地聚合物注浆加固技术在溧阳市政道路中的应用

王岚炳

（溧阳市住建委市政建设管理处，江苏 溧阳 213300）

0 引言

近年来，随着城市的快速发展，市政道路的交通量也在飞速增加。溧阳市政已运营的一些道路在日益繁重的交通荷载及自然环境等外部条件的作用下，出现车辙、翻浆、沉陷、网裂、龟裂等不同程度的破坏。如果不能及时进行养护维修，道路的使用性能将迅速下降，影响车辆的快速、舒适、安全通行。尤其是一些采用无机结合料基层的道路，原有的基层结构因粘结力丧失或缺少粘结力，导致承载力已不能满足设计要求，但是基层结构并没有发生破坏，如进行合理的加固修复，原有道路仍然可以满足通行要求。另外，大多数道路病害是由基层或路基承载能力降低引起的，仅需对基层或路基进行处理，即可提高道路整体的承载能力和使用寿命。目前，道路加固修复采用较多的是翻挖方法，该方法工期长，需长时间封闭交通，由于市政道路交通流量大、地下管线复杂，翻挖方法局限性较大。因而如何在保证交通的前提下快速修复市政道路这一问题倍受关注。地聚合物注浆加固技术可直接在现有缺损路面上开展加固[1]，工艺简单、操作简便、施工机动性好，无需翻挖、养护周期短，加固效果好，可快速恢复交通。溧阳市也开始大规模推广使用，目前已有多条道路采用地聚合物注浆加固技术。

1 地聚合物注浆加固原理

地聚合物是以黏土等低钙Si-Al质材料和碱性溶液为主要原料，经工艺处理，在 20℃～120℃的条件下化学反应得到的一种由三维铝硅酸盐化学键合的无机聚合材料，物理形态上呈现含有多种非晶质至半晶质相，化学结构与沸石相近，具有有机聚合物、陶瓷、水泥等的优良性能，早期强度高、低收缩率、抗冻融、耐硫酸盐侵蚀和耐酸碱腐蚀性等[2]。地聚合物浆液具有流动性较好，早期强度高，无收缩、微膨胀等特点，其在压力下具有较好的保水性能及体积稳定性，可利用矿物废物和建筑垃圾作为原料，在建筑材料、高强材料、固核固废材料、密封材料和耐高温材料等领域均有应用[3]。

道路路基地聚合物注浆加固技术是通过钻孔，利用注浆设备，将地聚合物浆液均匀地注入道路基层和底基层中，注浆材料与基层材料发生化学结晶、离子交换、物理充填、挤密压密等作用，将原来道路中的土体及基层材料胶结成一个整体，再生基层结构，形成具有强度高、密实度好、水稳定性能好的基层结构，从而降低弯沉值、提高道路承载力，提高结构层强度道路的整体性和稳定性，延长道路使用寿命。本次工程采用NK-T103（快凝型）地聚合物注浆材料，其性能见表1。

2 施工方案及施工工序

2.1 工程概况

工程为溧阳市某城市主干道，处于繁华地段，长度约300m，该路段周边住宅小区密集，宾馆银行商铺众多，有较多的规模较大的公共设施单位，公交车、社会车辆和非机动车流量都较大，交通非常繁忙，道路总宽为12m，为机动车和非机动车单向单车混合道。道路为房地产开发商建造，通过取芯测量，路面主要结构为：10cm沥青混凝土面层+25cm水泥稳定碎石三渣基层+15cm砂垫层，土路基含有部分建筑垃圾，芯样孔隙率较大。由于道路长期服役，且车流量大，导致面层龟裂现象严重，水渗入基层及路基中，造成路基和基层结构松散，且经现场调查发现，路基中分布有雨水管道且埋深较浅，部分雨水管密封不严甚至有破损，造成部分水土流失，路面下沉。路面出现病害较多，主要为沥青路面层的网裂、龟裂、沉陷及车辙，致使道路承载力大幅降低，需对道路路基以及基层进行治理，增强道路承载力和通行能力。

表1 NK-T103(快凝型）地聚合物注浆材料性能指标

2.2 注浆加固方案

施工前使用探地雷达和弯沉仪对道路进行检测，弯沉较大、空穴处为重点注浆区域。探明各类地下管线，以便钻孔进行避让。经检测，现状路面弯沉在40～71（0.01mm），平均弯沉值为 55.7（0.01mm），已达到《城镇道路养护技术规范》[4]规定需要维修加固的标准。由于该道路不具备封闭交通进行施工的条件，宽度窄、交通繁重，为实现不中断交通迅速完成道路加固，采用地聚合物注浆加固技术对该市政道路进行基层注浆加固。为了避免对交通的影响，对道路分两幅进行钻孔注浆，同时避开早晚高峰，从而减少对道路交通的影响。具体施工步骤如下：

孔位布置→钻孔→清孔→埋注浆管→管口周围密封→浆料拌制→注浆→冒浆孔封堵→拔管→注浆→养护→开放交通→弯沉测试（不合格点补浆）交工验收。

注浆孔呈梅花形布置，每半幅路面布置3排注浆孔，注浆孔直径为5cm，相邻钻孔中心距为1.5m，深度为1.0m。 注浆参数由注浆先导孔试验及注浆经验确定，注浆材料水灰比控制在 0.32。双桶搅制设备，加水搅拌时间为5min。注浆时间为3min，采用单管注浆两个搅拌桶轮流使用。采用基层和路基同时注浆加固方法，注浆压力控制在 0.5～1.0MPa，注浆量控制在 70～100kg/m2。注浆过程中需严密监控，如相邻钻孔发生串浆时应采用止浆塞将串浆的钻孔封堵后继续注浆，直到注浆孔达到要求后该孔停止注浆，若不能止浆，则停止注浆。注浆时对路表隆起量进行量测，注浆孔附近设置抬升监测点，路表单次抬升量超过1.5mm或累积抬升量超过3mm时，停止注浆。对局部基层松散的路段采用多次注浆，以保证路面的整体性得到完善，减少道路后期使用中的各种病害。

采用左右半幅路交替施工，分段分期对道路半幅道路进行封闭、开孔、注浆与养护，另外半幅路开放交通，保证该路段原有车辆能够顺利通行。待半幅路段施工结束后养护6h，即可开放交通，转向另外半幅路循环施工，整个路段施工工期为6d。

3 路段加固效果

3.1 无损检测

采用探地雷达对道路注浆前、注浆后进行无损检测，在注浆养护6h并开放交通一段时间后，对同一部位进行复测对比，发现注浆后道路波形平顺，即说明浆液的注入能够填充原路基中的空隙，胶结基层材料及路基土体，形成网络结石结构，加固效果较好。

3.2 弯沉检测

弯沉值是路面各结构层及土基的整体强度和刚度的重要指标，不仅反映路面各结构层整体抵抗变形的能力，而且与路面的使用状态有内在联系[5]。因此弯沉值是道路施工及使用过程中的重要检测指标，直接反映了路面的整体强度质量。为评定本工程中地聚合物注浆加固技术对道路承载能力、稳定性的改善效果，对该路段注浆加固前后的弯沉值进行了现场检测，道路全线每20m测一点，采用贝克曼梁法测各点的弯沉值，检测结果见图1。

图1 注浆加固前后道路弯沉值

由道路左右幅注浆加固前后各测试点弯沉值可以看出，注浆加固后，该路段左右幅弯沉值波动幅度较小，整体弯沉值显著下降，表明加固后道路均匀性明显提高，其基层整体稳定性及承载能力显著提高。