微裂注浆加固技术在市政道路改造工程中的应用研究

黄勇

摘要：文章以某市政道路改造工程为背景，针对旧路面加固过程中遇到的病害问题，提出微裂注浆加固处治方案，并对该技术方案的施工工艺、流程及加固效果进行了分析。结果表明：微裂注浆加固能有效解决旧水泥混凝土路面产生的裂缝、断裂板、沉陷、坑洞等结构性病害;微裂注浆后板块弯沉下降了43.8%，其工程应用效果良好;微裂注浆加固的施工周期较短，对交通通行影响较小，适合于市政道路中旧水泥混凝土路面改造工程。

关键词：微裂注浆加固;市政道路;水泥混凝土路面;地聚合物;弯沉

0 引言

水泥混凝土路面是市政道路中比较常见的路面结构形式，其设计年限一般为30年，但随着路面使用年限的增长，水泥混凝土路面会频繁受到行车荷载、温度、雨水等因素的作用，以致产生了不同程度的病害，特别是层间冲刷、坑洞、裂缝、唧泥、脱空等病害大量存在，给道路行车安全及使用寿命造成严重影响[1-3]。

目前，旧水泥混凝土路面的改造方式主要可分为破碎再生与修复加固。其中破碎再生方式施工成本较高、工期较长，且对交通通行、自然环境和资源的影响较大;而修复加固方式的施工周期则较短，可以最大程度降低施工对交通通行和环境的影响，同时具有节能减排的优点[4-5]。微裂注浆加固能有效减少对胶凝材料的需求，环境污染小且施工成本低，是一种新型的旧水泥混凝土路面修复加固方式[6-8]。本文以某市政道路改造工程为实例，分别对旧水泥混凝土路面微裂注浆加固的施工工艺、流程以及应用效果进行了分析，以期为同类市政道路改造工程的施工提供借鉴和参考。

1 微裂注浆加固技术

目前，国内市政道路旧水泥混凝土路面的破碎施工方法一般采用碎石化和打裂压稳。其中，碎石化施工对水泥混凝土路面强度损失的影响比较严重，且会产生车辙、沉陷等病害，但能有效控制沥青加铺层产生反射裂缝;打裂压稳施工对路面的强度损失影响比较小，但无法全部消除路面板底脱空病害，同时打裂压稳产生的混凝土板块均较大，使得沥青加铺层容易出现反射裂缝。而微裂注浆加固则结合了上述两种方法的优点，同时消除了各自缺陷。该方法首先通过专用的微裂式破碎设备对旧水泥面板进行破碎与压稳，可使破碎后的旧水泥路面呈现出“裂而不碎，稳而不平”的状[JP+1]态，然后依照逐板检测结果对水泥混凝土路面结构的薄弱部位进行注浆加固处理。旧水泥混凝土路面采用微裂注浆加固处理后，其承载能力得到了明显的提高，可作为路面非开挖结构的永久性基础。

2 工程实例

2.1 工程概况

某市政道路线全长为21.6 km，路幅宽度为22.5 m，设计时速为60 km/h，车道设计为双向四车道。原路面结构为20 cm水泥石灰稳定土+20 cm水泥稳定碎石+25 cm C35水泥混凝土板。随着通车年限及交通流量的增加，该道路的部分路段路面产生了裂缝、断裂板、沉陷、坑洞及接缝处唧浆、唧泥等结构性病害，给道路运营与行车安全造成严重影响，故需对原道路进行提升改造。通过对实际路况进行调查，确定旧水泥混凝土路面中存在近60%的路段需采取微裂注浆加固进行处治。

2.2 施工工艺及流程

依据旧水泥混凝土路面的病害特点以及相关规程，选用66 KJ的破碎再生设备对施工区域内的路面板块进行微裂式破碎。其施工工艺流程如图1所示。

（1）微裂式破碎

在施工准备工作完成后，将施工路段的旧水泥路面板块采用专用的破碎设备进行微裂式破碎，其中每块水泥混凝土板均设有6列夯击点，各夯击点间距控制在15～20 cm之间，每点夯击1次。微裂破碎施工中采用满夯的夯击方式，首先从板中开始夯击，再依次向路幅两侧进行打裂。微裂破碎后旧水泥混凝土板块的表面如图2所示。

在微裂破碎施工过程中，锤体下落高度与单点位夯击次数根据面板开裂块度和凹槽深度确定，其中凹槽深度应≤30 mm，面板开裂块度应控制在0.0～0.04 m2范围内，同时各面板的4角处均应进行夯实。如面板开裂块度和凹槽深度均没有达到要求时，则由裂缝开裂宽度确定，且宽度应≤1 mm。

