压浆技术在公路养护和改造中的应用

前言：笔者作为江苏省大丰市G204养护单位的技术负责人和改造工程的业主代表，与这条水泥砼路面打了多年交道。2000年~2005年这条路在养护中采用压浆技术处治已损坏的水泥砼路面（575K―725K），我作为养护单位技术负责人进行了跟踪检测，对浆液的配合比进行了对比实验。实践证明在公路养护中合理利用压浆技术，将会取得很好的效果。2007年G204改造工程也局部利用了老混凝土路面作为路面基层使用，并采用了压浆技术，但由于施工质量控制不严，效果并不十分理想，现就压浆技术在公路养护与改造中的经验、教训总结如下：

一、水泥砼路面病害的类型

水泥砼路面的病害类型主要有纵向裂缝、横向和斜向裂缝、板角断裂、交叉裂缝和破碎板、拱起、唧泥和脱空、错台、边角剥落、接缝填缝料破损、表面裂纹和层状剥落、坑洞、修补损坏等11种。

二、水泥砼面板病害形成的主要原因

各种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、组成以及被面板接缝状况；外界因素则是汽车荷载和气候变化。2000年之前路面基(垫)层材料一般都选用稳定类集料，其弹性模量远小于被面层的弹性模量。水泥砼路面在重车荷载的反复作用下，板下基(垫)层将产生累积塑性变形，使砼板的局部范围不再与基层保持连续接触，于是水泥砼路面板底与基(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，雨水从破损处侵入基层，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，最终导致路面的各种损坏。

三、需压浆板块的确定

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，能感到砼板有竖直位移时，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，即便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《公路水泥砼路面养护技术规范》(JTJ073.1-2001)(以下简称《规范》)中也明确规定水泥砼面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。

四、老路水泥混凝土板弯沉控制指标及对应的处理原则和方法

国内外大量工程实践证明，无论是采用加筋还是应变消散的防裂措施，当应用于传荷能力很差的旧路面板时，任何罩面对防治反射裂缝都显得无能为力，因此说，治本重于治标，旧水泥砼路面的修补对加铺改造工程成败至关重要。

首先要对老路水泥混凝土板板块进行逐板地毯式测量调查，逐板把关控制进行修补，以老路水泥砼板块的单点实测弯沉值进行控制，控制指标如下：

单点实测弯沉值LR20(0.01mm)，不予处理；

单点实测弯沉值20(0.01mm)＜LR40(0.01mm)，钻孔压浆处理；

单点实测弯沉值LR＞40(0.01mm)。则按严重脱空板处理，整体破碎并处理基层后新浇混凝土板块。

五、加固机理

在现有砼路面设计理论中，把砼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)。同时砼板是一种准脆性材料，抗压强度高、抗弯拉性能差。在正常情况下，面板均匀支承时，无论荷载作用在何位置，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，论板很快达到极限寿命。水泥使面板压浆是通过注浆管，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”。压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。

六、浆液材料基本要求

常用的水泥浆材料包括：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7天，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，浆体过稠不能均勾布满板底空隙，浆体过稀，干缩性大。在施工中为防止浆体的干缩，浆液中宜掺加千分之三左右的铝粉。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斗(体积1725ml+5m1)，以浆体自由全部流完的时间作为流动度来控制(《公路桥涵施工技术规范》JTJ041―2000附录G―11)。其中，在室温条件下，纯水的流出时间为8s(室内试验结果)。通过试验可发现水泥净浆不管掺或不掺减水剂，其流动性都比相同条件下水泥粉煤灰浆体的流动性要好。因此，可以看出，水泥粉煤灰单位体积的需水量要大于水泥。在施工中，浆体流动度不宜过小，控制在20-30s之间较好，否则会产生泌水现象。

七、试验资料

经试验，在相同水灰比情况下，流动性随着水泥与粉煤灰的比例产生变化。同时，粉煤灰比例也影响水泥浆的后期强度。在相同条件下，水灰比越大，则浆体的强度会逐渐降低，因此，不宜采用过大的水灰比。根据试验结果，在施工中采用的浆液配比为：水泥：粉煤灰：水：早强剂＝1：0.5：0.7+0.5％，这样就能在取得大流动性的前提下，同时保证了浆液的强度。

八、压浆技术的实施

孔位布设一般为5―8孔，应根据砼面板尺寸、裂缝状况以及压浆机械等确定。压浆孔大小应和灌注嘴大小一致，一般为3cm左右。压浆顺序从沉降量大的地方开始，由远到近，由大到小。压浆压力的控制应视砼板的损坏及脱空情况具体确定，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，稳压1min即停止注浆，迅速移至另一注孔继续作业。压力一般控制在2MPa左右，实践证明，当注浆压力达到2MPa并继续稳压1min以上，效果比较好。

