基于探地雷达识别的非开挖注浆施工效果研究

梁嘉浩 LIANG Jia-hao

（黑龙江省公投中路交通科技有限公司，哈尔滨 150000）

0 引言

随着使用时间的增加，公路沥青路面的内部病害问题日益严重。由于半刚性基层无机结合料稳定材料本身的特性、实际施工时的施工工艺与施工温度、行车荷载以及气候等因素，使基层的材料性能与力学强度都大幅下降，进而导致沥青路面出现裂缝、车辙、坑槽等病害，对行车安全性与舒适性造成极大影响[1]。所以要对半刚性基层进行养护处理，阻止病害的持续发展。

在养护施工中已广泛采用探地雷达这种无损检测的手段，其原理是不同物质的相对介电常数不同，导致探地雷达发射的电磁波遇到不同物质时的反射速度也不同，因此可以通过此种方式对半刚性基层进行雷达探测，以判断沥青路面内部病害情况。同时在现场进行雷达识别后，还可对图像进行深度处理，更细致的判断病害所在的位置，具有探测密度高、信息量大、工作效率高等优点[2]。采用探地雷达识别可对非开挖微创注浆施工工艺提供前期准备，针对病害位置制定合理的施工方案，并对注浆施工后的半刚性基层结构变化进行识别，真实客观的对注浆施工效果进行评价[3]，对于处治半刚性基层病害具有重要意义。

1 研究背景

某高速公路工程为半刚性基层沥青路面，原设计为一级公路，2008 年在建设期直接扩建为高速公路，于2010年正式交工通车，采用双向四车道高速公路标准建设。由于通车时间较长，交通量总体呈逐年快速增长趋势，导致该路段路面出现大量裂缝病害，因此需要针对该路段出现的裂缝病害采取合理的养护方式。

本研究首先采用施工设计图与人工调研相结合的方式对封闭路段进行随机考察，接着采用探地雷达设备对裂缝病害位置进行检测，并对检测位置进行取芯验证。最终根据考察与调研结果，选取了该路段中3 公里长作为试验路开展非开挖微创注浆施工（该路段横向裂缝较多较宽，部分横向裂缝贯穿半幅公路，层间脱空与基层松散问题非常严重。采用非开挖微创注浆施工技术可有效处治路面基层裂缝病害与路基松散脱空病害）。

2 试验

2.1 前期准备

开展微创注浆施工前，采用人工考察与探地雷达识别的方式对路段进行路况病害检测，来判断路段是否可以采用非开挖微创注浆施工、于何位置开展非开挖微创注浆施工以及采用何种方案进行非开挖微创注浆施工。

采用人工的方式对路段病害进行随机考察调研并进行观察分析，裂缝情况如图1 所示。

图1 裂缝走势图

采用手持探地雷达与钻取芯样的方式对路段横向裂缝进行检测，检测结果如图2 和图3 所示。

图2 施工前探地雷达检测识别图

图3 施工前取芯图

经过人工调研、探地雷达识别以及取芯验证检测后，结合原路段结构层位设计，合理制定布孔方法，进而布置非开挖微创注浆施工方案。

2.2 布孔方法

注浆工艺利用注浆设备将混合浆液注入到路面基层中，起到粘接加固基层的目的。在实际应用中，由于打孔位置与打孔深度等因素导致注浆浆液无法注入到位，会出现浆液流向他处的情况，无法起到粘接面层与基层的作用，影响微创注浆施工效果，不利于处治公路基层病害，因此需要提出一种基层微创注浆的布孔方法。首先采用探地雷达对路段横向裂缝进行识别与检测，确定横向裂缝的起点、走向、长度和终点；接下来根据该路段的结构信息，依据我司编制的发明专利《一种基层微创注浆的布孔方法》，确定施工路段的布孔参数。

具体的布孔方案为沿横向裂缝走向自起点至终点采用“一”字型的深孔、浅孔交替分布形式，深孔的孔深d 深孔为35cm、浅孔的孔深d 浅孔为22cm、深孔的堵头埋深为16cm、浅孔的堵头埋深为8cm、深孔与浅孔的孔距为35cm。

2.3 非开挖微创注浆施工

在开展针对半刚性基层裂缝的微创注浆施工时，首先要确定布孔位置，然后开展钻孔、清孔、检查、预埋注浆堵头、微创注浆施工、封孔、清扫路表等工作，施工工艺流程如图4 所示。

图4 非开挖微创注浆施工工艺流程图

2.4 施工效果检测

在微创注浆施工结束后，对注浆试验路段进行探地雷达识别检测与取芯验证，如图5 所示。

图5 注浆施工前后探地雷达识别图像对比图

由图分析微创注浆施工前与施工后的雷达图像对比可知，mark 点（白线处）处于裂缝处，红框内注浆前裂缝处及裂缝周边隐形次生病害（松散、层间不良）信号较强；注浆后红框内裂缝处及裂缝周边隐形次生病害（松散、层间不良）信号明显变弱，非开挖微创注浆对裂缝处及裂缝周边隐形次生病害处置有一定的效果。

由图6 可见，经过非开挖微创注浆施工后，芯样中的裂缝空隙已经被固化后的浆液填充饱满，结构松散处固结完整，脱空处受浆液的粘接作用粘接十分牢固，半刚性基层沥青路面内部病害整体性修复效果显著。注浆后路面平整度较好，小于等于5mm。

图6 施工后芯样图

3 结论

①探地雷达应用于公路病害检测，具有检测速度快、识别精度高、检测费用低等优点，可有效识别判断道路病害的类型与层位。

②经过探地雷达的检测与识别，可对该路段的横向裂缝有清晰地认知，从而对制定微创注浆施工中的布孔方案具有指导性作用，合理布孔。

③通过对比分析注浆施工前后的雷达图像，并结合取芯验证的方式，可以得到微创注浆施工效果优异的结论，裂缝处及隐形病害都被浆液填充饱满，并粘接结构松散处。说明探地雷达的使用可对微创注浆施工做出较好的指导作用，并可在不破坏路面结构的情况下对注浆施工效果进行检验。

④基于探地雷达识别的微创注浆施工工艺可有效处治该路段的基层横向裂缝病害，对以后开展相似路段的微创注浆施工养护方式具有借鉴意义。