灌浆技术处治旧水泥混凝土路面应用探讨Word格式文档下载.doc

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二是近期修建的水泥混凝土路面，由于诸多原因，有的也出现了不同程度的损坏。

为了及时修复已损坏的水泥混凝土路面，保证公路运输畅通，一些设计、科研院（所）、施工及养护管理部门已在这方面做了大量的工作，从实践中探索了一些较为成功的水泥混凝土路面修补技术。

这些技术有的已经通过工程考验，证明是可行的；

有的则刚刚问世，有待进一步检验。

路面是公路工程的重要组成部分之一，它直接承受和传递行驶车辆的荷载作用，并抵御各种自然条件的侵袭。

在我国176万公里公路网中现有路面里程已达91%，有高级、次高级路面里程为41%。

1990以来，随着我国大规模公路基础设施建设的展开，水泥混凝土路面公路得到史无前例的快速发展。

截至到2002年底，我国已拥有水泥混凝土路面公路16.8万公里，是1989年里程长度的14.7倍，13年中净增15.6万公里，平均年增长率为25%。

在总里程28.9万公里的高级路面（沥青混凝土路面和水泥混凝土路面）公路中，水泥混凝土路面占到了58%。

中国已经成为当今世界上拥有水泥混凝土路面里程最多的国家之一。

为全面建设小康社会，实现交通新的跨越式发展的目标，新世纪头二十年我国公路建设仍将大踏步前进。

“五纵七横”国道主干线有望于2010年前贯通，西部八条大通道将于2020年前全面建成，“十三纵十五横”国家重点公路建设由东向西逐步推进。

与此同时，为加快农村公路建设，“修好农村路，服务城镇化，让农民兄弟走上油路和水泥路”。

国家启动了“通畅工程”和“通达工程”。

按照规划，至2020年我国公路通车里程将达到（260~300）万公里，其中高速公路预计达到7万公里。

可以预见，水泥混凝土路面公路仍将有大的发展，今后几年水泥混凝土路面的建设规模将会以每年数万公里至十万公里的速度向前延伸。

在我国水泥混凝土路面的建设具有得天独厚的资源优势，水泥产量连续13年居世界第一，2002年年产水泥达到6.3亿吨。

大力发展水泥混凝土路面技术，不仅全部原材料均可立足国内市场，也有利于促进国民经济的可持续发展。

水泥混凝土路面质量的好坏直接影响行车速度、安全、舒适和运输成本。

它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。

但水泥混凝土路面接缝较多，对超载较为敏感，易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害，从而导致路面的破损，如何治理与预防脱空、唧泥等病害，搞好水泥混凝土路面的养护，延长公路的使用寿命，改善其通行能力，具有十分重要的意义。

1、水泥混凝土面板唧泥、脱空形成主要原因

唧泥和脱空病害的产生有其内在因素和外界因素：

内在因素是基层本身的质量、组成以及混凝土面板接缝状况；

外界因素则是汽车荷载和气候变化。

我国路面基（垫）层材料一般都选用稳定类集料，其模量远小于混凝土面层的模量。

水泥混凝土路面在重车荷载的反复作用下，板下基面板底与基（垫）层之间将出现微小的空隙，即出现了板下局部脱空，或称为原始脱空区。

同时温度湿度的变化，以及板内温度的非线形分布，引起板向上或向下的翘曲，加速了板与基础之间的分离，形成板底脱空。

脱空的出现又为水的浸入创造了条件，当路面接缝或裂缝养护不及时，雨水从破损处浸入基层，渗入的水将在板下形成积水（自由水）。

积水与基层材料中的细料形成泥浆，并沿面板接缝缝隙处喷溅出来，形成唧泥。

唧泥的出现进一步加剧了板底的脱空。

这样周而复始，恶性循环最终导致路面的损坏。

2、板下封堵的必要性

在修复水泥混凝土路面时，采用板下封堵的目的是为了恢复对路面结构的支承，它是通过向这些空隙灌浆而实现的。

灌浆时要施加一定的压力，而施加的压力不应使路面板抬升。

板下封堵作为一种预防性维护措施，应在板角刚一出现支承丧失的情况时就尽快地进行。

支承丧失的表现是弯沉增大，横向接缝形成错台，交通车道或路肩的接缝和裂缝附近积存细屑。

在路面板尚未发生严重裂缝时，板下封堵是一种比较经济的修复方法。

如果初始弯沉很小，最好不要灌浆，因为板下封堵所造成的扰动可能会使弯沉增大。

板下封堵不能矫正沉降，不能提高结构设计能力，也不能消除因板内温、温度变化及板上交通荷载而造成的垂直错台。

但是由于空隙被填充，减小了弯沉，恢复了结构的整体性，因此减小了未来发生唧泥以及错台和板断裂的可能性。

只有在支承能力丧失程度有限的接缝、裂缝处才进行板下封堵。

3、加固机理

在现有混凝土路面设计理论中，我们把混凝土板看作是小挠度弹性薄板，其假定条件是面板与地基间完全接触（不脱空）。

同时混凝土板是一种脆性材料,抗压强度高、抗弯拉性能差。

在正常情况下，面板均匀支承时，无论荷载作用位置，应力都较小。

而一旦脱空，板角处由于基础支撑的丧失处于悬臂状态，板内将产生过大的应力、剪力，混凝土板很快达到极限寿命。

水泥混凝土板灌浆是通过注浆管，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”。

灌浆改善了板底原有受力状态，恢复板体与地基的连续性。

达到加固基础，治理病害的目的。

4、设计考虑

板下封堵工程设计，包括选择一种合格的灌浆混合料，测试路面有没有脱空，预计灌浆的量和决定适宜的灌浆孔。

4．1灌浆混合料

水泥混凝土路面板下封堵的灌浆材料一般由水泥、粉煤灰、砂、外掺剂和水组成。

灌浆材料质量的优劣直接影响灌浆的效果，因此，不管用何种灌浆材料都应通过试验来选择。

4．1．1灌浆材料应具有的特点

（1）早期强度高。

要求材料具有一定抗压强度和弯拉强度，同时强度应尽可能早的形成，以便及早通车。

（2）流动性好。

灌浆加固是在一定压力下将浆体压入到板下的空隙，常用的灌浆压力在1.0~1.5Mpa左右，若浆体本身粘度大，流动性不好，在灌浆过程中不能充分灌入空隙，影响加固质量。

