高速公路混凝土路面灌漿技術(shù)的應(yīng)用與推廣

　　摘要：本文通過(guò)對(duì)重慶成渝高速公路水泥混凝土路面斷板、唧泥、脫空、破碎及橋頭跳車、路基沉降等主要病害的分析，提出采用灌漿技術(shù)來(lái)解決此類病害。并對(duì)各種病害的確定、灌漿加固機(jī)機(jī)理與具體實(shí)施方案等進(jìn)行了全面的介紹和分析。從實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的角度評(píng)價(jià)了灌漿技術(shù)在高速公路上的可行性。

　　關(guān)鍵詞：高速公路；混凝土路面；脫空分析；灌漿處治；評(píng)定

　　1、前言

　　高速公路采用水泥混凝土路面是我國(guó)公路路面主要形式之一，在我國(guó)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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但水泥混凝土路面接縫較多，對(duì)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。橋頭出現(xiàn)跳車現(xiàn)象多，主要原因也是施工時(shí)橋臺(tái)填土碾壓是一個(gè)死角，不易被壓實(shí)，一旦路面出現(xiàn)微裂縫，基墊層就會(huì)受雨水的侵蝕影響，導(dǎo)致填料收縮而引起的路面下沉。如何治理與預(yù)防混凝土路面板脫空、唧泥及橋頭填土不密實(shí)出現(xiàn)的空洞等病害，對(duì)搞好高速公路的路面養(yǎng)護(hù)，延長(zhǎng)其使用壽命，改善其通行能力，都具有十分重要的意義。筆者考察了成渝高速公路成都段水泥混凝土路面處治工程的施工過(guò)程，并結(jié)合重慶段二郎和白市驛水泥混凝土路面改造工程試驗(yàn)路段的施工經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用灌漿技術(shù)處治原水泥混凝土路面脫空板和橋頭跳車，并對(duì)各施工項(xiàng)目進(jìn)行了檢測(cè)，在室內(nèi)外對(duì)灌漿液的配合比進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為該技術(shù)已在成渝高速公路上已取得了良好的應(yīng)用效果。

　　2、病害形成原因

　　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。我國(guó)路面基（墊）層材料一般都選用穩(wěn)定類集料，其模量遠(yuǎn)小于混凝土面層的模量。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)，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(lái)，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。

　　3、脫空判定方法

　　3.1 脫空板確定方法

　　脫空板可采用人工觀察法、彎沉測(cè)定法等方法來(lái)確定。人工觀察法是通過(guò)肉眼觀察接縫、裂縫、唧泥等情況初步判定脫空。當(dāng)重車行過(guò)，能感到混凝土板有豎直位移時(shí)，或下雨之后，有明顯唧泥現(xiàn)象的板塊，認(rèn)為是脫空。這種方法的缺點(diǎn)是主觀性強(qiáng)，即便是有經(jīng)驗(yàn)的工程師也不能避免錯(cuò)判、漏判。彎沉測(cè)定法是測(cè)試板角彎沉，如果超過(guò)某一限值，即認(rèn)為存在脫空。我國(guó)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(jiǎn)稱《規(guī)范》）中也明確規(guī)定水泥混凝土面板脫空位置的確定可采用彎沉測(cè)定法。

　　3.2 檢測(cè)方法

　　成渝高速公路全線建成通車于1994年，設(shè)計(jì)板厚24cm。主要采用彎沉指標(biāo)來(lái)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(cè)點(diǎn)，宜選取橫縫及縱縫附近的點(diǎn)。采用兩臺(tái)5.4m長(zhǎng)桿彎沉儀及BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載 (后軸軸載為10t)測(cè)定車。檢測(cè)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(wú)荷載（正常行車方向?yàn)榍埃?。將一臺(tái)彎沉儀置于主點(diǎn)，即測(cè)定車的輪隙中間；另一臺(tái)彎沉儀置于副點(diǎn)處。分別測(cè)定主、副點(diǎn)彎沉（按前進(jìn)方向右輪測(cè)試）。右輪處于縱縫30cm左右。在《美國(guó)路面修復(fù)手冊(cè)》中規(guī)定，凡彎沉值超過(guò)0.635mm的，應(yīng)確定為板塊脫空。根據(jù)我國(guó)公路修建狀況和檢測(cè)儀器的實(shí)際情況，有關(guān)專家推薦凡彎沉值超過(guò)0.2mm的，應(yīng)確定為面板脫空（詳見(jiàn)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。

　　4、灌漿加固原理

　　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(wú)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(guò)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(guò)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(lái)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。

　　4.1 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(guò)稠不能均勻布滿板底空隙，漿體過(guò)稀，干縮性大。在施工中，筆者認(rèn)為為防止?jié){體的干縮，漿液中宜摻加一定量膨脹劑。流動(dòng)度是影響可灌性的主要因素，一般流動(dòng)度越高，可灌性就越好。由于在現(xiàn)行規(guī)范中未對(duì)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(dòng)度來(lái)控制（詳見(jiàn)《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）。