浅析灌浆技术在旧水泥路面沥青罩面中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析灌浆技术在旧水泥路面沥青罩 面中的应用 摘要：结合 104 国道旧水泥路面 沥青罩面改造工程，对沥青罩面层产生 反射裂缝的机理和在沥青罩面改造工程 中灌浆加固应用情况进行了详细的分析 和介绍，并从经济的角度评价了旧水泥 路面通过灌浆加固后进行沥青罩面改造 的可行性。 中国论文网 /2/view-12897333.htm 关键词：灌浆加固旧水泥路面防 治沥青罩面层反射裂缝 Abstract: combining the 104 national highway old cement road surface asphalt cover face reconstruction project, the asphalt road surface cover the -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 mechanism and produce the reflective crack of asphalt in face of the cover grouting reinforcement renovation engineering of the application condition of the detailed introduction and analysis, and from the point of view of economic evaluation the old cement road surface through after grouting in asphalt cover face the feasibility of the reform. Key words: the grouting reinforcement old cement road asphalt road surface reflection crack prevention cover 中图分类号： U416.217 文献标 识码：A 文章编号： 水泥混凝土路面由于它具有强 度高、刚度大、受温度影响小、使用寿 命长等优点，在上世纪八十年代我国中 小城市路网和公路路网建设中占有很大 比重。进入 2l 世纪以来，随着国家经济 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 的发展和城市建设品位的提高，很多水 泥路面需要改造，如何合理和经济地改 造路况较好、线型又符合城市规划的旧 水泥路面摆在了每一位城市建设者面前， 而在旧水泥路面上加铺沥青层有着施工 方便、对交通影响小、开放交通快的优 点，成了大家的首选方案，但由于旧水 泥路面中接缝、裂缝的存在，往往沥青 层加铺不久，在接缝和裂缝处就出现了 很多反射裂缝，这些反射裂缝在自然环 境和车辆荷载的反复作用下，逐渐加宽， 严重影响了路面的使用寿命，因此，在 旧水泥路面上加铺沥青层的改造方案在 业界还存在不少争论。笔者结合 104 国 道沥青加铺改造工程的建设，将工程情 况和灌浆加固情况介绍如下。 一、工程情况 104 国道改造工程位于绍兴老城 区西面，全长 1656 米，老路建于 1997 年，机动车道宽 16.OOm，板厚 240MM，是绍兴老城区连接中国轻纺城 柯桥的主要通道。近年来，随着城区面 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 积的扩大，这段国道已逐渐变成城市道 路，原来的路幅和路面结构已不能适应 城市的发展，需拓宽改造。考虑该水泥 路面建成时间短、水泥路面路况较好， 今后经过该路段的超重车辆又不多的情 况，逐决定利用旧水泥路面，采用先对 脱空板块进行灌浆加固再铺沥青层的改 造方案，罩面沥青层厚 11cm，改造后 机动车道为双向六车道，宽为 24.OOm。工程自 2003 年 4 月开工，于 2003 年 10 月完工，到目前已完工通车 二年多了，整条路除在原绍兴漓诸铁路 两侧高填方路段(桩号为 0K+9001K+110)发现 5 处横向裂缝和 该地段东半幅新旧路拼宽接缝处出现纵 向裂缝外，其余地段没有发现一条裂缝。 