地聚合物注浆加固在城市道路改造中的应用

地聚合物注浆加固在城市道路改造中的应用[摘

要]

随着城市建设的快速发展、持续增长的交通量加剧了早年建设的沥青路面（含白改黑沥青混凝土路面）的破损，对这部分旧沥青路面进行大中修改造十分迫切和必要。以市政道路扬州文昌路提升改造工程为例，通过调查旧路使用状况及结构强度评价，从技术适用性、施工可行性等角度，确定采用改性地聚合物注浆技术对路基和基层加固处理，以达到既提升沥青路面行车舒适性，又符合绿色环保节约资源的效果。最后，通过4年多跟踪观测，对应用效果进行评价，为类似市政道路改建提供参考借鉴。[关键词]

改性地聚合物；城市道路提升改造；施工应用1

应用背景随着城市道路使用年限的延长，道路的各种病害也会逐渐显露出来，对于各种由于道路基层损害造成的路面裂缝、唧浆、坑槽、沉陷等病害，仅仅对面层进行维修只能治标不能治本，但是受交通条件所限，市政道路维修白天常常不能进行，主要利用夜间组织施工，以往采用挖除基层重建的方法施工周期长，在市区道路维修中难以实现，而仅仅维修面层只能在较短的时间内解决问题，同一处路面往往反复维修，这样既影响市民出行也会造成资源浪费。地聚合物注浆加固技术能够通过非开挖、可快速施工的特点对路基进行加固处理，恢复或提升路基承载力，更适合市政道路养护维修的需要，夜间实施注浆加固，白天开放通行，将对城市的影响降至最小。2

道路地聚合物注浆加固技术简介道路地聚合物注浆加固技术是通过专用压送设备将改性地聚合物注浆浆液在设定的压力下注入道路基层与路基中，在压力作用下对地层进行充填、渗透、挤密或劈裂，浆液经胶凝或固化后，达到加固基层与路基和防渗防漏等目的的一种施工工艺。改性地聚合物注浆材料主要由矿渣、粉煤灰、偏高岭土、碱激发剂及外加剂等原材料按一定比例混合配制而成，使用时按规定比例加水拌合形成碱激活胶凝材料[1]、[2]。3

实际应用案例文昌路位于扬州主城区，道路呈东西走向，为城市主干路。本次提升改造范围：西起扬溧高速，经润扬路、邗江路、维扬路、扬子江路、大学路、淮海路、汶河路、国庆路、泰州路、江都路、运河南路、沙湾路等相交道路，东至广陵大桥，全长约17km，路幅为34~60m，是扬州城的交通大道、景观大道、迎宾大道。本次改造的文昌路最早一段建于1978年，以后分段建设，随着城市发展逐步向东西延伸，部分早期建成的路段又经过多次拓宽改造，现状道路等级为城市主干路，沥青混凝土路面，双向六车道标准。其中从扬州西互通至邗江路段，断面形式为四块板型式，中分带宽度8~20m不等；邗江路至运河南路段，断面形式为三块板型式；运河南路至广陵大桥段，断面形式为四块板型式，中分带宽度10m。文昌路年代久远，路面结构复杂，基层有泥结碎石、贯入式、二灰碎石、水泥稳定碎石、水泥混凝土等结构形式；底基层以石灰土、二灰土为主；面层沥青混凝土有2层或3层的。现状路面主要问题是：道路裂缝较多，以线裂为主，网裂、龟裂次之；部分路段、交叉口基层或底基层强度不足，沥青坑槽反复修补；入口车道和公交站台部位车辙现象较普遍；局部路段供电电缆沟盖板存在井盖下沉、井周开裂等安全隐患。由于文昌路是主城区东西向要交通主通道，施工期间交通不能中断，加之时间紧、工程量大，在路基加固处理方案比选方面，对比挖除重建基层工程量大，施工封闭时间长的特点，我们优选了采用改性地聚合物注浆加固的技术对道路基层和路基进行加固处理，其优势是非开挖施工，不需要中断白天交通，仅利用夜晚进行局部封闭施工，工期可控，加固效果基本能够保证。3.1

