非开挖式结构补强技术在市政道路养护中的应用研究

张 博，董永辉，田 民，贾锦绣，任 昆

（1.西安市政设计研究院有限公司，陕西 西安710068；2.西安高新区市政配套中心，陕西 西安710000；3.西安万博丰市政工程有限公司，陕西 西安710000）

非开挖式结构补强技术在市政道路养护中的应用研究

张 博1，董永辉2，田 民2，贾锦绣1，任 昆3

（1.西安市政设计研究院有限公司，陕西 西安710068；2.西安高新区市政配套中心，陕西 西安710000；3.西安万博丰市政工程有限公司，陕西 西安710000）

针对西安高新区亚迪路路面网裂、车辙及沉陷等病害，根据道路检测报告，结合政府有关部门提出的缓堵保畅、治污减霾的工作要求，提出对亚迪路采用地聚合物注浆加固技术结合沥青面层现场热再生技术的养护方案，并对该方案的实施进行跟踪分析。分析表明：地聚合物加固技术结合沥青面层现场热再生技术的养护方案不仅可以实现“非开挖”式半刚性基层的补强加固，恢复沥青路面性能，且具有减少建筑垃圾、减小交通影响、降低造价的优势，并提出施工过程中应注意的事项及尚待完善的问题。

地聚合物注浆；就地热再生；弯沉

0 引言

当前，我国大部分道路为半刚性基层的沥青混凝土路面，对于因路基或基层破坏导致的沥青路面病害的道路养护工程，大多采用开挖修复或冷再生等技术。此类技术会产生大量建筑垃圾，且需封闭交通。对于交通繁忙且交通组成多样的市政道路来讲，这种养护方法不仅会造成城市交通拥堵，给人们出行造成极大不便，且与近年来政府提出的保护环境、治污减霾工作背道而驰。鉴于此，地聚合物注浆技术和沥青路面现场热再生的结合使用，可以在非开挖条件下实现对半刚性基层进行加固，恢复沥青路面性能，在市政道路养护工程中的应用具有一定的现实意义。

1 试验段概况

1.1 旧路状况

西安高新区亚迪路红线宽度100 m，四幅路型式，其中两侧机动车道各宽16 m，双向8车道。亚迪路建成于2008年，通车运行时间为8 a。原设计机动车道路面结构组合为：4 cm厚沥青混凝土（AC-16）上面层+8cm厚沥青混凝土（AC-25）下面层+透层油（用量为1 kg/m2）+30 cm厚二灰碎石（7∶28∶65，重量比）基层+30 cm石灰土（石灰掺量1∶6，体积比）底基层。路面结构总厚度为72 cm。亚迪路养护工程设计范围南起西部大道，北至锦业二路，全长为1 175 m。由于地铁6号线锦业二路站建设施工，对亚迪路锦业二路范围内进行围挡，因此该项亚迪路养护工程范围为桩号K0+000～K0+555段东、西两幅机动车道范围。

1.2 路面检测评定状况

现状东、西两幅机动车道路面大面积出现线裂、碎裂等裂缝类病害，部分路段存在车辙、沉陷、拥抱等变形类病害，其检测结果如表1所列。

由检测报告可以看出，亚迪路现状路面二灰碎石层松散，板结率低，路面结构强度等级为不足。因此需对路面结构，尤其是基层进行加固以提高路面结构强度。

1.3 养护方案设计

1.3.1 上面层改造设计

将现状道路上面层4 cm厚中粒式沥青混凝土AC-16进行铣刨并外运。在现场热再生的中面层上洒布沥青黏层油，用量为0.3 kg/m2，然后采用细粒式SBS改性沥青混凝土AC-13重新铺筑。

1.3.2 下面层改造设计

对现状道路全线下面层进行现场热再生，厚度为5 cm。

1.3.3 基层改造设计

全线机动车道基层采用地聚合物材料进行注浆。道路全线采用梅花桩布孔法进行布孔，布孔间距为1 m，孔径为16 mm，注浆压力为0.4～0.8 MPa。

在最终确定之前，对该方案的实施进行了试验段验证。在试验段，先对基层进行地聚合物注浆，然后对中面层进行现场热再生，最后铺筑上面层。在施工中发现：由于中面层现场热再生之前对基层进行注浆设计会导致注浆孔处强度过高，现场热再生时无法加热耙松，因此最终确定施工流程如图1所示。

