旧水泥混凝土路面注浆加固技术研究
2016-04-18
1 工程概况
对旧水泥混凝土路面按主点弯沉和差异弯沉双指标控制，横缝两侧弯沉差大于0.06 mm时或横缝主点弯沉大于0.2 mm时，必须对相应的部位进行注浆加固。注浆技术是由经验方法逐步完善成为一门具有理论的技术。注浆就是将一定材料配制成浆液，用压送设备将其灌入地层（对道路来说就是基层）或缝隙内使其扩散、胶凝或固化，以达到加固地层（基层）或防渗堵漏的目的。
2 注浆技术工艺原理
在道路工程中，注浆技术就是用高压泵将配制好的浆液注入需要补强加固的路面脱空――空隙和被水软化的基层中。整个注浆过程是一个将空隙中的空气、水和泥浆排出，注入浆液填充空隙，粘结并固结，使面板与基层密贴，改善受力体系。同时浆液也可填充基层较大的空隙并粘结，提高其承载力和刚度；对土基来说，可用注浆来加固地基，增强路面下层的稳定性。
注浆技术中，注浆材料的选取相当重要。结合工程实践表明，灌注浆液选取要求浆液粘度低、流动性好，渗水率低（一般不超过4%），具有一定稠度，能有效填充脱空区；浆液要求稳定性好，能满足施工工序衔接时间的需要，凝固时间适中，具有一定的强度，凝固后无收缩；对于无毒、不污染环境，对注浆设备、管道、混凝土结构无腐蚀性并易清洗；浆液配制方便，操作简单，材料来源丰富，价格便宜。
对于胶凝材料水泥的选取，工程实践表明一般情况下，保水性好、泌水性小的水泥都宜用于砼板底压浆，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥优先采用。水泥标号不必太高，根据受力理论分析，只要大于基层的后期强度即可，一般考虑，其后期强度达到基层与砼面层强度的均值为宜。
注浆材料抗压强度（7.07×7.07×7.07cm立方体）f7 5.0 MPa，f28 10 MPa。采用配比（重量比）为：水泥：粉煤灰：水=1：0.7：0.8，添加0.5%的SN―Ⅱ早强减水剂。
3 注浆技术处理
本工程灌注采取填充式注浆，流量取7 L /min－10 L /min范围之间，但不宜大于20 L /min。采取的注浆处理的流程为：压浆孔布置→钻孔→预埋法兰螺帽→清孔→压浆→封孔养生。灌注作业应先从沉陷量大的部位的灌注孔开始，逐步由大到小。待浆液抗压强度达到3.0 MPa时，用水泥砂浆堵孔，即可开放交通。且注浆应在原机非分隔带未开挖前进行。
1）面板灌注前的弯沉测定。本工程采用5.4 m长杆弯沉仪及BZZ－100标准汽车。弯沉仪触点在沿行车方向靠纵缝70 cm，横缝前后各10 cm测定主、副点弯沉。对于主点弯沉超过0.2 mm的，以及差异弯沉超过0.06 mm的，即视为面板脱空，需要注浆补强的面板。记录实测主点弯沉和差异弯沉。并用颜色在该面板上标注，以备后期检测对比评定注浆效果。
2）灌注孔布设与钻凿。采取凿岩机在路面上打孔，孔的大小应和注浆嘴的大小一致，一般为50 mm左右。灌注孔钻好后，用压缩空气将孔中的砼碎屑，杂物清除干净，并保持干燥。灌注孔的深度应视脱空层位而定，同时考虑基层情况。若砼板与基层之间出现脱空，且基层状况较好，其孔深为板厚加5 cm。同时要保证钻孔垂直度满足要求。钻孔顺序最好沿一个车道，边灌边钻，切不可多个车道一起钻开。在被注浆面板附近，架设测量仪器，观测灌注过程中面板抬高，隆起现象。
