地聚合物注浆加固技术在甬台温高速公路(乐清段)的应用

1、地聚合物注浆加固技术在甬台温高速公路(乐清段)的应用    关键词:路面;沉陷;翻浆;网裂;SD聚合物材料;注浆;效果与观察 1 概况 甬台温高速公路乐清段管养里程63.298公里,路面全封闭,全立交,双向四车道,设计时速100公里/小时,于2002年11月1日开始通行。至今已有七年,随着国民经济的迅猛发展,温州及周边地区的社会经济得到迅速发展,车流量逐年增加,特别是大型集装箱等重载车辆日益增多,日交通量达到1200辆/日.单幅,再加上个别路段先天不足,乐清段出现严重翻浆、网裂、沉陷,路基内大量填充料流失,路基承载力降低,严重地危及行车安全(详见表1、图

2、1-10)针对这些病害曾经采取过局部翻挖修补,开设盲沟,这种方法既费时、又高成本,不是我们最理想所需的施工方法,也不环保。 公司在学习实践科学发展观活动中,大力推广和应用养护“四新”技术,引进非开挖道路结构层注浆加固技术,对上述严重病害路段进行地聚物注浆加固,五月上旬进场,七月份结速,二类封道,当天施工,当天开放交通。经过半年的营运观察路面无开裂,翻浆基本得到有力地控制,这说明本次对沥青混凝土路面加固取得了积极的效果,达到了预期的目的,长期的效果将有待于进一步的观察和时间的检验。 2注浆加固 鉴于k260 900k261 200左侧、k263 300800左右幅、k218 360600左右幅路

3、段结构缺损严重,钻孔中发现道路结构多层夹泥,夹泥位置在沥青砼面层底与基层顶为第一层,厚度约0.51mm左右;第二层在路面下4060cm的道路结构层内,泥层厚度约0.55mm,再向下泥石情况比较混乱,钻孔反映孔内水位较高,钻孔时有冒浆、冒水现象,表明路床内积水严重。为此采取结构层注浆和路基注浆的双层注浆工艺。 2.1 结构层注浆 由于加固路段的结构层损坏严重,因此有必要修复结构层。结构层注浆加固深度为现有路面下1m以内,对现有结构层予以压力注浆填充,恢复其整体性并使路面下形成较好的硬壳结构层;良好的硬壳层封闭对土路基注浆施工可减少漏浆及压力损失具有积极的作用。该层注浆材料采用SD-II型地聚合物

4、灌浆材料。 2.2 路基注浆 路基注浆是对基层底至路面下1.51.8m范围内的土路基通过压力注入“SD-I”使土路基密实并重新固结,重新补充路基填料,加固土体的水稳性能和承载能力得到提高,注浆材料采用SD-I型地聚合物灌浆材料。 2.3 控制标准 基层注浆控制标准:路面起拱5mm、工作压力路基注浆控制标准:路面起拱5mm、工作压力弯沉检测:注浆加固3天后进行初次弯沉检测,随后在适当时间对检测不合格的局部路段进行补浆,28天进行竣工前的最终弯沉测试。 注浆材料及加固工艺如下: 2.4 注浆材料 2.4.1 SD-I型地聚合物灌浆材料(以下简称“SD-I”) “SD-I”是一种可以激发被加固土体自

5、身矿物活性物质与固化剂共同作用加固被加固土体的一种新型无机高分子材料;其最大的特点是一旦与土颗粒表面的自由水溶合后,能渗透到土颗粒表面强弱结合水并反应生成胶凝结构物,由于这种胶体的不可逆性,使土颗粒与土颗粒之间形成一种稳定的胶体作用,改变了土颗粒之间通过结合水相互联系的方式,并逐渐与土颗粒界面内的活性矿物进行化学反应,使土颗粒逐渐形成一种新的无机高分子胶凝物质,从而达到了土体水稳性能的增强,压缩模量减小,承载能力提高,各项技术指标得到改善。该材料与采用普通水泥注浆或其他有机灌浆料相比,不仅起到填充和包裹被加固土体空隙和颗粒界面的作用,而且能与界面内的可激发活性物质共同作用,生成新的无机高分子胶

