地聚物注浆加固技术在广州机场高速公路的应用

胡 杰，吴居涛

(广州快速交通建设有限公司，广州 510420)

0 引言

随着我国公路里程的增长，一些早期修建的公路面临着结构强度不足等病害，急需加固路面结构强度，提高承载能力，保障公路的正常使用。传统处理该病害的方式主要采用开挖翻修等，随着交通流量的增大，为避免产生较大的社会影响，干线公路通常可施工的作业时间较短，因此近年来注浆加固技术得到了一定的应用。注浆加固技术是采用注浆管将聚合物材料直接注入路基和路面结构中，使得原来脱空的位置能够密实，从而达到提高公路的结构承载力[1-3]。相对于传统的“开挖”式，注浆加固能够有效避免交通干扰，减少维修时间，因此尤其适用于交通量大，可维修时间短的路段。广州机场高速公路是连接广州市区的主干道，该干道交通流量大，可作业施工期通常仅8h，因此对于技术要求高，采用地聚物注浆技术在该段高速公路应用是一项可行的技术，但需要工程实践验证。

1 工程概况

广州机场高速公路是连接广州市区与广州白云国际机场的主干道，沿线分别与京珠高速、街北高速、华南快速、广州环城高速、内环路等相接，交通流量极大，一旦发生拥堵，就会造成较大的社会和经济影响。广州机场高速公路一期由白云机场至花山，二期由花山至北兴，其中一期于2002年通车，二期于2007年通车。经过十几年的使用后，一期和二期路段均出现了不同程度的病害，影响了行车的舒适性和安全性；为了恢复道路使用性能，管养单位拟对路面进行维修。采用人工目测的方法对平沙—机场左右幅、北延线南行K3432+105～K3434+000进行第一次初步调查，可明显观测出路面裂缝、坑槽是否存在翻浆现象。

2 注浆材料

广州机场高速公路路基加固工程采用的地聚合物灌浆材料，是针对道路的基层缺损补强开发专门研制的。该材料和碱性物质具有更好的粘结性能，因此对基层加固是较为理想的材料[3]，且具有良好的经济、技术和社会效益。材料性能见表1。

表1 注浆材料试验方案

3 注浆加固施工工艺

3.1 施工流程

地聚物注浆施工首先对需要施工的路段进行封闭，然后按照图1所示的施工流程施工。

图1 工艺流程

3.2 注浆前的检测与注浆路段的确定

注浆前必须对注浆路段进行检测，判断其承载能力和需要注浆的路段。检测方法可采用目测、FWD方法等，根据五种情况选取注浆试验路段：(1)发生贯通性裂缝的路段;(2)已发生唧浆的路段；(3)发生局部沉陷的路段；(4)弯沉值明显偏大的路段；(5)根据FWD等测试手段发现的异常路段，异常路段必须结合钻芯和开挖辅助判定。

3.3 注浆孔位布置

根据实际检测情况，一般路段注浆孔横向布置3～4排，纵向间距定位1.8～1.5m，特殊路段则需要加密布置，增加注浆孔数。注浆孔布置如图2所示。

对于点状唧浆病害，注浆孔位按菱形或圆形布置，注浆孔距唧浆点约1.0m，注浆孔数量为8个，如图2(a)所示；对于横向裂缝病害，注浆孔位以裂缝为轴线对称交错布置，注浆孔距离裂缝为0.8m，沿裂缝方向间距为1.8m，交叉布置，如图2(b)所示；对于纵向裂缝病害，注浆孔位以裂缝为轴线对称交错布置，注浆孔距离裂缝为0.8m，沿裂缝方向间距为1.8m，交叉布置，如图2(c)所示；一般路段注浆孔横向布置3～4排，纵向间距定位1.8～1.5m，特殊路段则需要加密布置，增加注浆孔数，注浆孔布置如图2(d)所示。

