砼路面沉陷病害综合处理工程技术应用
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摘要：本文介绍了化学灌浆加固调平、坑洞修补、裂缝修补等技术在处治砼路面沉陷病害中的应用，着重介绍了该技术在高速公路路基处理沉陷病害中的实践及效果。
中图分类号： X734 文献标识码： A
前言
在高速公路建设和使用过程中，由于施工原因导致的路基不均匀沉降主要有压实度不足及填料问题，多发生在填挖交界、桥头、涵洞台背及管涵顶部等部位。在使用过程中由于车辆超载及养护不到位等原因造成的路基局部沉陷，其中伸缩缝破损及路面裂缝渗水造成路基受水侵蚀软化造成沉陷。砼路面的高速公路出现路基下沉路面沉陷的病害后，路面会形成断板和破碎板，以往采用更换砼面板的方法处理。换板后效果并不理想，大部分换过的板经过3-6个月后路面出现开裂并逐渐沉陷，分析其原因为沉陷部位路基未加固处理治标不治本。
1、概况
G65包茂高速公路某路段2008年1月16日建成通车，全长65.3公路。通车后到2008年9月发现K11+610~630左幅路基下沉路面沉陷，最大沉降量80mm。沉陷范围内路面形成断板和破碎板。沉陷位置处于填挖交界与盖板涵台背重合部位。
2008年9月7日，采用综合技术对K11+610~630左幅路面病害进行处治，主要技术有：DCG工法加固路基调平沉陷；板底脱空灌浆技术；裂缝、坑洞、伸缩缝修补。
2、施工方案
2.1.1灌浆加固调平沉陷
灌浆加固调平沉陷所用材料主要是水、普通硅酸盐水泥+DCG-979，配比为水:水泥: DCG-979=075:1:0.2～0.35，DCG-979其性能指标见表2.1.1，性能特点如下：。
（1）可通过控制浆液凝固时间来调整单孔灌浆半径。该浆材凝固时间的可控性有两大优点：a、可最大限度减少浆液跑失，避免浪费，既能有效地保证工程质量，降低工程费用，又有效避免浆液跑失对农田等环境的影响；b、在加固路基软弱土体的同时，还可准确地进行定量、定位抬升，确保路面平顺。
（2）浆液的固结体本身强度高，终凝抗压强度≥20MPa，满足加固要求；
（3）浆液在干燥土层或水中照样迅速固结；
（4）浆液固结率为100%，固化过程中不析水，无有毒物质逸出；
（5）DCG－979无毒，与水泥浆组成的固结物不溶于水，不易老化变质，不对环境造成不良影响。
表2.1.1“水泥+DCG-979”浆材性能指标表
指标名称 凝固时间 抗压强度（24h） 抗压强度（28d）
检测结果 28s 3.5MPa 21.3MPa
2.1.2、DCG工法施工工艺
（1）布孔：孔、排距均为2.5m，呈梅花状布孔，孔深6~8米。孔数15个，（见图2.1.2）
图2.1.2
（2）路面钻孔：采用小型路面取芯钻机钻孔，钻穿基层即可。
（3）造深层孔：采用无水打管取土方法造孔。
（4）观测：作好灌浆前的观测记录工作；测量路面凹陷量，记录灌浆孔深，并拉线做好标记。
（5）安装灌浆管：安装灌浆管的同时应安装止浆塞，避免浆液进入沥青层形成拱包。
（6）加固调平灌浆：边加固边调平，主要通过抬升3m以下的深层土体来抬升整个凹陷部位的路面，然后处理3m以上的土体，并实施微调平，确保路面恢复平顺。
（7）结束灌浆
DCG工法施工工艺流程图
2.2.1板底脱空灌浆所用浆材为“水泥+（MX2000+MX2001）复配剂”浆液，性能指标见表2.2.1，性能特点如下：
（1）良好的可灌性和渗透性，确保进浆充分，消除脱空，恢复板基密贴；
（2）具有良好的粘结力，可有效修补砼面板底面缺陷，固结破碎基层，改善砼面板的受力情况；
（3）固结体早期强度高，24小时抗压强度≥5MPa，大大缩短养护期。
表2.2.1“水泥+‘MX2000+MX2001复配剂’浆材”性能指标表
指标名称 浆体流动度
（%） 膨胀率
(%) 初凝时间
(min) 终凝时间
(min) 抗压强度（MPa）
