普通干线公路沥青路面养护中高压注浆技术应用研究

王锋

（甘肃省嘉峪关公路事业发展中心，甘肃嘉峪关 735100）

0 引言

近年来，随着我国公路交通的快速发展，人们对公路沥青路面的质量要求也在不断提高，而沥青路面的质量直接关系着公路的使用寿命和行车安全。因此，如何有效进行沥青路面养护、确保其质量和安全，成为当今公路工程领域的重要研究方向。高压注浆技术是一种重要的沥青路面养护方法,主要是通过向路面的破坏区域注入浆料，达到改善地基性质、修复路面破损和预防破损扩大的目的。由于其优良的修复效果和显著的经济效益，在沥青路面养护中的应用越来越广泛。

1 高压注浆技术概述

高压注浆技术是一种针对沥青路面破损部位的快速、高效、经济和环保的养护方法，对于提高公路承载能力和延长其使用寿命具有重要意义。其原理是利用高压设备将特定的浆料注入路面破损部位，使浆料充分渗透和固化，从而达到修复路面、提高承载能力和防止破损扩大的目的[1]。

在该技术应用中，首先需要对路面破损部位进行清理和修整，以确保浆料能够完全填满空洞和裂缝；其次，将特定的浆料利用高压设备注入路面破损部位，浆料通常由水泥、砂子、填料等混合而成，其成分和配合比可以根据不同的使用环境进行调整；最后，在高压力的作用下，浆料渗透到深层的空洞和裂缝中并牢固黏合，达到修复路面的目的。注浆过程不需要拆除或更换原有路面，因此不会对公路交通造成影响，同时还能节省养护费用和时间。

2 高压注浆技术应用于沥青路面养护的优点

高压注浆技术是沥青路面养护中的一种高效、经济和环保的方法。其主要优点包括修复效果显著、施工周期短、降低成本和环境友好等方面。

一是修复效果显著。高压注浆技术利用高压设备使浆料充分渗透到路面损坏部位，填补空洞和裂缝，修复效果显著；同时，可以提高路面的承载能力和整体稳定性[2]。

二是施工周期短。传统的路面养护方法往往需要破坏原有路面结构，施工周期较长；而高压注浆技术则可以在不破坏原有路面的情况下进行修复，施工周期短，可以快速恢复交通，降低施工对交通的影响。

三是降低成本。传统的路面养护方法需要大量的人力、物力和财力，而高压注浆技术一方面无须破坏原有路面，降低施工成本；另一方面可以提高公路使用性能，降低频繁养护的需求，节省养护成本。

四是环境友好。传统的路面养护方法往往需要消耗大量的原材料和能源，同时还会产生大量的废弃物和CO2排放，对环境造成一定影响。而高压注浆技术在施工过程中产生的废料较少，减少对环境的影响，符合节能环保的理念。

3 高压注浆技术在普通干线公路沥青路面养护中的应用实践

为了进一步验证高压注浆技术应用于沥青路面养护的优点，本文选取某地区普通干线公路沥青路面养护项目进行分析。

3.1 案例背景

该项目为某普通干线公路，路面投入使用已达10年，存在多处裂缝、坑槽、唧浆等病害。

裂缝形态主要分为纵向裂缝和横向裂缝两种，均会对车辆行驶、交通安全和公路使用寿命产生不利影响。纵向裂缝是指沿着车辆行驶方向出现的裂缝，其产生原因如下：一方面，由于施工技术不当，地基和填土在横向上不均匀，加之地面水渗入导致路面出现纵向裂缝；另一方面，沥青面层和地基在车辆荷载、材料老化变形等因素的影响下出现纵向裂缝。横向裂缝是指与车辆行驶方向垂直的裂缝，其产生原因主要有气候变化和纵向不均匀沉降两个方面。气候变化会导致路面温度变化，而温度变化过大或过快则会导致路面产生应力，从而形成横向裂缝；此外，公路纵向沉降不均匀，会导致路面结构层断裂而产生横向裂缝[3]。

