发布于：2015-06-29 18:13:29
来自：道路桥梁/道路工程
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1 概述
湖北京珠高速北段于2001年12月建成通车，南段于2002年9月建成通车。经过多年的运行，因交通流量大、重载车多，沥青路面病害日益显现，尤其是路面翻浆病害极为严重，雨后翻浆病害都在百处以上，极大降低了湖北京珠高速路用性能，除了对严重地段采用沥青路面小修、中修、设置碎石肓沟、灌缝、CAP+贴缝带等工艺处理外，采用经济、快速的处治方法时行预防性养护极为迫切。为此，湖北省京珠高速公路管理处选用高聚物注浆技术进行了部分路段的翻浆病害处治，取得了较好的效果。
2 沥青混凝土路面的水破坏和翻浆病害
2.1沥青混凝土路面的水破坏
沥青路面的水破坏现象十分普遍，一般使用一年以上的高速公路都产生不同程度的水破坏。差别仅在有的高速公路水破坏现象严重，有的高速公路水破坏较轻；水破坏来得快，性质最为严重，因此它是路基路面的大敌。
降水进入沥青面层后，视水的滞留位置而异，在大量高速行驶车辆作用下，可能产生以下几种不同的水破坏现象。
①表面层产生坑槽
降雨过程中，雨水会进入并滞留在表面层沥青混凝土的孔隙中，在大量快速行车的作用下，一次一次产生的动水压力（孔隙水压力）使沥青从碎石表面剥落下来，局部沥青混凝土变成松散，碎石被车轮甩出，路面产生坑槽。这种破坏现象几乎每条高速公路都有，只是坑槽的个数和面积的比例常有明显差别。只要自由水浸入并滞留在沥青混凝土的孔隙中，不管是传统纯沥青混凝土，还是改性沥青或加抗剥落剂的SMA,在大量行车作用下，都会产生沥青剥落现象和水破坏。
②表面层和中面层同时产生坑槽以及局部表面产生网裂和形变
降水过程中，如自由水渗入并滞留在表面层和中面层内，大量快速行车使此两层内沥青混凝土中部分碎石上的沥青剥落，导致表面产生网裂、形变（下陷）和向外侧推挤，或产生坑槽，这种破坏现象也相当普遍。在高速公路上对网裂形变处进行挖补的过程中，挖成长方形的整齐坑洞后，从上侧洞壁底部常有水缓慢渗出。它是降水过程中渗透入并滞留在沥青混凝土中的水。
③唧浆、网裂、坑洞
如水透过沥青面层（两层或三层式）滞留在基层顶面，在大量快速行车作用下，自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表层的细料，形成灰白色浆。灰浆被行车压唧，通过各种形状不一和宽窄不一的裂缝（横缝、纵缝、斜缝和网裂）到路表面。灰浆还可能通过水渗入沥青混凝土的局部小面积或个别通道被压唧到路表面。在灰浆数量大的情况下，可能立即产生坑洞；在数量小的情况下，可使路面网裂变形。某处产生网裂和形变后，降水就更容易透入，并产生恶性循环，最终导致路面破坏。这种破坏现象几乎在每条高速公路上都有发生，也仅是数量的差别。
2.2翻浆病害
翻浆主要发生在季节性冰冻地区的春融时节，以及盐渍、沼泽、水网等地区。因地下水位高、排水不畅、路基土质不良、含水过多，经行车反复作用，路基会出现弹簧（弹软）、裂缝、冒泥浆等翻浆现象。
根据导致翻浆的水类来源的不同，翻浆可分为五个类型：
①地下水类。受地下水的影响，土基经常潮湿，导致翻浆。地下水包括上层滞水、潜水、层间水、裂隙水、泉水、管道漏水等。潜水多见于平原区，层间水、裂隙水、泉水多见于山区。
