高压注浆技术在公路养护中的应用

胡瑞军

（山东省青州市交通运输局，山东 青州 262500）

0 引言

公路在长期的使用过程中由于降水量大、车流量多以及超载等原因导致地基与基层出现严重的病害，给人们的行车安全带来了严重的隐患。并且随着车流量的增加，传统的公路养护方式虽然能够在较短时间内使路面恢复正常，但是从长远来看，安全性不高，不能从根本上起到长期养护的作用，所以技术人员开始研究现代化的公路养护方式并取得了显著的成果。高压注浆技术在公路养护中的应用有效地改善了公路路面存在的问题，推动了交通运输行业的发展。

1 高压注浆技术概述

注浆法也被称为灌浆法，它是运用液压和电化等原理借助注浆管把浆液注入地层，浆液进入公路地基内部占据一定的空间，将土粒或者岩石缝间的水分和空气排出，在人工控制下注入的浆液会将原来疏松的土粒和裂痕黏成一个整体，从而形成一个更加坚固且防渗效果好的路基，进而起到加固地基、养护路面的作用。

对于当前公路地基存在的病害而言，首先，采用注浆技术将浆液注入到公路路基，可以在不破坏原有路面的基础上将松散或者开裂的材料凝结成一个整体，提高了地基的整体性，保证了公路地基的稳定性，增强了公路的承载能力。其次，浆液在进入地基之后可以与地基中的土相互作用发生化学反应，使得地基更加结实，从而达到稳定地基的作用。

大部分公路采用的是沥青混凝土路面，在对该种路面进行养护施工的过程当中，高压注浆是十分常用的技术，主要是先在沥青路面中利用钻孔装置来进行钻孔，然后是利用高压注浆装置以高压喷射的方式将改性水泥砂浆喷射到基层位置，对基层当中存在的孔洞进行有效填充，从而达到对基层强化的效果。由于应用高压注浆技术时并未建立相应的规范和标准，在实际的操作过程中仍然是仅依靠自身的经验，一旦施工的过程中出现不当行为，不仅不能发挥出加固基层的效果，还可能会造成沥青路面发生二次病害的情况。所以有必要对公路养护工作中对高压注浆技术应用的流程和要点进行分析，从而使得路面综合养护实力能够得到增强。

2 沥青路面病害以及原因

目前，最为常见的路面形式为沥青混凝土路面，其与传统的水泥混凝土路面相比，有着养护成本低、行驶平顺性强、弹塑性过渡、承载能力强等特点。大部分沥青混凝土路面采用的是半刚性基层结构形式，外部环境和车辆荷载所带来的影响，容易出现干缩性或者低温性裂缝，然后在荷载诱导的作用下会使得开裂状况传导至路面，导致路面表面发生开裂状况，甚至发生恶性循环，大幅度降低沥青路面的耐久性和综合承载能力。

2.1 路面裂缝

裂缝问题长期制约着公路建设和发展，也是缩短公路使用寿命的重要原因。一般情况下路面裂缝分为两种不同的形态，依次是纵向裂缝和横向裂缝两种。导致纵向裂缝的原因主要有两个：一个是由于施工技术原因所导致的地基和填土在横向上不均匀，再加上地面有水渗入到公路出现路面裂缝的问题；另一个是沥青面层和地基在车轮荷载作用下被破坏，导致公路地基出现裂缝。横向裂缝产生的原因则主要是气候和气温的变化或者纵向不均匀沉降所导致的。

2.2 坑槽

坑槽修补也分为两大类：一类出现在车流量大的地带，在表现上多为表面层遭到破坏，导致路面出现大量坑洞的原因主要是水破坏以及车辆不同程度的超载。当已经出现空洞的公路路面遇到降水，雨水会沿着坑洞进入沥青路面混凝土的空隙，车辆通行形成动水压力，导致沥青散落，从而产生坑洞。导致地面坑洞的原因有很多，其中最主要的原因与施工过程中压实程度有直接关系。另一类坑槽则分布范围较为广泛，不仅停留在行车道，而且可能分布在整个断面处，这种病害不仅停留在表面，而且会破坏地基。

2.3 唧浆

唧浆多发生在横缝处，尤其是在超车道上出现的较为频繁。造成唧浆现象原因有很多，其中最主要的是车辙引起的。先是由车辙引起细小的裂缝，然后在行车荷载和水的作用下，逐步发展成为网裂，并最终发展成为唧浆，唧浆是公路地基遭到破坏的初期表现，技术人员必须做好预防工作，及时修复唧浆。

