水泥混凝土路面非开挖式结构补强及处治技术应用PPT课件

1、3、旧水泥混凝土路面发裂式碎石化技术1 1、水泥混凝土路面脱空处治技术、水泥混凝土路面脱空处治技术2、水泥混凝土路面裂缝、坑槽修补技术第1页/共41页一、水泥混凝土路面脱空处治技术一、水泥混凝土路面脱空处治技术智能连续脱空检测技术智能连续脱空检测技术脱空地聚物注浆处治技术脱空地聚物注浆处治技术第2页/共41页破碎破碎唧唧 浆浆错错 台台u路面通常破坏过程路面通常破坏过程严重破碎严重破碎1、脱空检测与处治技术概述脱空检测与处治技术概述第3页/共41页 在连续观测、调查水泥混凝土路面病害发展过程，得到路面破坏的发展过程一般是：接缝填缝料缺损填缝料缺损填缝料缺损板底脱空板底脱空面板断裂面板断裂板底脱

2、空和板间错台面板断裂降水车辆动载静载1、脱空检测与处治技术概述脱空检测与处治技术概述第4页/共41页u路面脱空危害及处治重要性路面脱空危害及处治重要性v1）受力影响：水泥面板均匀支撑，应力较小，板角脱空应力激增，反复作用造成板角断裂。v2）寿命影响：面板出现脱空后，弯沉值明显增大，面板局部出现应力集中现象，荷载循环作用下导致面板破裂，使用寿命大大减少。v3）处治重要性：板底脱空是后续水泥路面病害产生的直接诱因。v4）处治前提：脱空病害检测。初始状态：均匀支撑板中脱空：形成简支边角脱空：形成悬臂脱空板受力模式1、脱空检测与处治技术概述脱空检测与处治技术概述第5页/共41页u路面脱空形式水泥路面基

3、层底基层路基v1） 路基与底基层层间脱空： 路基不均匀沉降作用；v2）底基层与基层层间脱空：v3）面板与基层层间脱空：结构层层间脱空接缝、裂缝处荷载、水作用；1、脱空检测与处治技术概述脱空检测与处治技术概述第6页/共41页u脱空检测现状v1） FWD检测：检测速度慢，准确率一般，检测费用高，且需要专业的技术人员；v2）雷达检测：受层间材料的影响大（空腔可能充满水），室内判别等工作量大，检测费用高，需要专业技术人员；v3）弯沉检测：弯沉检测速度慢，现场检测人员多，检测对道路通行影响较大；v4）人工目测：操作方便但受气候、车辆、人为影响较大，只能定性分析，重现性差，而且只有出现大的脱空才能观测到。

4、技术难题技术难题：目前水泥路面脱空检测设备、检测方法难以满足工程实际应用，导致脱空病害处治没有针对性。1、脱空检测与处治技术概述脱空检测与处治技术概述第7页/共41页2、水泥路面智能脱空检测技术水泥路面智能脱空检测技术u智能脱空检测原理刚性路面声音样本采集特征提取分类器取芯灌水脱空样本库微脱空样本库非脱空样本库智能脱空检测仪脱空检测数据处理特征比对脱空判断第8页/共41页u脱空检测判别 非脱空测点产生的声音较“清脆”，能量主要集中在高频，无明显共振峰；脱空测点产生的声音类似于“闷鼓”声，能量主要集中在低频，且有几个较明显共振峰；微脱空介于两者之间。05001000150020002500300

5、03500400002004006008001000120014001600频 率 （ Hz）幅度不 脱 空 点 敲 击 声 功 率 谱050010001500200025003000350040000100020003000400050006000频 率 （ Hz）幅度脱 空 点 敲 击 声 功 率 谱非脱空声波脱空声波高频低频2、水泥路面智能脱空检测技术水泥路面智能脱空检测技术第9页/共41页1）脱空脱空：板块钻孔后灌水，要求灌水量不少于500ml。2）微脱空微脱空：板块钻孔后灌水，灌水量少于500ml。3）非脱空非脱空：板块钻孔后灌水，无法灌入水。智能脱空检测仪2、水泥路面智能脱空检测技

6、术水泥路面智能脱空检测技术第10页/共41页u脱空检测正确率弯沉值（0.01mm）智能脱空检测仪10脱空610微脱空6非脱空智能脱空检测与弯沉检测对比智能脱空检测与弯沉检测对比2、水泥路面智能脱空检测技术水泥路面智能脱空检测技术第11页/共41页u 智能脱空检测仪特点： 识别率高：识别率高：板底脱空检测脱空识别率高达80以上。 速度快：速度快：检测速度比传统的FWD弯沉检测法快23倍。 可操作性强：可操作性强：配套脱空检测判别软件的使用，使得脱空检测方便快捷。 对交通影响小：对交通影响小：设备体积小巧，检测一条车道仅封闭一条车道。 检测数据处理快捷：检测数据处理快捷：水泥路面智能脱空检测仪现场