②地表水类。受地表水的影响，使土基潮湿，导致翻浆。地表水主要指季节性积水，也包括路基、路面排水不良而造成的路旁积水和路面积水。
③土体水类。因施工遇雨或用过湿的土填筑路提，造成土基原始含水量过大，在负温度作用下使上部含水量显著增加导致翻浆。
④气态水类。在冬季强烈的温差作用下，土中水主要以气态形式向上运动，聚积于土基顶部和路面结构层内，导致翻浆。
⑤混合水类。受地下水、地表水、土体水或气态水等两种以上水类综合作用产生的翻浆。
当路面经常出现潮湿斑点，发生龟裂、鼓包、车辙等现象，表明路基已发软，翻浆已开始，应根据不同情况采取路基排水、提高路基、砂砾垫层、石灰土结构层、煤渣石灰土结构层、透水性隔离层、不透水隔离层、肓沟、换土等各种防治翻浆的措施。
3 高聚物注浆的应用
湖北属亚热带季风气候，年平均气温在15°C左右，年均降水量在800毫米至1600毫米之间，全省大部分地区四季分明，夏炎冬寒。为预防路面翻浆病害对路面的破坏和发展，湖北省京珠高速公路管理处委托北京中交睿达科技有限公司依托2007年国家科技进步二等奖"路基路面材料特性反演与快速检测维修整套技术"的科技成果，对湖北京珠高速公路进行了翻浆病害集中处治。湖北京珠高速公路北段高聚物注浆工程于2008年5月28日正式启动， 2008年6月11日全部完工，历时15天，完成翻浆病害处治共计111处；湖北京珠高速公路南段高聚物注浆工程于2008年10月16日正式启动，2008年10月27日全部完工，历时11天，完成翻浆病害处治共计95处。
3.1传统沥青路面翻浆病害处治
（1）长大纵坡且为路堑段出现的翻浆病害处治方法：
①加深路侧边沟，降低地下水位，杜绝山水渗入基层，了解汇水量及山体压力后开挖深度现场确定，沟底纵坡不小于3%,加深边沟应遵循《公路养护技术规范》中关于边沟施工的相关要求。
②将翻浆处打开至水稳层，沥青路面打开面积略大于病害呈现面积，检查水稳层强度是否满足设计要求，不足的挖除后用速凝混凝土进行补强。
③水泥混凝土与原水稳层之间接缝采用土工布覆盖，涂刷0.5cm的封层沥青。封层沥青采用撒布型慢裂乳化沥青或改性乳化沥青，沥青标准粘度C25为8~20s,具有一定粘结力和流动性，破乳后有较好的粘结力，25℃抗拉强度大于0.3Mpa,软化点不低于55℃。
④按沥青面层结构恢复，铺筑沥青混合料时保证施工温度并分层压实，每层面铺筑必须形成错台，中面层之上用玻璃格栅覆盖处理边缘，涂刷封层沥青后完成上面层施工，沥青面层施工应遵循《公路沥青路面养护技术规范》之相关要求。
（2）横向地下管线（道）位于基层中，由于施工或车辆荷载作用导致水稳层结构失稳，形成反射裂缝，地表水渗入后形成翻浆的处治方法：
①将翻浆病害处的沥青混凝土路面打开，清除松散部分；
②沿管线（道）纵向清除松动的水稳集料，将积水排出槽外；
③检查管壁是否破损，进行修复，检查沟槽底及沟壁结构是否稳定，对局部失稳的进行混凝土补强施工；
④浇筑速凝水泥混凝土包裹管壁直至凝固，水泥混凝土浇筑顶面标高与下面层底面标高相同；
⑤水泥混凝土与原水稳层之间接缝采用土工布覆盖，涂刷0.5cm的封层沥青。
⑥按沥青面层结构恢复，铺筑沥青混合料时保证施工温度并分层压实，每层面铺筑必须形成错台，中面层之上用玻璃格栅覆盖处理边缘，涂刷封层沥青后完成上面层施工，沥青面层施工应遵循《公路沥青路面养护技术规范》之相关要求。