二、沥青罩面层反射裂缝形成机 理 从加铺层反射裂缝的扩展模式 看，主要有二种，一是温度应力所对应 的张开模式，二是行车荷载对应的剪切 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 模式。具体形成机理如下： 1行车荷载的作用 按照车辆荷载作用在接缝处位置 不同，分二种情况进行结构层的受力分 析(为分析的方便，我们通称水泥路面 中的纵向缝、横向缝、裂缝为接缝)： (1)车辆荷载通过沥青加铺层作用 在水泥砼路面接缝一侧位置。此时，由 于接缝的影响，作用在接缝一侧板块上 的力不能像非接缝处一样能将力完全传 递给接缝另一侧的相邻板块，这样，在 接缝两侧的相邻板块所受的力出现了差 异，导致在力作用的瞬间，接缝两侧将 出现错台。如对于没有加铺层的普通水 泥路面而言，出现这样的错台，除了在 高速行车时略感不舒适外，对路面结构 并不产生大的不利影响，但对水泥路面 加铺沥青层结构而言，却可使路面结构 产生了较大的不利影响，主要是因下层 水泥路面出现的错台，导致沥青加铺层 在接缝处处于挤压剪切状态，要承受较 大的挤压剪切力。当这挤压剪切应力于 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 沥青砼的抗剪强度时，沥青加铺层就开 裂，产生皮射裂缝； (2)当行车荷载通过沥青加铺层作 用于水泥路面接缝正上方位置。此时， 接缝两侧的相邻板块所受的力基本上是 相等的，两侧板块的板端也将产生基本 一致的竖向位移，导致产生错台。但如 果当接缝处旧水泥路面下的地基基础较 差时，接缝处相邻水泥路面板块将产生 较大弯沉，可使接缝上的沥青加铺层失 去下层结构的支撑，产生“脱空” ，这 “脱空”使沥青加铺在接缝处产生了较大 弯曲变形，导致加铺层底将承受比非接 缝处大得多的弯拉应力。若此弯位应力 超过沥青砼的抗弯拉强度时，同样也可 使沥青加铺层底开裂、扩展，产生反射 裂缝。 2、温度应力的作用 众所周知，沥青材料在较高温度 条件下，具有良好的应力松驰性能，温 度升降产生的变形不致于产生过大的温 度应力，但当气温大幅度下降时，沥青 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 材料存在冷脆现象。故在寒冷的冬季， 沥青砼和水泥砼作为两种不同的材料， 其收缩和膨胀系数不一，存在裂缝的旧 板块的位移使得直接在裂缝上的面层内 产生大的拉应力或拉应变，而这时沥青 面层出现了冷脆现象，它只能承受小的 拉应力或拉应变，因此，容易被拉裂， 并且裂缝的扩展途径是由下至上的。沥 青面层的厚度愈薄，反射裂缝形成的愈 早和愈多。 通常认为，温度应力引起的反射 裂缝可通过适当增加罩面层的厚度和增 设土工布过渡层来控制，同时温度应力 引起的反射裂缝在新修的沥青路面中也 是普遍存在的，故在旧水泥路面沥青罩 面改造工程中重点是防治行车荷载对应 的反射裂缝。 三、灌浆加固情况 1、灌浆加固机理 针对旧水泥路面出现的唧泥、脱 空和基层承载力下降的情况，通过弯沉 检测，确定板块脱空的位置，并对相应 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 板块布设 2-5 个灌浆孔，通过注浆机械 施加一定压力，将浆液均匀注入板底空 隙、板下基(垫) 层中，以充填、渗透、 挤密等方式，赶走板底、基层裂隙中的 积水、空气后占据其位置，经人工控制 一段时间后，浆液将原来的松散颗粒或 裂隙胶结为整体，形成一个良好的“结 石体”，达到加固基础、提高基层的承 载力，减小对应部位沥青罩面层在荷载 作用下的竖向位移，防治罩面层剪切型 反射裂缝的目的。 2、采用板下灌浆加固板块的确 定 采用板下灌浆加固主要是针对脱 空板，而碎裂、错台严重的板块在罩面 前需挖除作补丁处理。