7、实时输出检测结果。检测设备检测设备：针对水泥路面整个结构层脱空进行检测，不受路面结针对水泥路面整个结构层脱空进行检测，不受路面结构形式限制，检测正确率高，构形式限制，检测正确率高，可满足工程实际应用。2、水泥路面智能脱空检测技术水泥路面智能脱空检测技术第12页/共41页 流动度、渗透性要好（脱空孔隙率要求）；早期强度要高（交通封闭养护时间要求）；无离析、无泌水、无收缩（密实填充强度要求）。u脱空处治材料3）地聚合物材料）地聚合物材料CD型地聚合物注浆材料是利用工业废渣的矿物活性成分，通过碱激活剂形成胶凝体结构的高性能无机高分子胶结材料。2）处治材料性能要求）处治材料性能要求1）注浆处治脱空病害

8、原理）注浆处治脱空病害原理 通过注浆管，施加一定压力将浆液均匀注入结构层层间脱空孔隙中，排除孔 隙积水、空气，浆液将孔隙中松散颗粒胶结为整体，形成一个良好的“结石体”，改善板底受力状态，恢复板体与地基的连续性，达到加固基础，治理病害的目的。3、脱空地聚物注浆处治技术脱空地聚物注浆处治技术第13页/共41页4）材料特点与性能）材料特点与性能流动度912s；泌水率接近于0；初凝时间90120min；终凝时间200300min；1d抗压强度78Mpa；3d抗压强度1213 Mpa；7d抗压强度2324Mpa；28d抗压强度3334Mpa；脱空处治机理主要分为充填、渗透、压密；（1）超高流动性与渗透性

9、；（2）激活基层或土壤中的惰性材料发生聚合反应（自身特性）；（3）早期强度高，后期强度增长，养护时间短（与传统水泥浆料区别）。性能指标第14页/共41页u脱空处治施工工艺封闭施工单元脱空检测脱空板块确定定孔钻孔清孔注浆注浆料配制封孔养护清理开放交通弯沉检测3、脱空地聚物注浆处治技术脱空地聚物注浆处治技术第15页/共41页1）清连高速水泥路面脱空检测）清连高速水泥路面脱空检测检测路段：清连高速（连州至广州方向）中心桩号：K2230+445K2230+810；北上方向（广州至连州方向）中心桩号K2253+105K2253+220。 检测验证流程：确定试验路段交通封闭脱空检测测点标记脱空验证开放交通

10、。 检测结果：南下与北上方向水泥路面智能脱空检测仪检测判断总正确率为86%。4、脱空检测与处治应用实例脱空检测与处治应用实例脱空检测：检测水泥路面板四个板角。第16页/共41页2）英德）英德S253脱空注浆处治脱空注浆处治弯沉注浆施工前弯沉（0.01mm）注浆施工后弯沉（0.01mm）平均值7.25.1标准差5.23.5代表值15.710.8分类点位数量板角弯沉值（0.01mm）点位数量非脱空155个109个10146个模糊判断4个101个103个脱空13个1012个101个工后脱空检测与弯沉检测结果相关性对比注浆施工前后板角弯沉值对比4、脱空检测与处治应用实例脱空检测与处治应用实例第17页/

11、共41页二、水泥混凝土路面裂缝、坑槽修补技术二、水泥混凝土路面裂缝、坑槽修补技术水泥混凝土路面裂缝、坑槽修补技术水泥混凝土路面裂缝、坑槽修补技术第18页/共41页1、水泥混凝土路面裂缝修补技术、水泥混凝土路面裂缝修补技术u施工工艺施工过程封闭交通扩缝清缝封闭施工区域沿裂缝走向开槽扩缝裂缝内及两侧碎渣灰尘清理将裂缝修补料加热灌入裂缝灌缝冷却养护，满足养护时间后开放交通养护第19页/共41页1、水泥混凝土路面裂缝修补技术、水泥混凝土路面裂缝修补技术u施工效果水泥混凝土路面裂缝修补两年后效果水泥混凝土路面裂缝修补两年后效果第20页/共41页2、水泥混凝土路面坑槽修补技术、水泥混凝土路面坑槽修补技术u

12、施工工艺施工过程封闭交通坑槽切边坑洞清理封闭施工区域沿坑槽外形进行方形切边方形坑洞内及周边碎石、废渣清理将坑槽修补料加热填入坑洞中填料填入修补料时分层整平压实整平压实满足养护时间后开放交通养护第21页/共41页2、水泥混凝土路面坑槽修补技术、水泥混凝土路面坑槽修补技术u施工效果水泥混凝土路面坑槽修补效果水泥混凝土路面坑槽修补效果第22页/共41页三、旧水泥混凝土路面发裂式碎石化技术三、旧水泥混凝土路面发裂式碎石化技术旧水泥混凝土路面发裂式碎石化技术旧水泥混凝土路面发裂式碎石化技术第23页/共41页1 1、旧水泥混凝土路面改造处治关键技术、旧水泥混凝土路面改造处治关键技术旧水泥混凝土路面发裂式碎