形成路面坑槽的主要原因可以分为两类：一类是车流量大和超载所致。车辆荷载作用对路面造成的压力较大，加之水分的侵蚀会加速路面的破坏，从而导致坑槽产生；此外，随着公路投入使用的时间不断增长，路面沥青材料老化，出现龟裂和脱落，也会加速坑槽的形成。另一类是路面结构变形和地基沉降所致。路面结构变形往往是路面材料老化、变形或施工质量不良等原因导致的；而地基沉降则往往是地基土质强度不足、地下水位变化、地震等因素引起的。

唧浆是一种常见的公路路面破损形式，是指沥青路面表面出现波浪状或鱼鳞状的脱粒、起砂现象，路面变得粗糙不平，严重影响行车安全和公路使用性能。唧浆病害的成因主要包含材料问题、施工工艺问题、环境因素和交通荷载四个方面。

第一，在沥青路面的建设中，沥青混合料的配合比、沥青的质量稳定性和粒径分布等都会对公路使用性能产生影响。若沥青混合料的配合比不合理，过多或过少的沥青含量都会导致路面强度不足或过度软化，容易出现唧浆病害。

第二，在沥青路面的施工过程中，施工温度的控制是十分关键的。过高的施工温度会导致沥青混合料过度流动，致使路面表面容易出现唧浆病害；而过低的施工温度则会使沥青混合料凝固不良，路面抗剪强度不足，同样容易发生唧浆病害。

第三，气候条件是一个重要的环境因素。高温、高湿和强烈的日照都会加速沥青的老化和软化，导致路面出现唧浆病害。高温会使沥青的黏度降低，容易发生流动和脱粒现象；高湿会使沥青混合料中的水分增加，降低混合料的黏结性；而强烈的日照会使路面表面温度升高，进一步加剧沥青的软化和流动性，加速唧浆病害的形成。

第四，交通荷载也是一个重要的影响因素，频繁的车辆荷载作用会使路面产生错位，加速沥青混合料的变形和破坏，进而引发唧浆病害。

3.2 高压注浆技术的施工流程

3.2.1 材料准备

高压注浆技术应用中，水泥是最主要的施工材料。该项目设计采用42.5 级普通硅酸盐水泥，其较高的早期强度和较好的耐久性，能够满足注浆加固的要求，其性能指标如表1 所示。

表1 42.5 级普通硅酸盐水泥性能指标

在注浆材料的配比中，还需要添加一定比例的改性剂，以优化注浆材料的施工和易性，降低耗水量，控制水泥使用量。常用的改性剂主要有减水剂和膨胀剂。减水剂类型与混凝土拌和过程中使用的减水剂类型一致，在传统的减水剂中添加一定比例的分子活性剂，能够在控制注浆水胶比的前提下优化注浆材料的施工和易性[4]。减水剂可以大幅度降低水泥用量，减少能源消耗，提高施工效率，同时对注浆材料的流动性和抗裂性等性能有较好的改善作用。减水剂性能如表2 所示。

表2 减水剂性能

粉煤灰在高压注浆技术应用中是一种非常重要的添加剂。一方面，粉煤灰具有很强的亲水性，意味着加入粉煤灰后的注浆材料能更好地与水结合，增强材料的流动性，有利于注浆操作；另一方面，粉煤灰具有很好的耐久性和胶凝性，意味着其可以增强注浆材料的结构强度和耐久性，从而提升注浆修复或加固效果。虽然粉煤灰的优点明显，但在使用时也需要注意控制其添加量和质量。如果添加量过多，可能降低注浆材料的稳定性；如果质量不过关，可能影响注浆材料的强度和耐久性。因此，在实际操作中，需要根据工程需求和材料性质，精确控制水灰比和粉煤灰添加比例，以确保注浆材料的性能和质量合格。在注浆材料的配比中，需要根据工程特点和具体要求制订合理的配合比方案，同时严格控制注浆压力、注浆速度、注浆量等施工参数，确保注浆加固质量符合要求。