（3）无收缩。

灌浆加固层的收缩将造成与板体和基层之间的粘结减弱，影响灌浆加固效果。

4．2脱空板的确定

脱空板可采用人工观察法、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，能感到混凝土板有竖直位移进，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，即使是有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《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）（以下简称《规范》）中也明确规定水泥混凝土面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。

4．2．1弯沉仪测定法

（1）加载车。

采用相当于黄河JN150重型标准汽车，后轴重10t

（2）仪表。

5.4m长杆贝克曼梁，百分数表（至少三套）。

（3）测点。

路面每幅每条横向接缝或裂缝测4个点位，测点在接、裂缝两则的4个角点上。

（4）车轮位置。

角点处，车轮着地矩形的边缘离中缝及横向接（裂）缝的距离不大于10cm。

（5）变位感应支点位置。

贝克曼梁的变位感应支点应尽量接近角部或边缝，不一定要紧靠近车轮，不必将感应支点落在两轮胎之间的间隙处。

（6）相隔两道缝。

贝壳曼梁的中间支点及百分表支座支点应与变位感应点保持相隔两道接（裂）缝，至少相隔一道缝，不能落在同一完整板块上。

（7）读数。

汽车应以5km/h的速度驶离测点至少5m以上，并且相隔至少一道缝，当百分表读数稳定时，才能读数。

（8）记录。

（9）凡弯沉值超过0.635mm的，应确定为板块脱空。

4．3砂浆量的预测

每个接缝的灌浆量一般为0.03m3~0.09m3。

4．4材料

采用粉煤灰水泥混合料并掺外加剂。

粉煤灰掺水泥是一种能支承荷载的高强度耐久混合料，粉煤灰的颗粒级配和球形形状还使它具有填充细小空隙所需要的易流动性。

外掺剂包括减水剂、膨胀剂，以补偿粉煤灰的收缩。

4．5设备要求

配制粉煤灰砂浆，需要专门用于配制胶质材料的混合器才能配制出处于悬浮状态、抗游离稀释的真正的胶质混合料。

可用一部水泥喷射泵为砂浆加压。

为了能在发现板移动时尽快地停止灌浆，应使用回流管以减少板的移动或过度灌浆。

采用砂浆回流系统有助于消除砂浆在喷射管内的初凝，砂浆的流动一被切断，管内的砂浆就可回流到泵中，水箱也需要加压泵，且容量应能满足一天的生产需要。

有些砂浆拌和装置带有大小适宜的水箱。

应使用能扩张的胶喷嘴以便使喷射管牢牢地贴紧也壁。

4．6板上封堵砂浆孔的分布

钻孔的的形式应能提供足够多的孔，使砂浆能流到路面下的所有空隙内。

板下封堵的常用钻孔分布形式。

孔的分布形式随水泥混凝土路面的不同设计类型而变化。

因为对不同的板长、使用性能和破损形式的分布会有所不同，板下封堵的位置也需做相应的调整。

钻孔应穿过板并进入未经处治的垫层。

如果基层经过稳定处理，空隙往往存在于垫层和土基之间。

侧孔应穿透经过垫层并钻入土基内，深度最大不超过7cm。

砂浆喷射管的输出管口不能低于混凝土板的板底，这样才能使砂浆流入混凝土板以下的所有空隙以及基层以下的所有空隙。

在砂浆流不到的地方，必须用泵向孔内射入少量的空气以形成一个小空腔同脱空部位贯通。

板下封堵期间要进行严密的观察，以免灌浆过度，板被抬升。

当砂浆从相邻孔流入裂缝、接缝与路肩下方时，可停止灌浆。

5、板下封堵施工准备

板下封堵工作是用泵将稀砂浆混合料从路面上的钻孔灌入到板下的空隙中。

对水泥混凝土路面进行稳定和板下封堵，用混合料填充板下的空隙，使之形成一个不溶解的坚硬块体。

5．1定位

上海某公路试验段为一级公路，建于1997年，设计板厚24cm。

主要采用弯沉指标来确定脱空板。

首先选取水泥混凝土面板荷载最不利作用位置作为检测点，宜选取横缝及纵缝附近的点。

采用两台5.4m长杆弯沉仪及BZZ-100标准轴载（后轴轴载为10t）测定。

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（正常行车方向为前）。

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（按前进方向右轮测试）右轮处于纵缝30cm左右。

在《美国路面修复手册》中规定凡弯沉值超过0.635mm的,应确定为板块脱空。

5．2制备砂浆混合料

5．2．1浆液材料基本要求

常用的水泥砾材料包括：

水泥、粉煤灰、水、外加剂等。

将浆体制成7.07*7.07*7.07cm立方体试件,标准养护7d,其抗压强度应到5Mpa以上,浆体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，为防止浆体的干缩，浆液中宜掺加一定量膨胀剂。

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。

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