13、石化技术控制及防止加铺层反射裂缝控制及防止加铺层反射裂缝 防止加铺层推移防止加铺层推移核心核心温温度度型型裂裂缝缝接缝接缝宽度宽度过宽过宽型裂型裂缝缝层间咬合粘结力小于层间咬合粘结力小于车辆的水平剪切应力车辆的水平剪切应力荷荷载载型型裂裂缝缝板块之间相互嵌挤板块之间相互嵌挤板块开裂减小尺寸板块开裂减小尺寸减小接缝宽度减小接缝宽度开裂开裂表面粗糙度表面粗糙度小弯沉小弯沉强度、受力均匀强度、受力均匀旧水泥路面处治拟达到的标准旧水泥路面处治拟达到的标准充分利用旧路残余强度充分利用旧路残余强度第24页/共41页基层、垫层基层、垫层防推移防推移力学特征：小弯沉、粗表面、碎石化处治效果：处治效果：板块板块

14、“稳而不平稳而不平”、表面、表面“裂而不碎裂而不碎”1 1、旧水泥混凝土路面改造处治关键技术、旧水泥混凝土路面改造处治关键技术旧水泥混凝土路面发裂式碎石化技术主要承重层主要承重层变形协调变形协调小弯沉碎石化粗表面第25页/共41页2 2、旧水泥混凝土路面改造技术对比、旧水泥混凝土路面改造技术对比旧水泥混凝土路面发裂式碎石化技术第26页/共41页 表面裂而不碎表面裂而不碎( (防反射防反射) )：清扫表面的碎石后，开裂宽度在0.10.3mm，表面微裂缝围成的块体大约515cm之间，开裂的块体相互嵌锁，形成一个整体。3、工程效果、工程效果（发裂式碎石化）（发裂式碎石化）旧水泥混凝土路面发裂式碎石化

15、技术第27页/共41页 稳而不平：稳而不平：打裂压稳后板块下沉12cm，一块面板上大约有2040个凹槽，该凹槽将沥青混凝土加铺层与旧水泥混凝土板隼接在一起。3、工程效果、工程效果（防推移）（防推移）旧水泥混凝土路面发裂式碎石化技术第28页/共41页桩号桩号左幅弯沉左幅弯沉(0.01mm)(0.01mm)右幅弯沉（右幅弯沉（0.01mm0.01mm）左轮左轮右轮右轮左轮左轮右轮右轮夯前夯前夯后夯后夯前夯前夯后夯后夯前夯前夯后夯后夯前夯前夯后夯后平均值平均值81.4388.7147.1479.4358.8657.4310.2974.29标准差标准差36.6515.7615.0211.9254.69

16、6.945.479.47变异系数变异系数0.45 0.45 0.18 0.18 0.32 0.32 0.15 0.15 0.93 0.93 0.12 0.12 0.53 0.53 0.13 0.13 3、工程效果、工程效果（小弯沉、均匀稳定）（小弯沉、均匀稳定）旧水泥混凝土路面发裂式碎石化技术第29页/共41页结构层结构层厚度厚度加铺水泥混凝土路面24cm以上透水式无纺布透水式无纺布AC-10(13)沥青混凝土23cm调平补强层(若强度和平整度满足要求，不设该层)级配碎石或水泥稳定碎石原水泥混凝土路面发裂碎石化1、“白+白”路面加铺形式 发裂式碎石化路面加铺方案发裂式碎石化路面加铺方案第30页

17、/共41页2）“白+白”路面加铺与新建道路类比 发裂式碎石化路面加铺方案发裂式碎石化路面加铺方案水泥混凝土路面（水泥混凝土路面（24cm以上）以上）透水式无纺布透水式无纺布AC-10(13)(23cm)水稳碎石或级配碎石调平层水稳碎石或级配碎石调平层旧路发裂式碎石化（路基）旧路发裂式碎石化（路基）图图1 旧路处治加铺（旧路处治加铺（S253线）线） 新建路基形成路基顶面弯沉值控制在200（0.01mm）左右，模量在3045MPa，而旧路发裂式处治后，弯沉值在4060（0.01mm），），换算当量模量在200MPa，强度远大于新建路基要求。 路况较好段处治后表面较为平整，可取消调平层，清扫表面碎

18、石后直路况较好段处治后表面较为平整，可取消调平层，清扫表面碎石后直接加铺。（强度满足、经济优异）接加铺。（强度满足、经济优异）第31页/共41页平坡非超高段（平坡非超高段（S253)S253)发裂式碎石化加铺工程应用发裂式碎石化加铺工程应用处治前路况处治前路况处治后状况处治后状况说明：表面没有凹槽，稳而较平，裂而不碎稳而较平，裂而不碎；也可以采用稳而不平、裂而不碎。路面加铺路面加铺原路面发裂式碎石化+水稳调平+AC-10+无纺布+水泥混凝土第32页/共41页结构层结构层厚度厚度SMA-13或AC-134cmAC-16或AC-206 cm调平补强层(若强度和平整度满足要求，不设该层)级配碎石或水泥稳定碎石原水泥混凝土路面发裂碎石化2）“白+黑”路面加铺形式 发裂式碎石化路面加铺方案发裂式碎石化路面加铺方案第33页/共41页3）“白+黑”路面加铺与新建道路类比 发裂式碎石化路面加铺方案发裂式碎石化路面加铺方案AC-13 (SMA-13)(4cm)乳化沥青透