地聚合物注漿加固在市政道路中的應(yīng)用

1、地聚合物注漿加固在市政道路中的應(yīng)用摘要：地聚合物注漿加固作為市政道路加固的新工藝，在國內(nèi)運(yùn)用不是很多， 通過本工程實(shí)例詳細(xì)研究該工藝運(yùn)用的可行性。關(guān)鍵詞：地聚合物；注漿加固；效果1引言隨著城鎮(zhèn)化的的快速發(fā)展，市政道路里程也在快速增長(zhǎng)。目前我國投入運(yùn)營的市政道路 中有相當(dāng)一部分接近或超過了設(shè)計(jì)年限，產(chǎn)生了各種道路病害；同時(shí)由于市政工程工期緊， 地下管線及構(gòu)筑物眾多的影響，一些道路在未達(dá)到設(shè)計(jì)年限也已產(chǎn)生各種病害。各種病害中 集中突顯的是路面下沉、開裂等問題，為了保證行車的安全舒適性，這些道路病害亟待修復(fù) 改造。對(duì)于道路破損，僅采用面層修補(bǔ)無法根本改變道路狀況，必須對(duì)其路基進(jìn)行處理，提 高路基的承

2、載能力；如采用大規(guī)模地翻挖原有路面，其施工周期長(zhǎng)，資金投入多，對(duì)交通干 擾較大。同時(shí)根據(jù)相關(guān)的城市道路管理法中規(guī)定：新建、改建、擴(kuò)建城市道路交付使用后5 年內(nèi)，大修道路竣工后3年內(nèi)，不得開挖。能否找到一個(gè)新工藝進(jìn)行快速加固道路，地聚物 注漿加固技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。2地聚合物材料及注漿加固簡(jiǎn)介2.1材料簡(jiǎn)介地聚合物最早是由法國科學(xué)家Joseph Davidovits于1978年提出并應(yīng)用，目前，世界上有 許多專門研究機(jī)構(gòu)和科學(xué)家們正在致力于地聚合物材料的研究工作。地聚合物是一種由A1O4 和SiO4四面體結(jié)構(gòu)單元組成三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的無機(jī)聚合物，化學(xué)式為Mn- （SiO2）zA1O2nwH2O,屬于非

3、金屬材料。是一類新型的高性能無機(jī)聚合物材料，是堿激活膠凝 材料中最具前途的一類。（1）其特殊的無機(jī)縮聚三維氧化物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得地聚合物材料 具有比高分子材料、水泥、陶瓷和金屬更佳的高溫性能和機(jī)械性能。（2）地聚合物材料制 造過程中的能耗和三廢排放量非常低，材料對(duì)環(huán)境無污染，是一種可持續(xù)發(fā)展的“綠色環(huán)保材 料”。2.2注漿加固原理簡(jiǎn)介通過注漿泵吸入漿液，流經(jīng)高壓管，再注入道路路基或基層中，漿液在周圍的土體中通 過裂縫滲透、填充、壓密、擴(kuò)張，擠走基層結(jié)構(gòu)土體縫隙內(nèi)的積水和空氣形成漿脈，使道路 結(jié)構(gòu)致密，缺損得到彌補(bǔ)，從而增加路基及基層的穩(wěn)定性，增強(qiáng)道路結(jié)構(gòu)的使用壽命，承載 力得到提高。2.3性能特

4、點(diǎn)2.3.1結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)對(duì)于動(dòng)態(tài)變形模量偏小的或彎沉值偏大的，通過對(duì)結(jié)構(gòu)層注漿，使道路結(jié)構(gòu)致密，增強(qiáng) 道路結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，提高承載力。2.3.2輕質(zhì)高強(qiáng)漿液養(yǎng)護(hù)后形成的固體材料自重輕且強(qiáng)度高，其抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相同齡期的水泥漿液 固結(jié)體。2.3.3凝結(jié)速度快能夠迅速固化，早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度持續(xù)增長(zhǎng)，養(yǎng)護(hù)周期短，可提早開放交通，在高 速公路和城市道路等通行壓力大的路段尤其適合。2.3.4安全耐久漿液與路基、基層礦物發(fā)生反應(yīng)后固結(jié)體結(jié)構(gòu)致密，抗沖刷能力強(qiáng)，理化性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì) 地表環(huán)境無污染，在地下可達(dá)百年以上。3工程案例3.1工程簡(jiǎn)介南通市外環(huán)西路路建于1999年，道路等級(jí)為城市主干路，道路全寬32m，其