24h 28d
检测结果 242 0.022 136 215 6.3 50.2
行业标准 ≥0.02 ≥120 5
2.2.2板底灌浆脱空灌浆施工工艺
（1）钻孔
采用取芯钻孔，根据设计，一般每块需处理的面板呈梅花状钻孔五个（见附图2.2.2），况增减钻孔个数，孔深穿透基层，一般为70cm。
（图2.2.2）
（2）制浆
根据不同工序和不同的处理目的，严格按设计配合比配制浆液，浆液应随配随用，防止离析。
（3）灌浆
用专用灌浆泵顺行车方向进行灌浆施工，先灌一序孔后灌二序孔，板底灌浆压力一般控制在0.2~1.0MPa之间，调平错台时，灌浆压力可增大至1.5MPa，注意控制压力，防止因压力过大造成断板。灌浆时，可能有少量浆液从接缝或灌浆孔溢出，应采取有效措施封堵、保压，以免浆液在压力作用下跑失，造成进浆充分的假象。灌浆时还要求对每块板均分多序孔反复灌浆，使浆液交叉补充，确保板底进浆充分。
（4）封孔
灌浆时，如冒浆范围较大或压力超过控制值，可结束单孔灌浆，并对该孔封堵保压，防止浆液反溢，造成填充不饱和。
（5）交通限制
压浆完成后的板块，禁止车辆通行，交通限制时间不少于24小时。
（6）自检
灌浆过程中采用测量邻板错台量和观测冒浆的情况（特别是板中央的后序孔），一般地，该孔冒浆的板块，板底进浆都会饱满并随机钻孔（孔深仅穿透面板）注水，如果渗水，须对该孔灌浆处理，如果不渗水视为自检合格。灌浆结束3天后采用钻芯取样的办法抽检，钻芯取样的频率不少于5%的板块，对自检不合格的进行补灌至合格。
2.2.3、工艺流程图
观察钻孔时返水情况
判断脱空的界面
错台调平
面板抬动钻钻孔注水 不渗水
2.3.1、坑洞、崩边等填补所用材料为“坑洞灵”及辅助材料，表2.3.1性能特点如下：
（1）柔性材料，常温下可施工，工后可立即同城，减小施工对行车的影响；
（2）对施工环境要求不严，可在潮湿界面上施工；
（3）与混凝土粘结强度高，工后不会脱落；
（4）抗压强度高，碾压后达到40MPa以上；
（5）材料具有一定韧性，在高低温交变中不会开裂；
（6）防滑性好；
（7）耐候性好，耐磨性优良，使用寿命长。
表2.3.1 “坑洞灵”性能指标表
指标名称 粘结强度(3d,MPa) 抗压强度(3d,MPa) 抗折强度(3d,MPa) 固化时间min 耐磨性 摩擦系数BPN
检测结果 3.6 50.1MPa 5.8 40 2.0 78
2.3.2、坑洞、崩边填补施工工艺
1、坑洞灵填补
（1）必须将坑洞、崩边的疏松层清理干净；
（2）沿坑洞、崩边边缘垂直切割，切割深度不小于2cm；
（3）涂刷基液应均匀；
（4）将坑洞灵均有放入坑内进行夯实；
（5）填补后应稍高于路面，保证通车后处理部位平顺。
（6）填补完成后可立即通车；
2.4.1、裂缝处理所用材料为“裂缝灌浆粘补复合树脂”及辅助材料，“裂缝灌浆粘补复合树脂”性能指标见表2.4.1，性能特点如下：
（1）粘结强度高。与混凝土的粘结强度达到3.0MPa以上；
（2）耐水性、防水性和密封性好。材料固结后无收缩，可有效防止雨水进入路基。
（3）耐候性好，使用寿命长。
表2.4.1 “EX55裂缝处理材料”性能指标表
指标名称 检测结果 行业标准
断裂伸长率（%） 65 ≥50
粘结强度（MPa） 4.8 ≥4
拉伸强度（MPa） 7.6 ≥4
2.4.2、裂缝处理施工工艺
（1）清除裂缝两侧各50的浮尘、油渍及松散杂物，并将粉尘、浮灰清理干净。
（2）清洗：用高纯度洗涤剂（丙酮等有机溶液）沿裂缝开口两边清洗，使缝中粉尘挥发，保持干燥。
（3）埋置灌浆嘴
埋置时，先在灌浆嘴角抹上一层约1的复合树脂泥封闭胶，将灌浆嘴的进浆孔骑缝粘贴在缝中心。根据裂缝的大小，其灌浆嘴的间距一般为150～300。
（4）封闭裂缝
封闭裂缝应根据不同裂缝情况及注浆要求确定。用环氧胶泥封闭胶在裂缝两侧宽20涂抹一层厚约1的封闭胶将裂缝封闭。当裂缝度大于1时，应在裂缝处粘贴一层耐碱玻璃纤维布。
