微裂再生注浆加固技术在旧水泥混凝土路面改造中的应用

■吴超凡 方德铭 张培旭

(1.西安长大公路养护有限公司，西安 710000； 2.福建省公路局，福州 350004；3.福州市公路局，福州 350002)

微裂再生注浆加固技术在旧水泥混凝土路面改造中的应用

■吴超凡1方德铭2张培旭3

(1.西安长大公路养护有限公司，西安 710000； 2.福建省公路局，福州 350004；3.福州市公路局，福州 350002)

旧水泥混凝土路面微裂式再生加固技术结合了碎石化和打裂压稳两种技术的优点，实现了旧水泥路面微裂式破碎后板块 “斜向开裂、裂而不碎、契合良好”，微裂后进行路面弯沉与雷达检测，针对路面结构内或路基的具体层位病害，有针对性地采用路面或路基地聚合物注浆材料加固，提高沥青加铺层使用寿命。

旧水泥混凝土路面 微裂式再生 地聚合物注浆加固 混凝土宽缝修复

1 工程概况

S305福清段(K53+000～K55+000)公路等级为二级公路，双向四车道水泥路面，两侧为非机动车道及人行道，路面宽度22.5m。根据现场路况调查该路段左右两幅破碎板率差异较大，其中左幅以重载车辆通行为主，路面出现严重破损，左幅部分段落1类板破碎板率达到20%以上，具体路面调查结果见表1；右幅以回程空车为主，路况较好。根据交通量调查结果，该段路面设计年限内一个车道上累计当量轴次：2.587×107，为特重交通等级。于2014年10月对左幅旧水泥混凝土路面采用微裂式破碎再生加固后，直接加铺沥青混凝土面层，旨在探讨旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生配合注浆加固技术的可靠性。

表1 K53+000～K55+000段左幅路面路面调查结果总体评价表

2 微裂式破碎再生加固技术

旧水泥路面破碎化施工技术，目前国内常用两种方法，一种是碎石化，另一种是打裂压稳，目的都是防止沥青加铺层出现反射裂缝。两种处理方案各有优缺点，其中碎石化后加铺的沥青路面基本无反射裂缝，但强度损失较大，容易出现车辙、网裂、沉陷等病害；打裂压稳强度损失相对较小，但难以完全消除板底脱空，且板块块度较大，容易出现“跷跷板”式剪切型沥青加铺层反射裂缝。

水泥路面微裂式再生技术则是结合了碎石化和打裂压稳的优点，克服两者的缺点，并对原有路面结构层和路基病害进行加固处理，然后对路表宽缝病害予以处理，最终实现水泥面板微裂式后达到“裂而不碎，稳而粗糙”的效果，施工步骤如下：

2.1 水泥面板微裂式破碎

微裂式破碎再生技术，首先采用专用微裂式破碎设备(如图1所示)进行旧水泥路面微裂式破碎，使水泥板内部形成各方向均匀分布的细小裂纹，且处于完全契合的嵌锁状态，表面块度在5cm～30cm之间，表面块体面积不大于0.1m2，旧水泥面板破碎越严重，要求微裂后的路面块度越小，最终达到微裂后的面板“斜向开裂、裂而不碎、契合良好”。

2.2 水泥面板微裂后检测与注浆加固

水泥路面破碎后进行逐板检测，如块度不满足要求，继续微裂式破碎，再进行弯沉检测。针对弯沉较大位置再采用雷达检测，分析判定水泥路面微裂式破碎后承载能力不足的具体原因，究竟是路面结构层脱空、松散，还是路基承载能力不足；对路基承载能力不足或路面结构层脱空的采用地聚合物注浆材料进行加固，通过注浆专用设备，在压力条件下，将流动性高、渗透性强的地聚合物注浆材料注入微细空隙中，排除层间水分、空气，填充层间空隙，补强路面结构整体强度，具体材料指标如表2所示。通过注浆加固，水泥路面微裂式破碎后的承载能力达到设计要求，若局部仍未能达到要求，则需采用其他方式予以处治。

图1 微裂式破碎设备施工现场

表2 地聚合物注浆材料性能技术指标

2.3 路表病害处理与加铺

水泥路面微裂式破碎加固后，对个别破碎板缝宽大于5cm、缝深大于5cm的V型槽，采用弹性混凝土进行修复，其它位置表面清扫干净后喷洒粘层油，即可加铺沥青混凝土面层。

图2 微裂后表面效果

3 S305福清段水泥路面微裂式加固应用

3.1 水泥路面微裂式破碎

针对S305福清段水泥路面的结构形式，采用66KJ的微裂式破碎设备，从中部向两侧进行微裂式破碎，破碎后的表面如图2所示，在非开裂位置取芯，发现路表未开裂位置，内部也产生斜向开裂，具体如图3所示。