5、中車行道 26m，人行道寬2*3m。該路段大量出現(xiàn)瀝青層龜裂、路基下沉等病害。由于該道路為城市主 干道，靠近汽車站，車流量大，在臨近的長(zhǎng)江路未開通前重型過境車輛通行較多，該道路承 擔(dān)了大量的超荷載運(yùn)行，且使用年限比較長(zhǎng)，因此導(dǎo)致上述病害的發(fā)生。病害處雖經(jīng)過多次 小型維修，但由于道路基礎(chǔ)遭到破壞導(dǎo)致強(qiáng)度嚴(yán)重不足，小型維修無法有效根治各種病害。 建設(shè)單位決定對(duì)該段路采用地聚合物注漿加固工藝處理病害，第一作者有幸作為該工程總監(jiān) 全過程參與本工程的建設(shè)。3.2工程設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)3.2.1配合比-地聚合物：水=1:0.323.2.2注漿壓力為0.5MPa1.5MPa3.2.3地聚合物用量初定為70120k

6、g/m23.2.4注漿孔深為1.2m3.2.5路面抬升不得大于3cm3.2.6注漿加固后，單點(diǎn)彎沉值25(1/100mm)的范圍需二次注漿，注漿加固后全路段代表 彎沉值應(yīng)31(1/100mm)3.2.7注漿加固后兩年內(nèi)，道路代表彎沉值不出現(xiàn)明顯提高，注漿加固后兩年內(nèi)，道路代 表彎沉值不出現(xiàn)明顯提高(竣工驗(yàn)收半年內(nèi)5%,一年內(nèi)10%，兩年內(nèi)18% )3.2.8地聚合物注漿材料性能指標(biāo)要求及實(shí)測(cè)指標(biāo)3.3具體實(shí)施步驟如下：3.4.1鉆孔布置注漿孔按梅花形布置，一個(gè)車道布置3排注漿孔，注漿孔距1.5m，排距1.5m，孔徑50mm，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行布孔時(shí)，如發(fā)現(xiàn)布孔位置不適宜，可作適當(dāng)孔位調(diào)整，孔位調(diào)整間距應(yīng)

7、小 于 30cm。3.4.2鉆孔鉆孔保持垂直，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的深度和孔徑，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)采取相應(yīng)措施。鉆孔過程中對(duì)異常情況進(jìn)行觀察，做好記錄，并及時(shí)與業(yè)主單位和設(shè)計(jì)單位聯(lián)系， 采取相應(yīng)措施。注漿孔位或注漿深度應(yīng)視地下管線位置及埋深情況予以避讓，不得對(duì)原有地下管線 造成不利影響。3.4.3清孔、埋管及封堵鉆孔完畢后，清理鉆孔以防下管時(shí)堵塞。檢查注漿管是否通暢，再將注漿管插入注漿孔至要求深度。關(guān)閉孔口夾具，保證灌漿口的密封性能良好。3.4.4制漿物料通過檢驗(yàn)進(jìn)場(chǎng)，并按設(shè)計(jì)配比進(jìn)行物料準(zhǔn)備。攪拌機(jī)中先加水?dāng)嚢瑁缓蠹尤氲鼐酆衔飻嚢?。物料攪拌后放入料桶，漿料應(yīng)在1h內(nèi)使用完畢。3.4.5注漿過程控制注漿孔的

