板內(nèi)將產(chǎn)生過大的應(yīng)力、剪力,混凝土板很快達(dá)到極限壽命。水泥混凝土面板灌漿是通過注漿管,施加一定壓力將漿液均勻注入板底空隙、板下基(墊)層中,以充填、滲透、擠密等方式,趕走板底、基層裂隙中的積水、空氣后占據(jù)其位置,經(jīng)人工控制一段時(shí)間后,漿液將原來的松散顆?;蛄严赌z結(jié)為整體,形成一個(gè)良好的“結(jié)石體”。灌漿改善了板底原有受力狀態(tài),恢復(fù)板體與地基的連續(xù)性。達(dá)到加固基礎(chǔ),治理病害的目的。

  3.1漿液材料基本要求

  常用的水泥漿材料包括:水泥、粉煤灰、水、外加劑等。將漿體制成7.07×7.07×7.07cm立方體試件,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d,其抗壓強(qiáng)度應(yīng)到5MPa以上。漿體應(yīng)具有良好的可泵性、和易性、保水性,漿體過稠不能均勻布滿板底空隙,漿體過稀,干縮性大。在施工中,為防止?jié){體的干縮,漿液中宜摻加一定量膨脹劑。流動度是影響可灌性的主要因素,一般流動度越高,可灌性就越好。由于在現(xiàn)行規(guī)范中未對此做明確規(guī)定,參照預(yù)制梁板壓漿施工經(jīng)驗(yàn),采用水泥漿稠度試驗(yàn)漏斗(體積1725ml±5ml),以漿體自由全部流完的時(shí)間作為流動度來控制(詳見《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041-2000附錄G-11)。其中,在室溫條件下,純水的流出時(shí)間為8s(室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果)。水泥凈漿不管摻或不摻減水劑,其流動性都比相同條件下水泥粉煤灰漿體的流動性要好。因此,可以看出,二級粉煤灰單位體積的需水量要大于水泥。對于不摻減水劑的水泥凈漿,其流動度不應(yīng)小于16s;摻減水劑的漿體可減小到12s;流動度最大應(yīng)不大于26s。在施工中,漿體流動度不宜過小,控制在20~30s之間較好。否則會產(chǎn)生泌水現(xiàn)象。

  3.2試驗(yàn)資料

  在相同水灰比情況下,流動性隨著水泥與粉煤灰的比例產(chǎn)生變化。同時(shí),粉煤灰比例也影響水泥漿的后期強(qiáng)度。在相同條件下,水灰比越大,則漿體的強(qiáng)度會逐漸降低,因此,不宜采用過大的水灰比;根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果,在施工中采用的漿液配比為:水泥:粉煤灰:水:早強(qiáng)劑=1:0.5:0.7+0.5%。在取得大流動性的前提下,保證了漿液的強(qiáng)度。

  3.3灌漿技術(shù)的實(shí)施

  孔位布設(shè)一般為3~5孔,應(yīng)根據(jù)混凝土面板尺寸、裂縫狀況以及灌漿機(jī)械等確定。灌漿孔大小應(yīng)和灌注嘴大小一致,一般為5cm左右。灌漿順序從沉降量大的地方開始,由遠(yuǎn)到近,由大到小。灌漿壓力的控制應(yīng)視混凝土板的損壞及脫空情況具體確定。當(dāng)漿液從接縫處或另一注漿孔冒出,就可認(rèn)為完成該孔注漿,即停止注漿,迅速移至另一注孔繼續(xù)作業(yè)。壓力一般控制在1~4MPa之間,并停留3~5min,效果較好。

  3.4灌漿效果評定

  灌漿后,應(yīng)在7d齡期后,再次測量主點(diǎn)彎沉值和副點(diǎn)彎沉值。當(dāng)主點(diǎn)或差異彎沉值均低于設(shè)計(jì)要求值時(shí),可認(rèn)為灌漿效果已經(jīng)達(dá)到。灌漿前數(shù)值均大于控制指標(biāo),認(rèn)為板底出現(xiàn)脫空,需灌漿處治。經(jīng)檢測可看出,原混凝土面板通過灌漿提高了板底承載力。

  4 、結(jié)論

  4.1產(chǎn)生脫空板的原因有:填縫料的失效,水的浸入,基層材料中的細(xì)集料。因此,必須加強(qiáng)接縫的養(yǎng)護(hù),及時(shí)疏導(dǎo)路面積水,來預(yù)防防治路面先期病害。在基(墊)層施工中,應(yīng)嚴(yán)格控制混合料中的細(xì)集料含量。

  4.2大多數(shù)破損板本身的質(zhì)量良好,病害主要是由于下承層造成的。有關(guān)資料建議灌漿鉆孔深度一般為混凝土板底3~5cm,根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn),鉆孔深度應(yīng)穿透基層達(dá)到墊層中。傳統(tǒng)的“換板”只能改善板本身狀態(tài),而板下灌漿通過灌漿壓力可把漿液滲透到相鄰混凝土板下,起到灌漿一塊板加固幾塊板的作用。

  4.3灌漿技術(shù)作為一種新型的加固技術(shù),可廣泛地使用到公路施工其他方面,如:高速公路橋頭跳車、軟土地基處理、機(jī)場路加固等。而且由于其處治質(zhì)量主要控制指標(biāo)——彎沉與舊板加鋪瀝青混凝土面層的設(shè)計(jì)指標(biāo)相吻合,具有一定科學(xué)性,所以也適用于舊板加罩瀝青面層的舊板加固中。

  4.4要治理水泥混凝土路面的唧泥、脫殼等病害,延長水泥混凝土路面的使用周期,提高投資效益,需要設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)管理各方主體各負(fù)其責(zé),分頭把關(guān),按照行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合工程實(shí)際,嚴(yán)格履行各自職能,相信這一頑疾一定會得到根治。
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