图2 注浆孔布置

3.4 钻孔

(1)地聚物注浆要求钻孔直径为7.8cm，钻孔深度应超过设计钻孔深度0.2m(钻孔深度不小于80cm)。

(2)钻孔期间，基层破碎较严重的路段，钻孔速度应较慢；基层破碎较轻、路面下沉较浅的路段，钻孔速度可较快。

(3)成孔后必须防止雨水灌入，一般应立即安装压浆管压浆，否则应有效封孔。

(4)为保证钻孔安全、高效、优质，通过钻孔排出的钻渣可直观判断路面内部的质量，供处治决策、布孔以及确定注浆深度参考。此外，根据注浆过程中挤排泥浆的情况，确定是否加钻排浆孔。

3.5 制备浆液

(1)将聚合物灌浆材料按生产厂家的要求，与水按一定配合比混合，充分搅拌，最后通过压浆管注入道路基层。

(2)搅拌注浆料：采用带高、低速搅拌器的全自动搅拌机，将水与粉料按比例分别加入搅拌桶内，调节搅拌速度不低于245r/min，调节搅拌时间3～5min，搅拌好的料液在低速搅拌桶中备用。

3.6 注浆

注浆是一道关键的工序，对操作人员的技能有较高的要求[4]。若注浆不足，基层中的泥水难以排净，空穴(隙)得不到有效填充；若注浆过度，可能会引起路面凸起，影响车辆行驶的舒适性。为保证注浆质量，应严格控制注浆工艺参数：

(1)注浆压力：0.3～0.5MPa，根据路基强度变化进行调节。

(2)注浆前应进行试枪，检验注浆液配比是否合适。只有注浆液配比合适，才能正式注浆。

(3)注浆时间过长则易引起路面抬升隆起，造成注浆段落平整度较差，影响路面的行驶舒适性功能；注浆时间过短，则对脱空路段的处理效果欠佳，因此选派有经验的操作工人根据注浆压力确定合适的注浆时间是地聚物注浆技术的关键。

(4)注浆时关闭注浆枪开关后，应停枪保压约1min，防止注浆液倒流。

(5)对于注浆量较大或无法注满的，应对该孔及周边孔位分两次或多次进行灌注，并对注浆路段进行排查，是否存在涵洞或通道。

3.7 封口

为防止雨水侵蚀，破坏路面，注浆后应尽早封孔。封孔是注浆的最后一个流程，应妥善处理，封口过高则应采取措施处理平整，宜处理至略低于路面。

4 注浆后结构强度检测

采用FWD对注浆路段结构强度进行检测，检测结果见表2～表5。

表2 北行3车道注浆前后路面结构强度对比

表3 南行2车道注浆前后路面结构强度对比

表4 南行3车道注浆前后路面结构强度对比

表5 南行4车道注浆前后路面结构强度对比

检测路段中，北行3车道K9+000～K10+000段注浆前评为“中”，注浆后评为“优”。南行2车道K9+000～K10+000段注浆前评为“中”，注浆后评为“优”。南行3车道注浆前1个路段评为“优”、1个路段评为“良”、1个路段评为“中”、4个路段评为“次”、2个路段评为“差”；注浆后1个路段评为“良”，8个路段评为“优”。南行4车道注浆前3个路段评为“优”、1个路段评为“良”、1个路段评为“中”、2个路段评为“次”；注浆后1个路段评为“良”，6个路段评为“优”。检测路段注浆后路面结构强度均达到优良水平。

检测结果表明，采用该作业方法可以实现快速施工，快速开放交通，特别适用于交通流量大的路段，同时验证了快速开放交通也不影响结构强度提升的特点，地聚物注浆加固技术可有效增强路面的结构强度。

5 结语

地聚物注浆加固技术在广州机场高速公路的成功应用，表明该技术适用于交通流量大、可施工作业时间短的路段。该技术可有效提升路段的结构承载能力，延长了道路的使用寿命。相对于传统的开挖式养护方法，该新技术具有良好的经济和社会效益，具有较大的推广价值，尤其适用于公路结构强度不足但又需要快速施工、快速开放交通的路段。