（2）路面压稳及检测

在微裂破碎完成后，将路面碎块进行清扫，再开放交通自然碾压一周左右，待所有混凝土板块均达到平稳后开始进行FWD动态弯沉检测。如板块弯沉值不合格则辅以探地雷达进行检测，同时通过检测结果确定板块结构病害特征及注浆补强位置。经过微裂破碎后，需将开裂不规则的旧水泥混凝土路面进行多次压稳处理，并测量每次压稳后的沉降值。若相邻两次压稳沉降值<5 mm，可停止压实，即旧水泥混凝土路面达到压稳施工要求。

（3）注浆加固

通过动态弯沉检测结果判断出需要注浆加固的水泥混凝土板块，本工程中设计弯沉值为37.3（0.01 mm）。如板块板角的弯沉超过设计值时，则应采取地聚合物注浆加固措施。不同类型的地聚合物注浆材料性能指标如表1所示。根据检测结果可知，路段中地聚合物注漿加固处治的板块占比达到了20.5%。其施工流程大致为：①注浆孔布置、钻孔及清理;②制浆、注浆、拔管与封注浆孔;③注浆养生、检测及验收。板块注浆养生5 h后，再次针对注浆板块进行动态弯沉检测，若不合格则需二次注浆。

（4）接缝处补强

在旧水泥混凝土板块注浆加固完成后，清理板块缝间泥沙，再将高强纤维布粘贴于各板块间的接缝处，以增强路面加铺层的强度、抗裂性及延性。

2.3 微裂注浆加固效果分析

弯沉值是评价微裂注浆加固质量效果的重要指标。本文以微裂注浆加固处治路段中K12+100～K12+240段的旧水泥混凝土板块为例，其注浆加固前后的板块弯沉检测结果如表2、图3所示。

该市政道路改造路面的加铺结构层厚度设计为12 cm，根据反演计算弯沉值，确定出微裂注浆加固后的路面弯沉值需≤42（0.01 mm）即可满足设计技术要求。由表2、图3可知，在微裂注浆加固前各测点的弯沉平均值为53.0（0.01 mm），而微裂注浆加固后各测点的弯沉平均值则为29.8（0.01 mm），较微裂注浆前下降了43.8%。通过以设计弯沉值≤37.3（0.01 mm）作为微裂注浆后的质量衡量指标，可知微裂注浆加固处治路段中仅有少数测点的动态弯沉检测不满足要求，需采取二次注浆加固处理，其余测点的弯沉检测均达到合格标准，说明微裂注浆加固应用效果良好。

3 结语

微裂注浆加固技术在市政道路改造工程中的应用结果表明，该项技术可增强加铺路面的强度、抗裂性及延性等性能，值得大规模在旧水泥混凝土路面改造工程中推广应用：

（1）旧水泥混凝土路面如产生裂缝、断裂板、沉陷、坑洞等结构性病害，可采取微裂注浆方式进行加固。

（2）旧水泥混凝土路面微裂破碎后可通过开放交通进行自然压稳，同时采取地聚合物注浆加固措施，可利于提高原路面强度。

（3）微裂注浆加固的施工周期较短，对交通通行影响较小，适合于市政道路旧水泥混凝土路面改造工程。

参考文献：

[1]刘金福.“白改黑”路面改造中共振破碎施工工艺研究[J].公路工程，2014，39（1）：160-164.

[2]姜献东.旧水泥路面共振碎石化技术的应用[J].筑路机械与施工机械化，2017，34（8）：98-101.

[3]徐胜堂，李文杰.微裂破碎水泥混凝土路面加铺层结构设计研究[J].河南科技，2019（13）：124-128.

[4]敬庭智，刘朝江.碎石化的旧水泥路面上水泥混凝土加铺层应力分析和开裂预估[J].公路工程，2017，42（6）：213-218.

[5]宋俊伟.旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生技术与工程应用研究[J].公路交通科技（应用技术版），2016，12（4）：73-74.

[6]吴超凡，方德铭，张培旭.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[J].福建交通科技，2017（5）：9-12.

[7]张 丰.微裂式破碎技术在水泥混凝土路面改造中的应用研究[D].西安：长安大学，2017.

[8]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），2014，10（9）：143-144.

作者简介：黄 勇（1984—），工程师，主要从事高速公路、市政道路、港口码头与物流园区项目的建设前期规划及项目建设管理、运营维护管理等工作。

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