（3）超高路段上出现的翻浆病害处治方法：
①沿翻浆处横向开挖一条沟槽至中央分隔带排水沟，开挖宽度为25cm,深度依据现场水稳层破坏情况而定，保证沟底横坡与路面横坡一致，沟槽与中央分隔带排水沟呈正交；
②检查沟槽底及沟壁结构是否稳定，对局部失稳的进行混凝土补强施工；
③依据现场开挖深度沿新挖沟槽底部铺垫不小于10cm的透水材料；
④浇筑速凝水泥混凝土直至凝固，水泥混凝土浇筑顶面标高与下面层底面标高相同；
⑤水泥混凝土与原水稳层之间接缝采用土工布覆盖，涂刷0.5cm的封层沥青。
⑥按沥青面层结构恢复，铺筑沥青混合料时保证施工温度并分层压实，每层面铺筑必须形成错台，中面层之上用玻璃格栅覆盖处理边缘，涂刷封层沥青后完成上面层施工，沥青面层施工应遵循《公路沥青路面养护技术规范》之相关要求。
（4）反射性裂缝翻浆病害处治方法：
①将需处理的翻浆裂缝处用切割机沿裂缝切割出矩形（宽度为0.8-1.5m左右），并用风镐、电镐将油面面层破开，废料用车运走；
②面层打开后，将水稳层按0.5m宽度沿裂缝破开，直至水稳层底部或裂缝消失；
③将槽壁的附着物、松散的残渣清理干净，用吹风机吹干净；
④将防水土工布铺于槽底，再将1.3碎石回填30cm厚，用平板振动夯夯实后用土工布包好，在路肩带的盲沟出口处底部埋设两根直径为110mm的PVC管以便排水；
⑤用速凝水泥混凝土（25#混凝土）回填0.2m厚的水稳面层，在回填过程中必须用振动棒夯实混凝土，再用平板振动收面，然后进行养生，养生期间必须用养生薄膜，养生周期为5-8天；
⑥养生期满后，将混凝土路面清理干净，沿原水稳层和混凝土的接缝处用0.15m宽的贴缝胶进行铺贴，然后整铺一层玻璃格栅，再喷洒乳化沥青；
⑦待乳化沥青破乳后，用沥青混凝土分层进行填料和压实。先用中粗拌和料回填油面层，用小型压路机压实，再用细面料回填面层，并进行压实，严格控制平整度，不得高于原路面0.3cm.
（5）严重翻浆病害（设置网眼钢管或PVC管）碎石肓沟处治方法：
①破碎开挖阶段
A、将需处理的翻浆裂缝处用切割机沿裂缝切割出矩形（宽度一般为0.8-1.5m左右，最小不得少于小型压路机钢轮宽度），并用风镐、电镐等开槽工具将沥青面层破开；
B、面层打开后，将水稳层按0.5m宽度沿裂缝破开，直至裂缝消失或减小；
C、用吹风机将槽壁的附着物、松散的残渣清理干净
②设置钢管或PVC管盲沟阶段
A、将土工布铺砌于槽底，将直径为200mm带孔钢管或直径160mm带孔PVC管用透水型土工布进行包裹并顺开槽方向进行埋设，保证管直径1/3在路面层，其余悬空部分用粒径为1~3cm碎石回填，并用平板振动夯实后用土工布覆盖；
B、在土工布及槽壁喷洒乳化沥青，等待下步工序；
③恢复沥青面层阶段
A、待乳化沥青破乳后，用热拌沥青混合料分层进行填料。
B、分层向修补区域填入新的沥青混合料，并采用人工摊铺的方法分层碾压，在中下面层之间铺设玻璃格栅，并在新老路面之间竖向放置立贴胶；
C、新路面高度应比原路面高出1~2mm.边缘接缝处涂刷美国新型沥青再生剂。
D、施工完毕待沥青温度冷却后，将封道标志撤走，清理施工现场。
3.2高聚物注浆施工流程和工艺：