方案设计（1）明确注浆加固适用对象

根据路面检测的结构强度，本工程采用注浆加强的沥青路面主要有三种类型，第一类是机动车道结构强度不足，基层为水泥稳定碎石或二灰碎石，老路沥青路表回弹弯沉值27~46（0.01mm）之间，面积约26000m2；第二类是机动车道原白改黑沥青混凝土路面，路基层为水泥混凝土板块，普遍存在反射裂缝等病害，面积29400m2；第三类是道路交叉口路段，面积131000m2。对经注浆加固处理后不能达标的路段，采用换填基层快凝混凝土或水泥稳定碎石进行处理，直至满足设计要求。注浆加固路面占道路总面积的41.2%，三类占比分别为5.7%、6.5%、29%。（2）注浆控制标准对基层为水稳或二灰碎石路段，先进行弯沉检测，原沥青路表回弹弯沉＞27（0.01mm）的路段先进行注浆加固，注浆结束养生期满后，根据规程要求进行路面弯沉检测，控制标准为：路面回弹弯沉≤27（0.01mm）；对基层为旧水泥混凝土板块路段，应先采用探地雷达检测板块脱空情况，对脱空板块进行注浆加固，其控制标准为：水泥混凝土板注浆后板角单点弯沉值≤14（0.01mm）且相邻板间弯沉差≤6（0.01mm），不合格板块需二次补注浆，直至合格为止。（3）注浆技术要求改性地聚合物注浆材料主要技术性能指标应符合下表的规定，考虑本项目白天不能中断交通的实际，本次采用早强型。表1

改性地聚合物注浆材料主要技术性能指标项目单位性能指标普通型早强型流动度初始S18±415min－≤3030min≤30－凝结时间初凝min≥60≥40终凝≤400≤120泌水率自由泌水率%≤0.4压力泌水率（0.36MPa）≤3.5抗压强度6hMPa－≥20.01d≥5.0≥30.03d≥20.0－28d≥40.0≥40.024h自由膨胀率%0~1.0耐水性%≥95（4）注浆孔布置采用水稳或二灰碎石等半刚性基层的沥青混凝土路段，根据病害的实际分布情况划定注浆区域，注浆孔采用梅花形布置，孔排距为1.2~1.5m，孔间距1.5~2.0m，孔径50mm，开孔深度80~120cm，注浆量70~120kg/m2。对基层为水泥混凝土板块的沥青混凝土路段（原白改黑路面），注浆孔采用梅花形布孔，在四个板角距相邻接缝50cm位置布设注浆孔，板块中央布设排气孔，可根据板块病害分布作相应调整。3.2

