注浆技术处理水泥混凝土路面脱空板的应用实践

晋阳高速公路全长36.029 km，于1997年12月建成通车。随着使用时间的延长和汽车荷载的重复作用，原路面结构强度普遍降低，承载力差，破损日趋严重。笔者就2009年4月参与的晋阳高速公路大修工程中旧水泥混凝土路面病害处理，谈谈自己的观点。
　　1 旧水泥混凝土面板脱空的原因分析
　　1.1 路基不均匀沉降
　　晋阳高速公路位于我省重要的产煤区，重载、超载车辆严重，重车比例始终保持在30％以上，加之高填路堤较多，含水量大，压实度不足，造成多段路基的不均匀沉降，大大加剧了水泥混凝土路面病害的发展，使承载力降低。
　　1.2 面板下基层的稳定性较差
　　晋阳高速公路建设较早，受当时高速公路建设经验和材料认识的水平影响，基层设计厚度与最大粒径不匹配，成型差，厚度不均匀，使得基层在荷载和水的作用下发生早期病害，整体稳定性不好。
　　1.3 水的影响形成动水压力
　　面板与下层间水的存在，是造成水泥混凝土面板各种形式破坏的主要原因。一方面水使得基层软化，稳定性降低，另一方面受到车辆荷载作用后，水迅速流向压力小的地方形成冲刷，进一步加大了空隙率。
　　1.4 施工原因
　　受当时施工技术水平、建设环境、投资等的限制，施工队伍未严格按照《技术规范》施工，随意加大基层铺筑厚度，造成压实强度不均匀，加之纵横缝填料老化，外部雨水渗入，造成基层稳定性较差。
　　2 旧水泥混凝土面脱空板处治方案
　　针对晋阳高速公路旧水泥混凝土路面脱空板的实际情况，经过综合分析比较，采用四个板角及板中注浆处理的施工方案。在距板角50 cm位置钻孔（￠=50 mm），孔深为板厚（26 cm）+2 cm，须经过现场检测逐板验证处治结果，必要时板中可增加注浆孔位。压浆后以M30水泥砂浆填充，捣实。
　　施工采用现场动态控制，即检测→注浆补强→检测，以水泥混凝土面板脱空检测仪检测脱空，采用声振法脱空值作为旧水泥混凝土路面修补的控制指标。


　　3 注浆加固机理
　　水泥混凝土板注浆法是利用液压、气压或电化学原理，施加一定压力，通过注浆管将浆液均匀地注入板底空隙、板下基层中，赶走板底、基层裂缝中的积水、空气后占据其位置，浆液以充填、渗透和挤密等方式，经人工控制一定时间后，浆液将原来的松散颗粒或裂缝胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的“结石体”，把下沉的板块抬升至原设计高程，使面板重新获得基层的支承，从而达到加固路面、治理病害、延长使用寿命的目的。
　　4 水泥混凝土路面注浆处治材料及技术要求
　　4.1 材料
　　a)水泥 采用42.5级硅酸盐水泥。施工前必须对所使用的水泥进行抗压强度、抗折强度、初凝时间、终凝时间等项目的室内试验，各项技术指标均应达到规范要求，否则应该更换水泥品种。
b)粉煤灰 选用干排Ⅱ级粉煤灰。粉煤灰中的SiO2、Al2O2、Fe2O3的含量应不小于70％，烧失量不应超过30％，使用时必须将凝固结块的粉煤灰打碎或过筛，对粉煤灰中的有害杂质必须清除干净，以免影响浆液质量和增加施工难度。
　　c)外加剂 添加适量的早强剂、减水剂、膨胀剂，用量通过试验确定。根据以往注浆加固的施工经验，选用技术可靠、经济合理的产品，外掺剂的单价一般比较高，因此在保证质量的前提下尽量少用或不用，但在关键部位必须使用。
　　d)水 采用饮用水
　　4.2 注浆材料的配置
　　a)水泥︰粉煤灰︰膨胀剂︰水︰减水剂=1︰2︰0.3︰1.74︰0.015.
　　b)水胶比=水︰（水泥+粉煤灰+膨胀剂）=0.58.