3 注浆技术在公路养护中的应用

3.1 路基加固机理

高压注浆属于一种加固类型的技术，目前已经在公路养护当中得到了十分广泛的应用，主要针对的问题包括了软土地基处理、混凝土路面加固以及路面裂缝处理等。在实际的操作过程中，会将沥青混凝土面层的设计标准作为主要的质量控制指标，有着很强的科学性，十分适合应用在地基加固处治工作当中。高压注浆技术主要是通过钻孔将浆液注入到路基的土体当中，利用挤密或者渗透的方法来将其中的空气和水分排出，使得土体本身的孔隙减少，提升整体的强度。待浆液凝固后，就会使裂隙和土颗粒组合成为整体，具备更强的防渗性和稳定性，达到治理病害和空洞填充的效果，但同时也会受到浆液扩散情况、灌入量、渗透情况以及地层均匀性等因素的影响。压力注浆技术所建立的柱体可以作为基层桩基础，能够对路面结构提供支撑作用，通过加大压力来发挥出路基上抬的效果，可应用在桥头搭板脱空处理工作中。

3.2 注浆材料

注浆材料的好坏直接影响着公路路面养护的效果，注浆材料中包含的成分较多，主料是水泥、砂、黏土和助剂，助剂会影响浆液凝固的速度。需要注意的是，注浆材料中的助剂除了减水剂以外还有膨胀剂，膨胀剂具有提高注浆材料密实度的作用，可以防止施工中出现凝结时间过早的现象。随着公路养护技术的提升，注浆材料从过去以石灰和黏土为主再到后来的水泥—水玻璃浆液等，各种有机高分子材料也被广泛应用，总而言之，注浆材料必须具有高凝结性、适应性好等特点。

在公路养护作业中应用高压注浆技术要注意，所选用的注浆材料特性会直接决定注浆加固的质量，如果材料本身的性能不符合相关的要求，那么会对注浆材料拌和性能带来直接的影响，具体影响注浆性能的材料主要包括改性剂和水泥等。例如某市政公路注浆养护项目中，结合工程的特点来设定的材料配比，硅酸盐水泥强度等级为42.4，改性剂包括了膨胀剂和减水剂。传统的减水剂中包含了相应的分子活性剂，能够在对注浆水胶比的基础上实现注浆材料和易性的提升，从而减少耗水量，并对水泥的使用量进行控制。通过对膨胀剂进行应用，能够使得注浆材料密实性获得显著的提升，避免在注浆施工当中发生过早凝结的情况，利用膨胀剂的特性来弥补浆体干缩变形的情况，使得注浆的抗渗和防渗性能获得提升。在补强后期可利用膨胀剂的特点来对空洞进行有效的修复。

根据公路工程水泥及水泥混凝土试验规程中的要求，需要通过试验的方式来对注浆材料指标进行检测，为了合理控制砂浆水胶比和水泥用量，使得和易性能够满足施工的要求，需要在注浆中按照一定的比例来添加粉煤灰和减水剂，以此来控制材料的水胶比和用水量。为了能够对减水剂的影响进行定量分析，需要对其添加范围比例进行合理的设定，并控制比值。通过调查分析可以了解，通过加入减水剂能够对注浆流动性指标进行有效的改善，而减水剂的添加比例会在1.2% 的位置发生明显变化，如果比例低于1.2%，添加比例会和流动性成负相关关系，如果比例高于1.2%，则流动性会和添加比呈现出正相关的关系。

在高压注浆技术中，粉煤灰也是十分常见的一种添加剂，通过加入粉煤灰能够切实提升注浆材料和易性，有着十分明显的经济效果。通过试验可知，在注浆材料中加入不同比例的粉煤灰，添加量和施工流动性之间有着明确的定量关系，在实际的操作过程中应该注意控制水灰比，合理调整粉煤灰的添加比例。相比于水泥材料，加入粉煤灰材料后会有着更强的亲水性，另外粉煤灰所具备的耐久性和胶凝特性也能够实现对混凝土材料造价的动态控制，十分适合应用在大规模的公路养护作业中。

3.3 施工工艺

传统的注浆施工处理技术中大部分的注浆材料被遗留在路面基层和中间层，无法起到公路养护的作用，为了提高处理结果，技术人员必须严格按照施工工艺和相关的技术要求开展作业，加强对每个环节的施工控制。注浆施工工艺主要包括测量定位—成孔—安放注浆管及孔口封堵—搅浆—注浆—封孔流程。