表1 亚迪路检测结果汇总表

图1 养护方案技术流程图

由于铺筑细粒式SBS改性沥青混凝土AC-13和沥青路面现场热再生已是非常成熟的施工技术，因此本文仅对地聚合物注浆技术进行详细阐述与分析。

2 地聚合物注浆施工技术分析

2.1 注浆方案

由于地聚合物注浆技术为该地区市政道路首次使用，在注浆过程中，施工单位不断调整方案，以保证亚迪路改造质量。现将注浆过程叙述如下：

该项地聚合物注浆试验段共有8条车道，每两条车道为一个试验单元，共计四个单元，具体为：中央分隔带东西两侧分别为东1和西1车道，向外至两侧分隔带处分别为东4和西4车道。其中东3和东4车道为第一单元，西3和西4车道为第二单元，东1和东2车道为第三单元，西1和西2车道为第四单元。

四个单元分别以注浆孔深度和注浆量为变量进行控制，具体实施如表2所列。

2.2 试验结果及分析

为了严格把控施工质量，注浆前后都采取FWD弯沉仪和LTD-R1探地雷达进行质量检测，对试验数据进行比对分析，及时反馈施工。

根据表2的方案进行试验段注浆，试验结果如图2～图9所示。

图3 东幅4车道右轮迹带注浆前后弯沉值曲线图

图4 西幅3车道右轮迹带注浆前后弯沉值曲线图

图5 西幅4车道右轮迹带注浆前后弯沉值曲线图

图6 东幅1车道右轮迹带注浆前后弯沉值曲线图

图7 东幅2车道右轮迹带注浆前后弯沉值曲线图

图8 西幅1车道右轮迹带注浆前后弯沉值曲线图

图9 西幅2车道右轮迹带注浆前后弯沉值曲线图

（1）第一单元钻孔深度穿过二灰碎石层，孔底在灰土层范围内。由于对整车道进行注浆，施工发现部分孔无法注入浆液，还造成部分路面拱起。该部分大多为注浆前弯沉较小路段。注浆后路面承载能力基本没有变化，甚至部分注浆后弯沉值比注浆前还大，该变大位置大多路面已经拱起，路面结构已经破坏。

（2）第二单元钻孔深度穿过灰土层，孔底在灰土层底部。从注浆前后弯沉对比来看，较第一单元效果有所改善，路面拱起现象基本没有发生。但还是存在注浆后部分弯沉值不降反升的现象。从雷达图谱来看，该部分路段路面结构松散，灰土层下面基本看不见原分层压实界面（灰土层下松散），注浆后，浆液并未将松散的路面结构板结，反而破坏了原有路面结构状态，导致弯沉值增加。

（3）针对第二单元灰土层下土基存在松散现象，第三单元将钻孔深度增加至80 cm，孔底位于土基范围。注浆时，部分注浆孔内有路面结构积水排出，由于注浆孔较深且排出了路面结构积水，使得注浆量较大，施工单位有意识地控制了注浆量。从注浆前后弯沉对比来看，第三单元的注浆效果比第二单元变化不大，局部位置仍未达到预期效果。针对未达到预期效果的检测结果，经讨论分析后，发现浆液未完全注满是造成局部位置效果较差的主要原因。

（4）第四单元钻孔深度与第三单元一致，穿透灰土层，采用路面不拱起条件下尽量多注浆液并注满。从注浆前后弯沉对比来看，弯沉大的位置全部下降，且大多弯沉值下降到20（0.01 mm）以下，原来弯沉小的位置，未注浆，弯沉基本不变，注浆效果良好，达到路面非开挖式结构加固效果。

