沥青路面半刚性基层预防性补强关键技术

曹春生

（1.湖北交投智能检测股份有限公司，湖北 武汉 430000；2.湖北省公路工程咨询监理中心，湖北 武汉 430000）

一、引言

高速公路路面主要为沥青混凝土结构形式，其中基层为公路的基础结构，主要起到承载车辆荷载及分散压力的作用。然而在长期车辆荷载和外界环境的影响下，基层会出现一系列病害问题，降低了公路的整体稳定性和结构强度。在高速公路半刚性基层预防性补强设计中，高聚物注浆施工技术可有效填充基层内的空隙，结合高聚物自身的膨胀特性，将基层内松散部位进行挤压夯实，具有一定的实用性。本文为研究高速公路中半刚性基层预防性补强技术，采用了高聚物注浆技术进行基层处理，并对高聚物注浆施工技术原理和要点进行研究，在具体工程中应用。

二、高聚物注浆工艺研究

（一）高聚物注浆工艺原理

高聚物注浆原理主要是采用专门的设备向公路内结构中注入各不同组分的高聚物材料，一定时间后注入的高聚物自身会产生化学反应，其膨胀性变大后逐渐变为泡沫状的固体结构，将公路结构内的大小空隙填满，并将结构内松散的基层结构挤压夯实，提升公路结构的完整性和稳定性。高聚物注浆施工补强原理可达到快速修补的效果，且无需进行开挖公路，可有效处治路面微创病害。

（二）高聚物注浆材料特点

1.膨胀性

膨胀性是高聚物注浆材料的主要特点之一，在施工过程中采用的高聚物注浆材料通常含两组分，正式施工前分别存放两组分，施工时则需要充分混合两组分，这两组分在充分混合后会产生化学反应并迅速膨胀，其体积变大数倍后形成泡沫结构。由于高聚物注浆材料独有的膨胀性，能有效填充半刚性基层中的空隙，挤压夯实各松散部位。值得注意的是，需要严格挑选高聚物的种类，由于不同高聚物的膨胀大小和方向不同，所以应结合工程项目实际情况选择合适的高聚物。

2.化学特性

通常高聚物注浆材料不会与其他溶剂相溶，难以受到酸碱腐蚀，自身具有一定的抗干扰能力。同时高聚物材料通过化学反应所形成的固体结实且具备高弹性。缺点是高聚物材料容易被紫外线侵蚀，不宜受长时间的外界阳光照射，否则会使得高聚物材料发生质变，所以在储存和使用高聚物注浆材料时，应禁止在强光下操作，保证其性能充分发挥作用。

（三）高聚物注浆施工特点

1.密度小

高聚物注浆材料自身具有密度小的物理特性，仅为水泥混凝土材料密度的1/8左右，当高聚物注浆材料形成稳固结构后不易变形，可极大提升半刚性基层强度，抵抗外力荷载，延长路面使用寿命。

2.施工速度快

高聚物注浆材料自身化学反应较快，能够保障施工速度，可短时间实现半刚性基层的预防性补强，缩短交通管制时间。

3.膨胀性好

通常高聚物注浆材料含有两组分，在膨胀作用后自身扩大了数十倍，体积扩充作用对半刚性基层周围松散部位进行挤压，充分填补半刚性基层空隙。

4.损坏小

高聚物注浆材料进行半刚性基层预防性补强时，在原公路上设置几个注浆孔即可，不会对原公路造成大面积的损坏。

5.防渗性能好

高聚物注浆材料具有良好的防渗性能，可较好地预防路面积水渗透进公路内部结构，达到保护路面的作用。

6.受环境影响小

由于高聚物注浆材料不易受到外界的影响，其稳定性较高，不易产生变质、变形，并具有环保性。

三、工程实例

（一）工程概况

某高速公路全线长136.45km，路面为沥青混凝土结构，按照高等级公路修建。投入运营已有数年，由于该公路所处区域为城市轨道交通，在外界环境及行车荷载的长期影响下，原路面存在较多不同程度的病害问题，经研究，决定采用高聚物注浆技术处理该高速公路半刚性基层。

（二）高聚物注浆施工工艺

1.施工准备

结合实际施工需要合理控制施工负责人员、钻孔人员、注浆人员、养护维修人员、检测人员等技术人员人数，并要求各技术人员持证上岗。施工前，准备各项注浆设备，如钻孔机、直尺、吹风机、落锤式弯沉仪等。施工技术人员对施工路段进行合理引导，并与当地的交警和路政进行协调联动，统一指挥。

2.注浆前路况调查

本文该项目采用落锤式弯沉仪FWD监测注浆情况，在与行车道边缘处相距0.625m处，每20m的间隔距离选定一个检测点，对病害进行检查处理，并采用标识标定。

3.注浆前检测

由于公路结构中基层处于面层的下面，起到承担和分散行车荷载的作用，往往无法通过目测法来直接检测基层的病害问题，所以基层病害具有一定的潜伏性，本文采用落锤式弯沉仪FWD监测试验路段基层病害，得到该公路路面结构的强度较低，需要进行及时补强。

4.注浆孔布置

本文选用满堂布置的方式进行半刚性预防性补强；当存在裂缝时，选用沿裂缝布置的方式进行注浆孔布置，在裂缝的两侧设置注浆孔；当发生唧泥点情况时，应按照唧泥点来布置注浆孔。

5.钻孔注浆

为保证钻杆垂直钻孔，清理干净钻杆底部的淤泥，保障注浆效果。注浆过程中采用夹具固定注射帽和注射枪，控制好注浆时间，出现反压后即可完成注浆，静压20s后将注射帽和注射枪分离。为了防止雨水侵蚀路面，保证路面完整，可采用热沥青胶结料灌缝注浆孔，注浆孔完全封住后，及时清理路面。

（三）质量检测

高聚物注浆施工可以有效的对半刚性基层进行预防性补强，注浆完毕后不会抬升路面，保证路面的完整度。采用落锤式弯沉仪FWD对该高速公路注浆前后的路况进行实地调查，对比注浆前后弯沉值变化情况。结果表明，注浆完成后对应的弯沉值与注浆前相比有大幅度的降低，表明注浆后路面的结构强度有显著提高，路面承载能力得到有效提升。

四、结语

高聚物注浆施工原理为向公路内结构中注入各不同组分的高聚物材料，通过高聚物自身产生的化学反应，膨胀变大后逐渐变为的泡沫状固体结构来将公路结构内的大小空隙填满，并将结构内松散的基层结构挤压夯实，以提升公路结构的完整性和稳定性，本文研究了高聚物注浆施工工艺，通过对比分析试验路段注浆前后弯沉值，得到高聚物注浆施工可有效提高基层稳定性和路面结构强度，具有一定的可行性和实用性。