3）调制灌注浆液。灌注浆配比由施工单位在试验室试配，以达到浆体强度条件下，确保灌注浆具有可操作的流动度。若在灌注浆中掺用早强剂，则需进行3天抗压强度试验，其试验结果不低于3.0 MPa时方可堵孔开放交通。灌注浆的流动度可参照使用锥形漏斗仪进行量测，以流出一定浆体的时间（s）为标准。可比照水灰比为0.40的水泥净浆的流动度为标准，所配灌注浆液的流动度在30±5 s范围内，可视为合适。而现场浆液流动度还应根据温度、风力作适当调整。灌注浆由水泥、粉煤灰、外加剂以及水组成。在实施前在试验室试配后其配合比例为：水泥：粉煤灰：水＝1：0.7：0.8（重量比），另添加SN-Ⅱ型早强减水外加剂，剂量为水泥重0.5%～0.75%。
4）灌注浆液。灌注浆液采用冲程式压浆机，注填式灌浆方法，压浆的压力应使浆液能流动灌注即可。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。灌注时，应同时观察测量仪，量测到注浆面板出现抬高现象时，及时通告施工人员。当抬高量达到0.3 mm时，应立即关闭压力阀，停止注浆。
5）压力控制。压力的控制应视混凝土板的损坏及脱空情况具体确定，压力一般控制在1 MPa～4 MPa。压力的控制对注浆的成本和效果具有重要作用，施工过程中应注意控制。当混凝土板纵、横缝隙有浆冒出时，继续注浆5 s～10 s即应停止；板底有积水处，积水会在浆液压力下从缝隙冒出，此时需要继续注浆，直到浆液冒出5 s～10 s后停止。浆液从相邻板缝或三渣与混凝土板缝隙大量冒出时，立即停止注浆。需顶升混凝土板时，当板块顶升至高出正常板1 mm～2 mm即停止注浆，此时随着注浆压力的撤离，板块会由于重力作用下沉1 mm～2 mm，正好与正常板平齐。一般情况下，当注浆压力大于2 MPa时，浆体可能会对板产生扰动，形成新的空洞；或在板上产生辐射状裂纹。这时起了反作用，弯沉增大且加速了板的损坏。当板边或板角被抬高1.5 cm时，立即停止注浆。因此过高抬起板，可能导致板折断，或产生新的不均匀沉降。
6）封孔养生。灌注流水作业时，钻好的注孔需要进行临时封孔；灌注压浆完成后，应立即用木塞封孔，养生期不小于7 d，待浆液抗压强度达到3.0 MPa时，用水泥砂浆堵孔，即可开放交通。
4 注浆特殊情况处理技术
1）哑孔现象。因板底状况不明，遇到灌不进浆液的孔称为“哑孔”。可先用泵向孔内压射少量水或喷射空气，使之形成小空腔并与脱空区贯连以便浆液的初始分布。如仍灌不进，则将孔穿透基层。2）水泥浆从路肩或边沟中渗出，如注入相当的量后渗出视为注满，如没有多少量即渗出，应另钻一孔继续灌注。3）中途停机或收工时，必须对制浆机、压浆机、输送管道清洗直至冲洗干净。4）暂时中断作业，应将喷嘴浸在水中，吸入一定量的水，防止浆体沉淀硬化，阻塞，但不能使水进入搅拌筒中；恢复作业前应先将水排掉，再进行注浆。
5 工程实践效果
对本工程的旧混凝土面板脱空进行填注补强的质量评价，包括配合比例是否符合核定的组配比例，其次是灌注浆体的抗压强度（早期及标准）是否符合设计要求。同时采取现场外观质量评定，包括现场浆体流淌状况、施压过程和灌注过程的连续性、注浆量以及工后养生保护是否符合设计和质量要求。
本工程旧水泥混凝土路面灌注浆后，在一定龄期后（7～14天），采用长杆弯沉仪和后轴轴载100 KN的标准车，再次测量主点弯沉值和差异弯沉值，复检合格率为≥90％；当弯沉值符合设计要求值时，可认为灌注浆补强功效已经达到。
6 结论
在旧水泥混凝土路面对现有板块破损采取注浆处理，本文就注浆技术的原理、材料的选择、配比试验及施工实践等作了较详尽的介绍，工程实践表明，所采取的注浆技术效果明显，可为同类工程所参考。