　　4.3 注浆液的技术要求
　　a)Marsh流动度 (20±3)s，现场(30±3)s.
　　b)净浆扩展度 (200±20)mm.
　　c)7 d强度 大于等于3.5Mpa.
　　4.4 注浆
　　压强一般要求1～1.5 MPa ，错台处理时顶板压强可达2.0 MPa，邻孔或接缝冒浆时，应以木锲或麻绳堵、填。
　　4.5 清洗、养生
　　注浆后及时冲洗清除路表浮浆，养生3d内不得有重车行驶。
　　4.6 记录
　　施工人员应逐孔记录孔号、孔深、稳定压力、最大压力、施压时间、终压时间、稳压时间、压注浆量等数据。
　　4.7 检验
　　包括逐日原材料和浆液质量检验、逐板脱空处理效果检测，必要时钻芯取样检验。压浆后应以M30水泥砂浆填充，捣实。
　　5 注浆施工
　　钻孔压浆的施工工艺如下：
　　a)脱空位置检测（定位） 使用水泥混凝土面板检测仪对原路面的脱空板进行调查、检测和评定，用油漆标画需要压浆的板块及压浆位置。
　　b)钻孔 用直径3 cm钻头钻孔，深度超过板厚2 cm，安排专人量测并记录孔深。
　　c)清孔 压浆孔钻好以后，保证孔内干净，不能有杂物进入孔内。如果压浆与钻孔分开施工，可在钻孔完毕后用纸或空水泥袋等将孔塞住，等压浆时再取出，防止还未压浆就有杂物进入。
　　d)制浆 在清孔完毕后，即可进行配料。按照规定的配合比将水泥、粉煤灰、外加剂加入灰浆拌和机中干拌两遍，再逐渐加水湿拌。水加完后持续拌和，直到无灰团即可使用，且使用过程中应使拌和机继续运转以免灰浆沉淀。
　　e)压浆 压浆是板下封堵施工中最关键的环节。混凝土板底压浆时从坡高低处的压浆孔开始，逐步由小到大进行，压浆机压力控制在0.5~1.0 MPa内，最大不超过1.5 MPa.用灰浆泵从搅拌机汲取浆液，经过泵压后进入高压胶管注入水泥混凝土板底，稳压一段时间，以利于压浆材料在压力作用下充分填实脱空部位，最后卸压。若发现灰浆从已压过或没压过的孔溢出时，应用木塞堵住此孔，待卸压后拔出木塞，且此孔不再压浆；若灰浆从纵横缝处溢出时，宜用麻绳堵住并稳压2分钟后卸压，并视为压满。
　　f)板块抬升观测 在进行压浆的同时要防止超压压浆造成面板抬升过高。如果抬升过高，则易造成板块的断裂。应在被压浆面板附近，架设测量仪器，观测压浆过程中面板抬高、隆起现象。若测量到面板整体或局部出现抬高，需立即通知压浆机械操作人员。当抬高量达到0.3 mm，应及时关闭压力阀立即停止压浆。
　　g)补注 由于浆体在板下流动，填封空隙需要一段时间，因此在压完一块板后，应重新往浆孔中再次压浆。
　　h)养生 压浆施工完毕后，对压浆处理过的水泥板进行保养是压浆处理的又一重要环节。压浆完成后继续控制交通，压浆板上禁止车辆通行，以利于浆液凝固后强度的增强。待强度满足要求后开放交通。普通硅酸盐水泥应保养7d。如为缩短工期可采用高标号的快硬水泥，这时保养期应不小于1 d.
　　i)第二次压浆 经第一次压浆养生3 d后，用水泥混凝土面板脱空检测仪检测，采用声振法脱空值作为旧水泥混凝土路面修补的控制指标。对于注浆后不满足要求的板块，重复压浆过程，直至声振法脱空值满足要求，若多次压浆仍达不到要求，应将板块作破碎处理，处治基层。
　　6 结束语
　　经过注浆处治的旧水泥混凝土路面脱空板，经声振法检测，脱空值均达到控制指标。注浆处理每平方米在15～30元，相比较“换板”120～140元/m2，前者成本明显低。注浆作为一种治理旧水泥混凝土路面病害的技术措施，具有成本低、见效快、操作简便、对车辆影响小等优点，在公路施工和养护工程中，具有良好的经济效益和社会效益。