6、凝体,因此在取得早期强度后,后期(三个月)强度仍在发展,则在更大范围内使被加固土体的化学、物理力学性能和水稳性能得以不断提高。(地聚剂主要技术性能详见表-2、3)。 2.4.2 SD-II 型地聚合物灌浆材料(以下简称“SD-II”) SD-II主要应用于道路的结构的缺损补强,该材料除自身强度高、流动度大、可灌性好之外,还具有良好的粘结性,特别是对于各类碱性材料其粘结性能尤为显著。经与淤泥土、粘土、二灰土、水泥稳定碎石、三渣混合后试验结果表明,均取得较理想的工程物理力学性能,在相同掺量的条件下,淤泥土的抗压强度较低(可能是有机质含量较高的原因),因此对基层加固是较为理想的材料,经采用SD-II

7、型地聚合物灌浆材料注浆加固后道路结构层致密,缺损得到了弥补,承载能力得到提高。该材料最大的特点是快凝早强、流动度大、渗透性好,因此在道路结构层注浆加固后经过短时间的养护可迅速开放交通,具有良好的经济,技术和社会效益。(材料性能详见表-4、5、6) 2.5 加固工艺(工序)        本项目道路结构加固采用压密注浆工艺。该技术在土木工程地基加固中已有几十年历史,是比较成熟、有效的一种工艺。通过对道路结构层和路基的钻孔注浆使被加固体形成较为致密稳定的固结体,从而达到承载能力的提高,压密注浆工艺施工操作简便,又不防碍

8、交通,而且对测试不合格部位可实现无破损重复多次补浆的方法,可确保被加固位置的工程质量基本满足设计要求。 本试验段结构层注浆加固深度为1m,路基注浆深度为1.21.8m,注浆孔位呈梅花型布置,孔间距为2m,排距为1.3m。具体操作程序如下: 交通封闭布孔钻孔埋管制浆滤浆试注浆压力注浆观察静压30 S拔管堵孔养生2小时开放交通弯沉检测补浆验收弯沉检测。 2.6 观察与效果(见表7) 左幅K218 368k218 542左道、k260 857k261 118左道、k263 575k263 968左道、k263 344k263 813右道:注浆后 “平均弯沉值”、 “标准差”、“代表弯沉值”三项指标均

9、比加固前有降低,分别降低了42.25%、51.79%、46.64%。基本恢复原设计弯沉要求,抗变形能力较加固前道路提高了34倍。 标准差降低表明道路的承载差异越来越小,均匀性越来越好,随着时间的延长,注浆加固道路的整体承载能力和变形能力将趋于一个水平,使道路保持一种良好的工作稳定状态。 3 综合效益分析 综合效益分析表明: 3.1 “常规维修”虽然简便,但使用耐久性差,与“非开挖加固”比较,在相同使用期内(按20月计)其实际成本是“非开挖加固” 的8倍以上,“翻挖大修”也达2至3倍左右。 3.2 结合现有道路的交通流量迅速增加、堵塞严重的状况,对于交通主干道采取大面积的翻挖大修,其难度是相当大

10、的;特别是“常规维修”效果差,维修施工的安全隐患更大。 3.3 采取“非开挖加固”无论从经济、技术和交通及施工安全、环境污染等社会效益方面来看, “非开挖道路注浆加固”更切合实际,也更具有积极的现实意义。 4 结语 4.1 随着我国经济建设已溶入国际经济社会,我国的交通事业正在迅速的发展,类似高速公路的交通主干道或城市交通枢纽等交通繁忙路段,采取非破损、无障碍道路维修是发展的方向。事实上开展非开挖道路注浆加固是综合性要求较高的一项专门技术,除了注浆设备以外,注浆材料及工艺要求,是取得加固有效的十分重要环节,否则,将是事倍功半,甚至失败。 4.2 在不破坏并充分利用现有缺损道路的各种材料的情况下, 通过地聚剂灌浆材料的注入,提高了缺损道路的承载能力,不仅节约资源,而且减少了环境污染。 4.3 本路段在注浆加固后,弯沉检测虽然合格,但还是有个别点出现翻小翻浆,这是由于注浆可能存在缺损补强的遗漏,但可通过对个别点进行补浆得到解决,这也说明注浆加固与缺损道路存在薄弱环节,有必要进一步探讨。 道路非开挖注浆加固技术是用于道路结构性缺损补强的一种新型综合性技术,专业性强、技术要求高。实践证明,对于交通繁忙路段的维修,采取非破损、无障碍道路施工,可以克服传统高速公路道路病害施工技术的弊端,