（5）配置“EX55裂缝处理材料”灌浆材料。
（6）注浆采用专用注浆泵灌注，各灌浆嘴冒浆后稳压3-5分钟，使缝内浆液饱满，可卸下灌浆嘴，换上堵头，跳开进行下一个灌浆嘴注浆。
（7）封口
30分钟后清除灌浆嘴，将裂缝表面用手磨机打磨平整，2小时后开放交通。
2.5.1缩缝防水处理所用材料为“聚氨酯嵌缝胶”及辅助材料，“聚氨酯嵌缝胶”性能指标见表2.5.1，性能特点如下：
（1）与混凝土的粘结强度高，可达2.0MPa；
（2）韧性好，断裂伸长率大于200%，处理后不开裂，达到良好的防水效果；
（3）耐候性、耐水性好，使用周期长；
表2.5.1“聚氨酯嵌缝胶”性能指标表
指标名称 检测结果 行业标准
拉伸量(mm) 20 ≥15
失粘（固化）时间（h） 4.3 3~16
流动度(mm) 0 0
弹性（复原率，%） 105 ≥90
（-10度）拉伸量(mm) 18 ≥15
与混凝土粘结强度(MPa) 0.5 ≥0.4
粘结延伸率(%) 420 ≥400
2.5.2缩缝、施工缝更换施工工艺
（1）清老胶
用专用切割机（用金刚石锯片）沿接缝切割，露出新鲜混凝土，然后挖去老胶。切割时要严格控制宽度，既要切除老胶又不宜把缝扩得很大，每边宜掌握在0.5mm左右。切割的深度宜控制在3~4.5cm之间。
（2）打磨清理
用钢丝刷缝机刷缝，然后用高压空气吹干净缝内的灰尘、杂物。将路面上的杂物收集装袋。
（3）压泡沫条
泡沫条的作用有二个：一是控制灌缝深度使密封胶在缝内均匀一致，不漏胶，保证灌缝质量；二是使密封胶同底部不粘接，确保材料的延伸率。
泡沫条选用与本填缝料脱粘的，比接缝宽大2～5的炮沫条。根据道缝的宽度及要求灌料的深度选用配套泡沫条，用专用压轮把泡沫条压入缝内就位。
泡沫条压好之后自检质量，检查内容包括：接头的搭接部分是否密封、压入深度、有无漏胶点。如发现问题则及时修正。
（4）灌胶
A、材料
材料使用常温式聚氨酯道路嵌缝胶。应按规定混拌均匀后使用，材料须在1.5小时内用完。
B、填缝
把材料装枪后安上合适的枪头，按先灌纵缝后灌横缝顺序进行,填缝料灌注深度应为1.5～2.5。每个灌缝的施工人员每枪打完之后接打原缝，不得每次打不同的接缝以免漏灌。对于有漏胶的部位要补灌，保证深度和平整度。填缝料应低于路面1～2mm。冬季应低于路面约2mm。灌缝时要注意动作，避免胶液遗漏污染路面，如有污染应及时打磨清理干净。
C、修整
检查漏点，补胶；用灰刀铲去多余的胶；然后用一个比接缝略窄的竹片在胶面上挤压一下，使胶面均匀一致，平整美观，也使胶液与混凝土紧密接触。外观：必须密封良好，线形顺直、无明显缺陷、无污染路面等现象。
3、工程实效
采用动力触探试验、平整度测量和路面标高测量等方法进行检测工程效果。动力触探试验锤击数为N63.5＝16.2～22.5击，灌后土体的强度普遍明显提高。处理范围20m拉线测量，最大凹陷量为6mm，路面恢复平顺，行车无跳车现象，平整度达到标准，调平效果很好。工后1年和5年20m拉线测量观测效果（详见检测结果见表3.1）。 自2008年10月16日完工后至2014年6月已有5年零8个月，路面的板裂缝和坑洞虽然经过两次养护修补，但经综合处理过的路基和路面依然稳定。
表3.1 某高速公路K11+610~630左幅路基沉陷处理前后对比表
序
号 桩号 凹陷面积(m2) 最大凹陷量(mm) 平均捶击数*（击）
工前 工后 工后
（1年） 工后
（5年） 工前 工后
1 K11+610~630
左幅 230 80 6 8 8 9 19
4、结语
通过本文可知，砼路面沉陷病害综合处治技术对处理砼路面沉陷病害效果良好。从根本上解决了通过更换路面板处治路面沉陷而无法达到标本兼治的缺陷，经综合处治后路基稳定，延长了路面的使用寿命。相比较而言该技术比更换面板处治路面沉陷更加环保和安全。