水泥路面脱空压浆预防性养护技术

杨建峰

（洛阳市农村公路管理处，河南 洛阳 471000）

0 前言

某高速公路路面结构为30cm PCC+蜡质隔离层或1cm稀浆封层+20cm贫混凝土基层+18cm水泥稳定碎石层+15cm级配碎石，面板的横缝设置传力杆（Φ30光圆钢筋）、纵缝设置拉杆（Φ16螺纹钢筋）。

路面建成通车后不久，部分段落路面就出现纵向开裂，特别是南下方向（右幅），此段路面在2009年全线高速通车至计重收费前裂缝发展迅速。

2012年3月开始对K66+200~K78+000段（南下方向）进行注浆，到2012年5月底完成该段注浆。注浆后的观测结果表明：注浆后的裂缝基本没有增长，效果明显。

本文全面系统地总结该高速路面开裂的原因，注浆的材料和施工工艺，汇总并比对注浆前后的检测数据，最后得到结论和一些建议，供其他工程参考。

1 路面开裂的原因分析

1.1 结构层脱空

1）路基不均匀沉降时级配碎石垫层也一同沉降，但半刚性水泥稳定层或贫混凝土基层较难以均匀下沉，造成水泥稳定层与垫层之间局部存在脱空；

2）由于部分贫混凝土层与水泥稳定碎石底基层下沉不完全同步，造成水泥稳定层与贫混凝土基层之间也存在局部脱空；

3）水泥混凝土面层由于拉杆、传力杆、刚性护栏等限制了面板的下沉，造成基层与面层之间存在脱空；

4）部分路段纵向施工缝与伸缩缝填缝料的开裂与脱落，导致雨水进入面板下，在车辆荷载的作用下不断冲刷，形成基层与面层之间的脱空。

1.2 纵向切缝后裂缝未贯穿

大多段落的行车道与硬路肩纵向切缝未断透，从而行车道和硬路肩形成一块超宽板，车辆通行后，在大宽板的中间位置纵向开裂。

1.3车辆荷载（特别是超载）冲击和振动

重载和超载车辆主要行驶在行车道上，在车辆的冲击和振动作用下行车道面板逐渐下沉，造成行车道与超车道错台、行车道和硬路肩错台，当错台量大于某一限定值后，路面出现开裂，开裂后面板表现形式多为V字型结构，裂缝的表现为上窄下宽。

1.4 胀缝失效后形成的热压应力

由于原施工单位选用的胀缝板的伸缩性能较差，在夏季温度较高时，胀缝板受压、但变形量很小，板块膨胀未能得到释放而形成膨胀应力，该应力直接作用在板块中轴上（即热压应力），在车辆垂直荷载作用下，造成板块的纵向开裂，此表现形式为夏季路面的开裂增加速度较大。

2 路面浅层注浆

由于路面结构层内均存在一定量的脱空，脱空注浆是增强路面强度，防止其断裂的主要方法。关键的问题就是注浆深度、注浆孔布设位置、注浆材料和注浆工艺。具体内容如下：

2.1 注浆板块

注浆板块：对于开裂的板块，必须进行注浆；对于未开裂的板块，需通过弯沉、观测唧泥、错台，同时结合连续敲击拖轮检测结果，确定是否注浆；

2.2 注浆材

1）复合外加剂优选和掺配

在确定试验基准水灰比为0.35后，使用复合外加剂A、复合外加剂B、复合外加剂C，按照2%掺量进行对比试验，旨在得到不泌水、稠度好、微膨胀、可施工时间尽可能长等优点的复合外加剂。试验结果显示：

1）流动性：拌制过程中外加剂A浆体流动性能显著；外加剂B在浆体的拌制过程中流动性能特别明显，浆体特别稀，犹如水状，无粘稠感；外加剂C稍显粘稠；

2）泌水性与收缩：制模后外加剂A和外加剂C无明显泌水现象，试件成型后外加剂A和外加剂C的试件均无明显收缩；制模后外加剂B部分浆液上浮，有大量泌水出现，成型后约有8mm收缩；