路面压浆工艺得益于桥梁的后张法预应力孔道压浆的施工工艺，近十几年，经过不断的摸索和研究，已经由不成熟走向成熟。

本改造工程压浆时采用的施工工艺如下：

①布孔：呈梅花型(4个板角各1个，板中心1个，孔边距板边的垂直距离0.5m)，每板5孔，第一压浆后经测定单点实侧弯沉值LR20(0.01mm)时，则需第二次布孔和压浆，布孔则集中在不满足条件的孔位附近补1―2孔，直到满足要求为止。

②钻孔：用直径3cm钻头钻孔，深度要求超过板厚(板厚为22cm左右)穿透基层到达垫层，一般为50cm左右，要安排专人量孔深并记录。

③临时封孔：大面积流水作业，各种施工车辆来往不断，钻孔的孔需临时封孔，以防杂物进入。

④清孔：用空气高压枪，插入压浆孔中，吹出杂物。

机械配备：一般一台发电机组放置于一台手扶拖拉机，配备一很高压气枪，一至两台压浆机。

⑤压浆：压浆采用冲程式压浆机，压力由压力表指示，一般能稳定在2Mpa左右(由于封孔好，有时压力可达3Mpa)约1min。压浆的关键在于压浆枪头与板块上的压浆孔要能联接牢固并不漏浆(枪头周围有橡胶密封装置)，以保证压浆力。当压力在2Mpa且达到1min后，关闭压力阀，则灰浆回流到回流槽，用提桶接住，倒回灰浆缸中。

⑥封孔养生：压浆后，应立即用塞封孔，养生3天后，才能开放交通。压浆期间应注意车辆通行，一般开放慢车道作为施工通道。

⑦第二次压浆：经第一次压浆3天后，再次测单点弯沉值，对于弯沉值仍大于20(0.01mm)的点，用红漆直接标记于板块角上，钻孔组根据标记进行补钻，重复上面的压浆过程。第二次压浆布孔和压浆时应仔细，应重点把关掌握，以保证效果。

⑧灰浆配比：根据道路交通施工特点和压浆工作的特殊性，浆液要具备下列特点：初凝时间长，施工和易性好，早期强度高，不发生收缩，避免再次造成收缩。

下列配比仅供参考(气温变化时应根据实际情况作适当调整)

九、压浆效果评定

应在压浆7天龄期后，再次测量板块弯沉值。当弯沉值均低于设计要求值时，可认为压浆效果已经达到。2001~2002年养护中，经试验段压浆前后弯沉值对比可以发现，压浆前弯沉值在20一40(0.01mm)之间的板块，首次压浆后有99％以上降到了20(0.01mm)以下，达到了设计要求，原砼面板通过压浆板底承载力有了显著提高。对于不合格的部位进行二次补压，直到全部合格为止。但2007年改造工程中，由于施工单位交通控制措施不力，局部路段开放交通较早，影响了压浆效果，导致弯沉值超标板块较多（约为37%），效果并不好。

十、经济效益评价

压浆处治旧水泥没路面早中期破坏与“换板”相比最大的优点就是利用原路面板。其直接成本随脱空情况及处治目的不同而不同，对于一块4m×3m，厚22cm的板块，每板钻5个孔进行压浆，综合单价为30~50元／孔，合成本20元／m2左右。用c30砼“换板”翻修，包括旧板破除外运、同时修补松散的基(垫)层、板块间纵横向植筋、砼浇注养生等，综合单价为600元／m3，合成本130元／m2左右。与后者相比，前者的直接成本明显低很多。压浆作为一种治理混凝土路面病害、及时可行的科学养护技术，具有成本低，见效快，操作简便，对车辆行驶影响小，受自然因素影响小等优点。在道路施工和养护工程中，具有可观的经济效益和社会效益。

十一、总结

水泥砼路面是我省2000年之前公路路面主要形式之一，在公路建设中占有较大比重，它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但水泥砼路面接缝较多，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。随着我省交通事业的迅猛发展，很多道路都需要改建和扩建，在老路改造中，不能对老路不分好坏一概挖除重建，可以因地制宜的考虑对原有道路资源进行充分利用。压浆技术在治理与预防脱空、唧泥等病害，搞好水泥砼路面的养护，延长道路的使用寿命，改善通行条件，增加其通行能力等方面具有十分重要的意义。

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