8、注漿量不大于設(shè)計(jì)值，如出現(xiàn)相隔23只周邊孔冒漿情況應(yīng)立即停止送 漿并將注漿管移入下一注漿孔。注漿過程中道路路面漏漿應(yīng)立即停止注漿，待穩(wěn)定后采用快凝早強(qiáng)型地聚合物注漿 材料繼續(xù)注漿，防止?jié){液大量流失。注漿過程中采用慢速注漿，注漿過程中按照設(shè)計(jì)要求控制壓力，試驗(yàn)段注漿壓力控 制在 0.5MPa1.5MPa。注漿過程中監(jiān)理和施工方派專人對(duì)注漿區(qū)域周邊范圍的道路設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止路 面抬升起拱或漿液流失，路面抬升控制在3 cm以下。3.4注漿效果分析注漿結(jié)束后進(jìn)行彎沉檢測(cè)，檢測(cè)頻率為每車道每5米一點(diǎn)，檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析如下：可以看出通過地聚合物注漿，一幅車道的彎沉值提升在40%以上，說明注漿提高了道路

9、基層的整體性，道路承載力明顯提升。注漿加固整治后，路面單點(diǎn)彎沉值達(dá)到設(shè)計(jì)要求，各車道代表彎沉值均小于0.31mm。 通過地聚合物加固，各車道代表彎沉值較注漿加固前在短期內(nèi)提升了 40 %以上?？傮w來看，采用地聚合物注漿材料對(duì)道路進(jìn)行注漿加固后，病害路段彎沉值得到大幅度 改善，注漿加固大大提高了道路承載能力，注漿取得理想的加固補(bǔ)強(qiáng)效果。各項(xiàng)參數(shù)的控制都在合理的范圍之內(nèi)，包括孔深、孔間距、路面抬升、注漿壓力、注漿量等。 4結(jié)束語該工程開工時(shí)間為2015年9月1日，2015年10月30日竣工驗(yàn)收，運(yùn)行大半年以來路 況良好。地聚合物注漿加固工藝相比傳統(tǒng)大開挖翻修方案有如下優(yōu)勢(shì)： 4.1對(duì)交通影響小采用

10、傳統(tǒng)工藝至少需封閉半幅道路施工，施工作業(yè)面較大，施工工期長(zhǎng)，需要大面積材 料堆放場(chǎng)地，施工使用的大型機(jī)械較多，進(jìn)出施工場(chǎng)地時(shí)對(duì)周邊交通干擾較大。總體而言， 傳統(tǒng)工藝對(duì)交通影響較大，許多路段因此不具備施工條件，無法施工。采用注漿加固工藝， 僅需單個(gè)車道封閉施工，施工作業(yè)面較小，施工工期短，注漿結(jié)束后3天即可開放交通，該 工藝用材為成品砂漿，無需大面積材料堆放場(chǎng)地，施工所需機(jī)械較少僅需一輛施工作業(yè)車輛 即可，市區(qū)交通繁忙絕大部分路段均具備施工條件。4.2環(huán)保采用傳統(tǒng)工藝施工時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵及噪音，工程廢料外運(yùn)后的不合法傾倒也會(huì)污染 環(huán)境，傳統(tǒng)工藝所需材料較多，材料生產(chǎn)過程中會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。采用

11、注漿加固工藝施工 時(shí)，揚(yáng)塵及噪音較小，施工時(shí)幾乎不產(chǎn)生廢料，注漿工藝所需材料較少，地聚合物對(duì)土體不 造成污染。響應(yīng)了國家節(jié)能、綠色、環(huán)保”的理念，具有良好的社會(huì)效益，符合可持續(xù)發(fā)展 目標(biāo)。4.3工期短傳統(tǒng)工藝以36cm水穩(wěn)+8cmAC-20+5cm SMA為例，工序較多，同時(shí)由于水穩(wěn)層養(yǎng)護(hù)周期 比較長(zhǎng)且受天氣條件制約，總工期需4個(gè)月。用注漿加固工藝，工序簡(jiǎn)單、養(yǎng)生期短且受天 氣干擾較小，注漿加固3天后即可進(jìn)行后續(xù)工作，總工期僅需2個(gè)月，能節(jié)省一半工期。4.4造價(jià)低傳統(tǒng)工藝以36cm水穩(wěn)+8cmAC-20+5cm SMA為例，其造價(jià)約為400元/m2。采用注漿加 固技術(shù)，注漿結(jié)束后銑刨5cm瀝青面層加鋪SMA,其造價(jià)約為240元/m2。但是在耐久性和普 遍適用性上還需要經(jīng)時(shí)間和