测定位置目的是判断地基出现问题的位置，从而根据地基条件和路面条件确定注浆的位置和方法，比如使用矩形或者梅花形布置。成孔主要是让注浆管通入地基，为后续注浆做准备，成孔一般是采用钻探方式进行。搅浆主要是为了将浆液充分混合，保障浆液的均匀性，防止后续公路出现横向或者纵向裂缝。注浆结束后技术人员要及时将浆孔封堵，以免被雨水等冲蚀，影响注浆效果。

3.4 施工准备

注浆设备有很多，其中包含灰浆搅拌机、液压注浆器、液压钻机以及沉管设备等，首先，施工人员在正式开工前要反复检测，保障各个设备正常运转。其次，在使用注浆材料之前要对其做试验，控制注浆材料配比，满足公路养护需求。最后，施工人员需要确定注浆压力以及各个技术参数，其中注浆压力一般为1.0～1.5MPa，在注浆过程中必须遵循先边缘后中央的方式进行，并且在边缘注浆中注浆压力不能过大。

要明确高压注浆的具体范围，具体可采用弯沉测定的方法或者人工观测的方法来明确这一事项，所谓人工观测法就是利用肉眼来对裂缝、接缝以及不均匀沉降等问题进行判断、分析，并找出造成这些问题的原因。比如在公路上经过重型车辆时，能够感觉到出现了混凝土板位移，或者雨后出现唧泥现象，这时可以认定为是脱空现象。沥青混凝土里面出现横向裂缝，并发生坑槽或者车辙的现象，需要及时对其进行处理。所谓弯沉测定的方法是指桥头搭板板角弯沉超过某一个数值后可以被认为是脱空，一般会选择横缝或者纵缝的附近点位来进行弯沉值的测量。

3.5 钻机就位及布孔

在完成施工准备之后，搅拌机进入施工现场，技术人员做好调试工作，确定搅拌机转速、压力正确。钻头要对准桩位中心，双向调平钻杆，最后精确调平，垂直度误差控制在1% 以内，对中误差小于5cm。在此次公路养护工程中，单层布孔孔间间距是2m，布3排孔，双车道同时加固排距为1.3m。

在布设灌浆孔位时，应该结合裂缝情况、灌浆机械设备以及混凝土板面的尺寸等因素，会将灌浆的距离控制在1.6m 左右，孔深为45～90cm，如果因为排水管道渗漏而发生了地基下沉的情况，那么应该确保深度超过埋置管道的深度。所采用的灌浆顺序应该由沉降量最大的位置首先进行，具体采取由大到小和由远及近的顺序。同时，要结合地基沉降损坏或者脱空情况来进行灌浆压力的控制。一般会将压力控制在0.1～0.5MPa 范围内，如果灌浆深度超过了2m 则要将压力控制在1～4MPa 之间，当浆液从接缝位置溢出时可认定为注浆完成，这时应该停止注浆的工作，并停留几分钟后进行下一个位置的作业。

3.6 钻孔与清孔

在此次钻孔中采用了梅花形钻孔技术，技术人员要采用从中间向四周扩散施工的方式开展工作，借助液压钻孔机钻孔，基层注浆钻孔深度为0.9m，土基注浆钻孔深度为1.2m，钻孔结束后用电钻机进行清孔。

3.7 注浆

浆液配比为水泥与水玻璃的配比为100∶5，水灰比为0.60～1.55 之间，搅拌的时间控制在3～5min 之间，充分搅拌使其形成均匀的浆液。搅拌结束后技术人员将其装入注浆管中，沿着提前打好的钻孔注入地基破坏处，注浆要逐排逐孔进行，并安排自下而上的顺序，不可漏注或少注，在注浆中要随时关注注浆的压力，如果压力不大可以增加注浆量。一般情况下，终止注浆的条件是注入土层的固体材料≥100kg/m，并且注浆压力达到0.1MPa。

3.8 封孔

当注浆结束后，技术人员应该在第一时间将钻孔封堵，避免临近钻孔注浆时注浆材料溢出。

3.9 注浆结果测验

在完成整个注浆过程之后，为了保障注浆技术对公路养护的有效性，技术人员必须加强对其的检验，比如对注浆前后路面结构的路面弯沉、沥青层底拉应变和土基顶面压应变等进行测试，确保高压注浆技术的安全性。

4 结语

随着我国交通运输行业的发展，高压注浆技术被广泛地应用到公路养护工作中，技术人员通过对不同施工环节进行参数控制，充分发挥了高压注浆技术的优势。相信在现代养护技术的推动下，我国公路路面的使用寿命将会得到延长，承载力也会得到提升。