3.2 微裂式破碎后检测与注浆加固

图3 微裂缝斜向分布在结构层内部

对微裂碎石化后的水泥混凝土路面所有板块进行FWD弯沉检测，每个板块检测频率为4个板角和1个板中，共计5个点位。针对板块弯沉值异常部位辅以探地雷达检测，诊断出究竟是路面结构内病害还是路基病害，具体检测如图4、图5所示。

通过FWD弯沉检测和探地雷达辅助检测，数据分析、比较，分别指出水泥路面结构层病害或路基病害的位置后，采用地聚合物注浆材料，经注浆泵通过注浆管及花管注入道路路床和路面结构层中。聚合物注浆材料在压力条件下，注入微细空隙中，排除层间水分、空气，填充层间空隙，使路面各结构层连接为一个整体，从而消除路面、路基结构内病害，提高路面结构承载能力。

注浆养生3d后，项目业主和监理单位检测中心对注浆后板块进行动态弯沉检测及探地雷达检测，结果表明注浆后水泥路面弯沉平均值为20.10(0.01mm)，代表值为30.84(0.01mm)，满足设计技术要求，注浆前后弯沉值对比曲线图如图7、图8及图9所示。

图4 动态弯沉检测

图5 探地雷达检测

图6 地聚合物注浆施工

图8 左2车道注浆前后弯沉值对比曲线图

图9 左3车道注浆前后弯沉值对比曲线图

3.3 路表病害处理

微裂式破碎再生与地聚物注浆加固补强满足要求后，对个别破碎板块缝隙过宽或破碎再生甭边(裂缝宽度大于5cm、深度大于5cm)位置，通过清理缝间的泥砂，采用弹性混凝土进行修复，避免了泥砂形成的层间薄弱环节，也弥补了后续沥青面层在该处碾压不实，提高了宽缝两侧荷载传递能力。

图10 典型宽缝病害

3.4 微裂后路表处治技术要点及注意事项

(1)利用试验、检测对施工工程质量进行控制；自检小组把住现场自检关；施工班组把好每道工序关。

(2)宽缝里的泥砂应敲散、剥离，用鼓风机将浮土、杂物全部清除，保持宽缝底部干燥。在清理宽缝的过程中，将缝周围活动的小碎块挖掉，清理干净。

(3)弹性混凝土施工工序：宽缝表面撒布一层粘层油→摊铺弹性混凝土→碾压成型。

(4)弹性混凝土松铺系数1.3，压实设备采用小型振动压路机。当碾压时出现粘轮现象时，在碾轮上少量洒水。

图11 微裂后宽缝修复

(5)压实成型后的路面做好早期养护，并封闭交通2～6h。

(6)宽缝修补施工选择在干燥和较热的季节，并在雨季前及日最高温度低于15℃到来以前半个月结束。合理安排好后序工艺流程，宽缝修补完成要及时进行面层沥青摊铺。

4 试验段观测

2017年4月对该水泥路面微裂式再生加固后的表面进行现场实地考察，通车运营两年多后沥青加铺层结构良好，表面没有反射裂缝、推移等病害。

5 结论

水泥混凝土路面微裂式再生加固在S305福清段应用结果表明：

(1)水泥混凝土路面微裂式破碎后，路表较为粗糙，防止了沥青加铺层出现推移破坏，板块微裂式破碎处治达到预期要求，沥青加铺层未出现反射裂缝。

(2)水泥混凝土路面微裂式再生后，针对局部弯沉较大的位置，采用路基加固型或结构层加固型的地聚合物注浆加固处治，路面刚度达到设计要求，沥青加铺层未出现局部沉陷或网裂病害。

(3)水泥混凝土路面微裂式再生加固后，针对路表的宽缝等缺陷，采用弹性混凝土进行处治，沥青加铺层未出现局部病害。

图12 沥青面层摊铺

综合以上的处治效果，以及水泥混凝土路面微裂式再生加固处治在国内多条公路应用结果表明，水泥路面微裂式再生加固处治技术能够达到防止加铺层出现反射裂缝、推移、沉陷、网裂等病害，是一项较好的水泥路面改造处治技术，值得大规模推广使用。

[1]杨雪冬.路面破碎技术在旧水泥路面改造中的应用 [J].黑龙江科技信息，2013(27).

[2]陈松健.旧水泥混凝土板的破碎技术[J].交通标准化 ，2010(19.

[3]银力，李丽民.混凝土路面改造的破碎技术[J].建筑机械，2008(23).

[4]吴东杰，吴超凡.水泥混凝土路面微裂式破碎技术在S308修武至焦作改建工程应用[J].公路交通科技(应用技术版).