3）成型速度与强度：外加剂A成型速度快，外加剂B成型速度缓慢，外加剂C的成型速度与早期强度上升相对于外加剂A要快，早强效果明显；通过7天抗压强度结果表明，外加剂B与外加剂C强度过大，已超出路面设计强度要求。

试验结论：根据试验过程与试验结果分析，外加剂A综合使用性能良好。

2.3 注浆过程

1）制浆：在室内试验配比的基础上，现场可根据气候、设备和板块脱空情况对浆体配比进行微调，即浆体的稠度要根据压浆设备状况和板底脱空情况而定，因为浆体过稠会使管路堵塞，泵送压力大，施工和易性差，造成浆体压入板底后扩散受限，出现压不下去的假象；浆体过稀则流动性好易渗漏，达不到板底压浆挤密的效果，灰浆的早期和后期的强度会有很大程度的下降，干缩明显增大，影响工程质量。

2）压浆：用专用灌浆泵顺行车方向进行灌浆施工，压浆压力不宜超过1.5MPa，正常压浆压力不宜超过0.8MPa，拔出压浆管后，及时塞住压浆孔，注浆量根据注浆泵的压力表控制，终压的压力控制在0.6~0.8MPa。

3）压浆重要的控制环节

（1）表观现象控制

①压浆过程中，若发现板块或相邻板块有挠动现象或者明显抬升，应立即停止注浆；

②通常状况下，在压一孔而串一孔或两孔时（冒浆现象），应进行换孔压浆。

（2）压力控制

通常压浆泵压力在0.2~0.6MPa之间徘徊，最大压力应控制在1.5MPa以下，经验表明，当大于0.6MPa时，即在强制压力下进行板底灌浆，如若持续时间较长，则会发生裂板现象，特别是压板块中央孔时，此现象更为突出。

（3）稠度控制

压力灌浆的过程中，先压一孔，其邻孔有一孔或两孔冒浆即说明浆体稠度合适；如出现多孔相串甚至隔板相串，则浆液稠度过稀，应做适当调整。

（4）时间控制

不是所有的孔压浆时间越长，压浆量越大，就能达到质量效果。若时间过长，则压浆材料极易流失在外，没有聚集在施工板块区域，造成材料浪费。

4）二次压浆

在第一次注浆结束后，通过弯沉或脱空检测仪检测出板块下仍然有脱空的板块，需进行第二次注浆，具体注浆方案同上。

5）封孔

压浆作业结束后，使用钻芯将注浆孔堵上，10~20min后，将钻芯从孔中取出，采用水泥砂浆进行封孔；压浆板块的养生时间视采用的注浆材料配比，根据室内试验结果和现场气候条件调整开放交通的时间。

3 效果检测

注浆后进行了弯沉检测，检测结果表路表弯沉显著降低，说明板底注浆能够很好解决板块脱空问题。

为了分析注浆对路面裂缝的遏制效果，对左右两幅的裂缝变化进行跟踪观测，注浆后的裂缝增长速度得到有效遏制，且整体路段趋于稳定；裂缝增加速度有所降低，但依然存在不同程度的增长。主要的原因为：①行车道与硬路肩间纵向切缝尚未断透，板块仍为大块板；②重型车辆超载超限情况较为严重，且交通量较大；③注浆后伸缩缝和裂缝未进行及时灌缝；④注浆时超车道的过往车辆对注浆质量的影响，尤其重载车辆对行车道注浆后的质量影响。

4 结论与建议

4.1 结论

1）综合上述的病害原因可以发现：板底脱空、纵缝未断透、超载和胀缝失效等是造成该高速公路路面板块断裂病害的主要因素；

2）注浆板块确定、钻孔位置、钻孔深度、注浆材料与配比、施工工艺已成熟，达到标准化施工控制；

3）注浆之后的弯沉数值显著降低，裂缝增加速度明显下降，说明注浆可以起到路面预防性养护的目的。

4.2 建议

1）在注浆合格后应对面板裂缝和伸缩缝、纵向施工缝应及时灌缝，防止水分进入路面结构层；

2）封闭区域进一步扩大，减少车辆荷载对注浆质量的影响，并必须保证浆体养生达到要求强度后开放交通；

3）传统旱季是进行预防性养护的最佳时间，应尽快展开路面预防性养护。