最后采用第四单元的注浆工艺，对该项目改造试验段弯沉值大于35（0.01 mm）路段进行二次注浆，并通车运行四个月后对路面弯沉值再次检测，检测结果如下：

西安高新区亚迪路（西部大道-锦业二路）K0+000～K0+555东幅路面改造后弯沉共检测232点，路面弯沉平均值为21.5（0.01 mm），标准差为10.0，变异系数为46.5%，代表值为38.0（0.01 mm）；K0+000～K0+555西幅路面改造后弯沉共检测232点，路面弯沉平均值为17.6（0.01 mm），标准差为8.4，变异系数为47.7%，代表值为31.4（0.01 mm）。

2.3 主要技术效果分析

（1）开挖钻芯结果显示，地聚合物注浆材料可填充层间脱空、结构层裂隙，并将层间和裂隙的结构层固结为一个整体，挤密松散结构层，从而提高路面承载能力，如图10所示。

图10 地聚合物材料对半刚性基层脱空填充作用之实景

（2）对注浆区域，应进行注浆前的弯沉和雷达检测，确定出路面结构内具体病害位置和深度，进行针对性的注浆。并对注浆后的区域采用上述检测方法进行注浆效果评价，如图11所示。

图11 亚迪路西幅3车道注浆前后雷达采集处理图像

（3）由于弯沉值较大位置的灰土层下的土基大多松散或有裂隙，在无探地雷达的条件下，钻孔深度尽量穿透路面结构层，注浆时在路面不拱起的条件下，需将浆液注满，若无法注浆饱满，采用两次注浆法。

3 社会经济效益分析

3.1 社会效益分析

3.1.1 保护环境、治污减霾

该项目试验段仅对上面层4 cm沥青混凝土进行铣刨清除，下面层热再生和基层聚合物注浆，均不产生任何建筑垃圾，与开挖修复相比，几乎不产生环境污染，积极响应政府有关部门提出的保护环境、治污减霾工作要求。

3.1.2 对交通影响小

该项目试验段改造方案，可单车道进行施工，任何一个工序均不需要封闭交通。亚迪路为西三环快速路南延伸，交通量大，且该段地下为地铁六号线线位，在地铁施工过程中，该段承担着地铁施工交通疏导的作用，沥青路面现场热再生和地聚合物注浆技术均具有速度快、早起强度高等特点，施工后可立即开放交通，对西安市缓堵保畅工作具有积极作用。

3.2 经济效益分析

此方案为该地区首次使用聚合物注浆技术，施工反复较多，施工人员技术不娴熟，导致材料浪费、损耗较大，且出现窝工现象。即使在这样的条件下，与开挖修复相比，工程造价可节约680万元，造价减少率约45%。若工艺成熟，施工稳定的话，工程造价可节约更多，经济效益十分显著。

4 结语

（1）地聚合物注浆加固技术结合沥青面层现场热再生技术处治亚迪路沥青混凝土路面网裂、车辙及沉陷等病害，效果良好。处治后的沥青混凝土路面结构强度可得到极大提高。

（2）在地聚合物注浆加固技术和沥青面层现场热再生技术结合使用时，应注意施工工序，先进行沥青面层现场热再生，再进行基层地聚合物注浆。

（3）地聚合物注浆技术在填充路面结构空隙的同时，可排除路面积水，挤密松散结构层，从而提高路面结构承载能力。

（4）对于注浆区域，应进行注浆前弯沉和雷达检测，进行针对性注浆。注浆孔尽量穿透路面结构层，在路面不拱起的条件下，尽量多注浆。

安徽淮安干线公路建设持续高速发展

今年1～7月份，淮安市国省干线公路建设工程累计完成投资11.5亿元，占年度计划的65.9%，较去年同期增长38.5%，淮安干线公路建设持续高速发展。其中：503省道淮安机场连接线段完成投资2.93亿元，近期将组织交工验收；235、346省道涟水绕城段完成投资1.9亿元，已建成通车；京杭运河黄码大桥完成投资6 496万元，已建成通车。

U418.4

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1009-7716（2017）09-0140-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.042

2017-04-21

张博（1985-），男，陕西蓝田人，硕士，工程师，从事城市道路工程设计与研究工作。