交通控制——>注浆路段定位——>标记注浆孔位置——>注浆前评价分析——>钻孔——>下注浆管——>安装注浆头——>注浆——>注浆后评价分析——>清扫环境——>开放交通
1.交通控制
现场专人负责交通管制，着有规定的交通安全服。
2.注浆路段定位
业主、监理、施工单位三方共同现场确认。
3.标识注浆孔位置
根据高聚物注浆技术要求及注浆孔布置设计，注浆孔距离裂缝25CM,沿缝间距100CM,交叉布置，如图1所示。
4.注浆前检测
根据高聚物注浆技术要求，使用落锤式弯沉仪（FWD）对注浆点进行检测，为注浆提供相关数据。
5.钻孔
钻孔深度约75公分，为保持路面清洁，使用扫帚、吹风机及时对钻孔进行清理。
6.下注浆管
根据高聚物注浆技术要求，使用切割工具把PVC管截取约40公分左右，把PVC管通过注浆孔下入；把注浆管置于基层中间，长度约40公分。
7.安装注射帽
把注射帽凹型边缘使用专用工具清理干净，以便于与注射枪更好的配合，使用铁锤把已清理注射帽敲入PVC注射管内。
8.注浆
根据高聚物注浆技术要求，为防止高聚物喷洒到路面，造成路面的污染，把特制铁盆通过注射帽放在注浆孔处，以便注浆头露出盆底，适宜夹具把注射枪与注射帽夹牢。根据FWD检测数据，并结合路面具体情况及项目经验，按照设计对注浆处实施注浆，注浆时压力约7MPa,通过输料管道分别把A及B两类高聚物材料输送到注射枪口，两种材料在注射枪口处通过注浆PVC管输送到路面病害处，并发生化学反应，材料由液体变为固体，体积迅速膨胀。
9.注浆后检测
利用落锤式弯沉仪（FWD）对注浆点进行弯沉复检，分析评价注浆效果，注浆前弯沉大于200微米的点，注浆后都要复检。雨后，在注浆段进行现场观察，评定唧浆治理效果。并根据检测结果对注浆不足点进行补注。
10.封孔
为防止雨水侵蚀，破坏路面，并保持路面的整体形象，使用道路密封胶把注浆孔封住。使用密封胶时需对其加热，并且温度控制在210℃以下。灌注密封胶时要使密封胶略低于路面，如高出路面，使用工具将其整平。
11.清扫环境
使用铁刷对注浆及污染路面进行处理，并用扫帚对施工作业区进行清扫，再使用吹风机进行清理，最后使用墨汁把路面污染处进行清理。
12.开放交通
清扫环境后，施工作业区内车辆做好了有序地快速撤离技术服务工作区。
（三）注浆现场实施记录
为使高聚物注浆技术能够有续进行，在技术应用过程中对实施的关键环节进行了记录，部分翻浆段从注浆孔中冒出泥浆。
4、高聚物注浆观测、对比与分析
4.1高聚物注浆处治翻浆病害总体情况
经过多次雨后观测，绝大部分高聚物注浆达到了预期效果，但还存在部分位置仍然翻浆现象。仍然翻浆位置会随着雨水的冲刷带走表层的淤泥而逐渐清洗干净，翻浆病害的防治需要一定时间、降雨清洗的渐变过程的。
湖北京珠高速公路北段高聚物注浆施工后经过两次现场观测，翻浆病害成逐步改善的趋势，如下图所示。
湖北京珠高速公路南段高聚物注浆施工后进行了多次雨后观测，在2008年11月9日观测存在翻浆病害为40处、2008年11月13日观测出现了翻浆病害49处、到2008年12月8日观测翻浆病害才降到11处、后于2009年3月4日对注浆效果进行了观测，仍有13处翻浆病害，施工单位在2009年3月20日对仍然出现翻浆病害的部位进行了返工和补注。从观测结果上分析，仍然翻浆位置存在两种情况，一种为多次观测都翻浆位置，此种情况应该是注浆处治未到达效果；第二种情况为第一次观测出现翻浆，第二次观测未出现翻浆，而在第三次观测时再次翻浆，经分析，这种情况应为注浆处治周围存在细微裂缝或其它病害，经过雨水后，雨水渗透到基层，导致再次翻浆。