注浆加固施工（1）施工流程步骤改性地聚合物注浆加固施工可按下列步骤进行：施工准备→交通封控→注浆范围定位→放样布孔→钻孔至设定深度→埋注浆管→制备浆液→压力注浆→拔管→封孔清理→养生→开放交通→检测评估合格→进入下道工序。（2）注浆准备工作由业主组织召集各地下管线权属单位进行随路敷设的管线交底，明确管道类别、埋深、位置、管径等参数，由物探单位采用探地雷达等设备对施工路段进行地下管线探测，结合现场各种管线井室及附属标志标识情况，查明地下管线分布，并进行地面标记。根据现场对钻孔位置进行放样，按设定的行列间距进行初步定位，对电力管道、燃气管道以及埋深小于钻孔深度的管线进行避让，按照既有管道、构筑物外边线（含包封围护）+安全保护距离退让（单侧≥2m）。（3）钻孔钻孔直径为φ50mm，钻孔深度超过设计孔深10cm，且不小于90cm。采用潜孔钻钻孔，孔深孔径一次性到位，成孔后利用压缩空气同步清孔，为有效控制过程中和钻孔后产生的粉尘影响环境，全部钻孔机均安装吸尘装置。成孔后一般当天完成注浆，如遇特殊情况当天不能注浆，应采取有效封孔措施，防止成孔的二次污染。（4）注浆制浆要按照改性地聚合物注浆材料说明书要求，采用带高、低速搅拌器的全自动搅拌机，将水与粉料按比例分别加入搅拌机内，调节搅拌速度不低于1000r/min，搅拌时间3~5min，制好的浆液低速搅拌备用。为保证注浆质量，应严格控制注浆压力0.6~0.8Mpa，根据路基强度变化进行调节；注浆一般次序是由外向内，隔孔跳注，分序进行；注浆前进行试枪，检验注浆液配比，确认合适的注浆液；注浆过程中确定注浆量（注浆时间）是注浆的关键和难点，根据浆液溢出情况、注浆枪压力等确定注浆时间，及时观测路面高程变化，防止注浆压力过大导致路面抬升明显隆起。当道路面层和基层存在裂缝、松散、破损等情况，宜采用先上部基层低压后下部路基较高压注浆，下部注浆应在上部注浆材料同养护条件试块强度达到5Mpa后进行。（5）封孔对已完成注浆的孔位要及时封闭。对注浆量较大的孔，注完后应缓慢提枪，采用木锥钉入孔口进行堵塞，避免受行车荷载等影响产生浆液冒、漏。对注浆孔周边的串孔孔位，排出积泥、积水后，出浆时及时封堵串孔位，能有效保持浆液压力，不影响浆液对基层孔隙的扩散和渗透。（6）养生对注浆完成的路面要及时清洗，在注浆料凝固前清理干净。注浆路面无需特殊的养生，待注浆料强度达到设计要求后即可开放交通。4

实验检测4.1

检测单元和频率城镇道路改性地聚合物注浆加固工程宜作为城镇道路养护加固工程中的一个子单位工程进行质量检查与验收。除应符合设计要求及《城镇道路工程施工与质量验收规程》（CJJ1-2008）关于道路相应基层质量验收的相关规定外[3]，尚应符合《城镇道路改性地聚合物注浆加固技术规程》（DGJ32/TJ225-2017）的相关规定。4.2

质量检验标准注浆加固施工中应对施工质量进行检验，质量检验标准应符合表2的规定表2

质量检验标准项目检验项目规定值及其允许偏差检验频率检验方法主控项目改性地聚合物注浆材料进场检验符合设计要求DGJ32/TJ225-2017第7.1.2条第一款DGJ32/TJ225-2017第4.2条注浆试块强度符合设计要求每2000m2，每层1组，每工作班不少于2组见表1弯沉值（0.01mm）或弯沉降低率符合设计要求每车道5米1测点JTGE60-2008[4]一般项目注浆孔数量符合设计要求抽检30%现场检查注浆孔位偏差±30mm抽查20%钢卷尺量测注浆孔深（与设计孔深比）+100mm抽查20%钢卷尺量测注浆压力（与设计参数比）±10%检查100%查记录表道路表面抬升≤15mm检查100%水准仪5

应用效果评价文昌提升改造工程2018年5月22日开工，2018年8月22日主体工程建成通车，经过四年多跟踪观测，沥青路面运行状况良好，尤其是位于市中心的文昌阁、淮海路、大学路等主要道路交叉口再未发生因路基病害形成的反复维修事件。2019-2022年我们又分别在扬州市文汇东路、江阳东路、邗江北路等城市主干路中使用了该技术，都取得了良好的路基加固效果，基层弯沉值平均降低20~30%，维修后的路面未再产生因路基问题引起了沥青面层病害。6

结语使用改性地聚合物注浆对道路基层进行加固处理，相对于挖除重建道路基层的传统工艺，采取非开挖施工工艺，工程量小，道路基层材料修复后重复利用，更环保节省资源，养护期短，施工速度快，道路基层常规病害治理较彻底，更适合在城市道路大中修养护中推广使用。本文以扬州文昌路提升改造工程为例，探讨城市道路改性地聚合物注浆加固技术适用性，结合现状道路病害类型和程度调查，根据路面结构强度评价等级，确定改性地聚合物注浆加固技术对道路基层和路基进行加固为优先实施方案。改性地聚合物注浆加固技术在文昌路的成功使用为今后类似市政道路路基加固