3.2.2 钻机就位及布孔

在灌浆施工前，钻机就位及布孔等准备工作是非常重要的，其将直接影响整个施工过程的质量和效率。在选择钻机位置时，需要考虑施工现场的地形和空间限制，以确保钻机能够稳定地放置并具备足够的操作空间。钻机应远离地下管线、电缆和其他障碍物，以避免施工过程中出现安全事故、设备损坏等意外事件。在布孔前，必须仔细测量和标记孔洞位置，以确保钻孔的准确性和一致性。需要根据设计要求和工程图纸确定孔洞的数量、位置和深度。此外，还需要考虑孔洞的间距和排列方式，以满足灌浆的均匀性要求和整体强度要求。布孔完成后，需要选择合适的钻头和刀具，并根据孔洞的尺寸和地质条件对钻机进行调整。在实际施工中，操作人员需要具备专业的技能和丰富的经验，以确保钻孔作业的质量和效率。同时，需要根据地质情况调整钻机的进给速度和旋转速度，以避免钻孔偏移、堵塞或其他问题[5]。

3.2.3 破损部位预处理

在进行破损部位的修复前，需要进行预处理。首先清除附着在破损面上的杂物和脱落的碎片；然后对破损部位进行打磨，以利于修复材料的密贴附着。对于较大的破损部位，需要进行扩缝处理，以增强修复效果，避免破损部位再度开裂。

3.2.4 浆料搅拌

混合并搅拌水泥、减水剂、粉煤灰、助剂等原材料制成浆料，是高压注浆技术应用的重要环节。在搅拌过程中，需要充分混合原材料，以制成材质均匀、性能稳定的浆料。搅拌机的转速和工作时间需要根据原材料的种类和配比进行调整，以保证搅拌效果和浆料质量。在搅拌过程中，应逐步加入原材料，同时加水混合，以避免发生结块、起泡等现象。搅拌时间需要根据具体情况进行控制，一般情况下，为了保证浆料的充分混合和均匀性，搅拌时间应控制在5～10min。此外，还需要注意搅拌机的日常清洗和保养，以确保搅拌作业顺利进行。

3.2.5 高压注浆

在搅拌结束后，将混合好的浆料装入注浆管，通过预设的钻孔分步分孔进行注浆。操作时应从底部开始，向上逐级注入，以确保浆料均匀分布，同时可以避免漏注或少注的情况。同时，还需要密切关注注浆压力，根据工程需求调整注浆量，确保充分填充和渗透。一般而言，当注入土层的固体材料达到100kg/m3、注浆压力达到0.1MPa 时，可视为注浆结束。完成后需进行试验检测，以保证注浆质量合格。

3.2.6 封孔

封孔是高压注浆技术应用的重要环节，能够防止注浆材料从钻孔中溢出。在封孔时，需要使用专用的封孔材料或者水泥砂浆等常规材料进行封堵，确保材料充分填充钻孔，封堵严密，防止水和杂物进入路面裂缝，从而提高公路的使用性能[6]。同时，在封孔过程中需注意封堵的及时性和完整性，以确保注浆效果的稳定和可靠。

3.2.7 注浆结果检测

公路注浆养护施工完成后进行的强度试验结果如表3 所示。试验结果表明，经过3d 和7d 的养护后，注浆混凝土的强度等级和试验值均满足设计要求。由此可见，公路注浆养护施工过程中所采用的原材料、工艺和施工技术都能够满足工程要求，注浆后的地基能够达到预期的加固、修复和防水效果。同时，试验结果也验证了注浆混凝土的质量和稳定性，为沥青路面养护工程的后续使用提供了保障。在公路注浆养护施工完成后，进行强度试验和其他相关测试是必要的，其目的是及时发现和解决潜在的问题，确保沥青路面养护工程的质量和安全性。

表3 强度试验结果

4 结论

本文通过对高压注浆技术在普通干线公路沥青路面养护中的应用进行研究，得出以下结论：第一，高压注浆技术在沥青路面养护中具有修复效果显著、施工周期短、降低成本、环境友好等优点；第二，高压注浆技术适用于普通干线公路沥青路面的养护，能够有效提高公路的使用性能。结合案例分析，本文证实了高压注浆技术在实际应用中的优越性，因此该技术有望在普通干线公路沥青路面养护领域得到更广泛的应用，进一步提高我国的公路养护水平，保障交通安全。值得注意的是，在高压注浆技术应用中，需要注意精确控制水灰比和粉煤灰添加比例，以确保注浆材料的质量和稳定性，从而达到预期的加固、修复和防水效果。