脱空板一般可采 用人工观察法、弯沉测定法等方法来确 定，人工观察法是通过肉眼观察接缝、 裂缝、唧泥等情况初步判定脱空，当重 车行过，能感到砼板有竖直位移时，或 下雨之后，有明显唧泥现象的板块，认 为是脱空；这种方法的缺点是主观性强， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 即便是经验的工程师也不能避免错判、 漏判。弯沉测定法是测试板角弯沉，如 果超过某一限值，即认为存在脱空，我 国交通部行业标准公路水泥砼路面养 护技术规范(JTJ07312001)(以下 简称规范)中也明确规定水泥砼面 板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。 在 104 国道绍兴市区西大门 改造工程中，主要采用弯沉指标来确定 脱空板。首先由技术人员对所有旧板进 行初步检查、编号，发现碎裂、错台严 重的直接作挖除处理，其余再采用弯沉 指标作进一步检查，测点宜选取横缝及 纵缝附近的位置。弯沉检测采用两台 5.4m 长杆弯沉仪及 BZZ-100 标准轴载 测定车，检测点分主点、副点，主点位 于板横缝前 10cm，加卸载，副点在横 缝后 10cm，无荷载。将一台弯沉仪置 于主点，即测定车的轮隙中间，另一台 弯沉仪置于副点处，分别测定主、副点 弯沉，右轮处于纵缝 30cm 左右。根据 我国公路修建状况和检测仪器的实际情 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 况，有关专家推荐凡弯沉值超过 0.2mm 的，应确定为面板脱空。在本路段，采 用双指标控制，即主点弯沉大于 02mm 或差异弯沉大于 O06mm 的， 均认为板底可能出现脱空现象。 3、浆液材料 常用的水泥浆材料包括：水泥、 粉煤灰、水、外加剂等。浆体抗压强度 应在 5Mpa 以上，同时应具有良好的可 泵性、和易性、保水性，浆体过稠不能 均匀布满板底空隙，浆体过稀，干缩性 大。 在施工中，笔者认为为防止浆体 的干缩，浆液中宜掺加一定量膨胀剂； 另外，流动度是影响可灌性的主要因素， 一般流动度越高，可灌性就越好，但由 于在现行规范中未对此做明确规定，参 照预制梁板压浆施工经验，采用水泥浆 稠度试验漏斗(体积 1725ml5m1)，以浆 体自由全部流完的时间作为流动度来控 制(详见 公路桥涵施工技术规范 JTJ041-2000 附录 G-11)。在灌浆前先进 行了配比试验，得出了在标准条件下， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 不同水灰比、不同材料配比之间的流动 度结果及试件强度，笔者认为浆体流动 度不宜过小，控制在 20s 左右较好，否 则会产生泌水现象。 4、灌浆技术的实施 孔位布设根据砼面板尺寸、裂缝 状况以及灌浆机械等确定，一般呈对角 线布置 2-5 孔。灌浆顺序从沉降量大的 地方开始，由近到远，由大到小。灌浆 压力的控制应视砼板的损坏及脱空情况 具体确定，一般当浆液从接缝处或另一 注浆孔冒出，就可认为完成该孔注浆， 即停止注浆，迅速移至另一注孔继续作 业。压力一般控制在 1Mpa-4Mpa 之间， 并停留 3min-5min，效果较好。 5、灌浆效果评定 灌浆后，应在 7d 龄期后，再次 测量主点弯沉值和副点弯沉值。当主点 或差异弯沉值均低于设计控制值时，可 认为灌浆效果已经达到。从检测资料可 看出，主点和差异弯沉值均低于 0.2mm 和 0.06mm 的控制值，原砼面板通过灌 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 浆提高了板底承载力。 四、经济效益评价 灌浆处治旧水泥砼路面并进行沥 青罩面的改造方案与以往“换板” 新修沥 青路面的改造方案相比最大的优点就是 利用原路面板，其直接成本随板块脱空 情况的不同而不同，一般介于 30-50 元 m2 左右， “换板” 新修沥青路面每平方 米成本一般需 150 元左右，与后者相比， 前者的直接成本明显低。灌浆处治旧水 泥砼路面并进行沥青罩面的改造方案， 可以说具有成本低、见效快、操作简便、 对车辆行驶影响小、受自然因素影响小 等优点，同时也符合目前全社会提倡的 建设节约型社会的要求。 五、结语 l、通过 104 国道绍兴市区西大门 旧水