4.2弯沉检测情况
湖北京珠高速公路北段对111处翻浆病害处治中的99处进行前期弯沉检测，有40条大于200（1/1000mm）并对后期的40条进行复测。注浆前后，弯沉值总体降低了近30%,达到了技术要求。
湖北京珠高速公路南段对95处翻浆病害处治中的74处进行前期弯沉检测，有7条大于200（1/1000mm）并对后期的7条进行复测，达到了技术要求。
4.3高聚物注浆技术经济、社会效益分析
经过高聚物注浆技术在湖北京珠高速公路上的应用，高聚物注浆技术与传统技术对处治翻浆病害具有突出的技术优点和明显的社会、经济效益，具体包括以下几点：
①路面内部形成聚合体，根治路面翻浆病害
通过弯沉数据表明，注浆后沥青路面弯沉较注浆前弯沉值明显减小，路面强度有所增加。说明路面内部脱空及松散通过高聚物形成稳定的板体结构，松散部位通过高聚物凝结在了一起，脱空处被高聚物填充。
②施工快捷，不需养生，降低了对车辆通行的干扰
湖北京珠高速公路车流量大，采用开挖、换填等方法必要长时间封闭施工作业面，对交通产生较大的干扰，导致交通拥挤，造成不良的社会影响。
采用高聚物注浆技术施工非常快捷（处治一道横缝翻浆病害只需要几十分钟），而且不需养生，处治完毕后即可开放交通。
与开挖维修方式相比，采用高聚物注浆技术可以节省70%以上的施工时间，避免了开挖式维修造成的交通堵塞和不良社会影响。
③节省维修费用
传统采用开挖换填维修方法不仅施工周期长，而且造价高，更重要的是，开挖不可避免地挖除一些完好路段，即"超挖",超挖面积可达20-40%.
采用高聚物注浆技术，一次注浆，多层修复，即基层与底基层、底基层与路基之间脱空和翻浆病害均被处治。同时，高聚物注浆技术针对性强，只处治局部病害区域，与开挖换填方案相比，节省50%以上的费用，并能够实现维修范围与维修效果双精细的要求。
（4）节约资源，保护环境。
高聚物注浆技术充分利用了病害路段原有基层、面层材料，与开挖换填、加铺方式相比，显著节省资源，没有产生维修废弃物，避免了对环境的破坏。
5 结论
高聚物注浆是依托国家科技进步二等奖"路基路面材料特性反演与快速检测维修整套技术"的部分技术成果，针对湖北京珠高速公路部分路段进行了高聚物快速注浆技术的处治，经过长期的现场跟踪观测，证明了该技术在湖北京珠高速公路的应用是有效的。
高聚物注浆处治路面翻浆病害，比沥青路面小修、中修、设置碎石肓沟、灌缝、CAP+贴缝带等工艺从处治效果、施工效率、对交通的干扰、环境的保护上都有所提高。拿沥青路面灌缝和CAP+贴缝带处治路面翻浆病害为例，从处治效果上比较，高聚物注浆在处治裂缝翻浆和坑槽翻浆上都有较好的效果；再拿设置碎石肓沟处治路面翻浆为例，以现在养护施工队伍和机械设备，一天最多能处治2-3处路面翻浆病害，而采用高聚物注浆，一天可处治10-15处翻浆病害。高聚物注浆技术避免了传统的开挖带来的资源浪费和路面整体结构破坏，此技术将为构建资源节约型和环境友好型的高速公路养护事业作出更多的努力和贡献。
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