灌漿技術(shù)處治舊水泥混凝土路面應(yīng)用探討

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近幾年來，我國城鄉(xiāng)各地修建了大量的水泥混凝土路面，毋庸置疑，這對提高我國公路路面質(zhì)量，增強(qiáng)公路的抗災(zāi)能力，改善公路行車條件，提高客貨運(yùn)輸效益，均起到了積極的作用。隨著水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)管理工作日益繁重。一是早期修建的水泥混凝土路面大多已接近使用年限，需要翻修；二是近期修建的水泥混凝土路面，由于諸多原因，有的也出現(xiàn)了不同程度的損壞。為了及時修復(fù)已損壞的水泥混凝土路面，保證公路運(yùn)輸暢通，一些設(shè)計、科研院（所）、施工及養(yǎng)護(hù)管理部門已在這方面做了大量的工作，從實踐中探索了一些較為成功的水泥混凝土路面修補(bǔ)技術(shù)。這些技術(shù)有的已經(jīng)通過工程考驗，證明是可行的；有的則剛剛問世，有待進(jìn)一步檢驗。
    路面是公路工程的重要組成部分之一，它直接承受和傳遞行駛車輛的荷載作用，并抵御各種自然條件的侵襲。在我國176萬公里公路網(wǎng)中現(xiàn)有路面里程已達(dá)91%，有高級、次高級路面里程為41%。1990以來，隨著我國大規(guī)模公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的展開，水泥混凝土路面公路得到史無前例的快速發(fā)展。截至到2002年底，我國已擁有水泥混凝土路面公路16.8萬公里，是1989年里程長度的14.7倍，13年中凈增15.6萬公里，平均年增長率為25%。在總里程28.9萬公里的高級路面（瀝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%。中國已經(jīng)成為當(dāng)今世界上擁有水泥混凝土路面里程最多的國家之一。
    為全面建設(shè)小康社會，實現(xiàn)交通新的跨越式發(fā)展的目標(biāo)，新世紀(jì)頭二十年我國公路建設(shè)仍將大踏步前進(jìn)。“五縱七橫”國道主干線有望于2010年前貫通，西部八條大通道將于2020年前全面建成，“十三縱十五橫”國家重點公路建設(shè)由東向西逐步推進(jìn)。與此同時，為加快農(nóng)村公路建設(shè)，“修好農(nóng)村路，服務(wù)城鎮(zhèn)化，讓農(nóng)民兄弟走上油路和水泥路”。國家啟動了“通暢工程”和“通達(dá)工程”。按照規(guī)劃，至2020年我國公路通車?yán)锍虒⑦_(dá)到（260~300）萬公里，其中高速公路預(yù)計達(dá)到7萬公里?？梢灶A(yù)見，水泥混凝土路面公路仍將有大的發(fā)展，今后幾年水泥混凝土路面的建設(shè)規(guī)模將會以每年數(shù)萬公里至十萬公里的速度向前延伸。在我國水泥混凝土路面的建設(shè)具有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢，水泥產(chǎn)量連續(xù)13年居世界第一，2002年年產(chǎn)水泥達(dá)到6.3億噸。大力發(fā)展水泥混凝土路面技術(shù)，不僅全部原材料均可立足國內(nèi)市場，也有利于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。水泥混凝土路面質(zhì)量的好壞直接影響行車速度、安全、舒適和運(yùn)輸成本。它具有強(qiáng)度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長等優(yōu)點。但水泥混凝土路面接縫較多，對超載較為敏感，易發(fā)生脫空、唧泥、裂縫等先期病害，從而導(dǎo)致路面的破損，如何治理與預(yù)防脫空、唧泥等病害，搞好水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)，延長公路的使用壽命，改善其通行能力，具有十分重要的意義。
    1、水泥混凝土面板唧泥、脫空形成主要原因
    唧泥和脫空病害的產(chǎn)生有其內(nèi)在因素和外界因素：內(nèi)在因素是基層本身的質(zhì)量、組成以及混凝土面板接縫狀況；外界因素則是汽車荷載和氣候變化。我國路面基（墊）層材料一般都選用穩(wěn)定類集料，其模量遠(yuǎn)小于混凝土面層的模量。水泥混凝土路面在重車荷載的反復(fù)作用下，板下基面板底與基（墊）層之間將出現(xiàn)微小的空隙，即出現(xiàn)了板下局部脫空，或稱為原始脫空區(qū)。同時溫度濕度的變化，以及板內(nèi)溫度的非線形分布，引起板向上或向下的翹曲，加速了板與基礎(chǔ)之間的分離，形成板底脫空。脫空的出現(xiàn)又為水的浸入創(chuàng)造了條件，當(dāng)路面接縫或裂縫養(yǎng)護(hù)不及時，雨水從破損處浸入基層，滲入的水將在板下形成積水（自由水）。積水與基層材料中的細(xì)料形成泥漿，并沿面板接縫縫隙處噴濺出來，形成唧泥。唧泥的出現(xiàn)進(jìn)一步加劇了板底的脫空。這樣周而復(fù)始，惡性循環(huán)最終導(dǎo)致路面的損壞。
    2、板下封堵的必要性
    在修復(fù)水泥混凝土路面時，采用板下封堵的目的是為了恢復(fù)對路面結(jié)構(gòu)的支承，它是通過向這些空隙灌漿而實現(xiàn)的。灌漿時要施加一定的壓力，而施加的壓力不應(yīng)使路面板抬升。
    板下封堵作為一種預(yù)防性維護(hù)措施，應(yīng)在板角剛一出現(xiàn)支承喪失的情況時就盡快地進(jìn)行。支承喪失的表現(xiàn)是彎沉增大，橫向接縫形成錯臺，交通車道或路肩的接縫和裂縫附近積存細(xì)屑。
    在路面板尚未發(fā)生嚴(yán)重裂縫時，板下封堵是一種比較經(jīng)濟(jì)的修復(fù)方法。如果初始彎沉很小，最好不要灌漿，因為板下封堵所造成的擾動可能會使彎沉增大。
    板下封堵不能矯正沉降，不能提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，也不能消除因板內(nèi)溫、溫度變化及板上交通荷載而造成的垂直錯臺。但是由于空隙被填充，減小了彎沉，恢復(fù)了結(jié)構(gòu)的整體性，因此減小了未來發(fā)生唧泥以及錯臺和板斷裂的可能性。只有在支承能力喪失程度有限的接縫、裂縫處才進(jìn)行板下封堵。
    3、加固機(jī)理
    在現(xiàn)有混凝土路面設(shè)計理論中，我們把混凝土板看作是小撓度彈性薄板，其假定條件是面板與地基間完全接觸(不脫空)。同時混凝土板是一種脆性材料,抗壓強(qiáng)度高、抗彎拉性能差。在正常情況下，面板均勻支承時，無論荷載作用位置，應(yīng)力都較小。而一旦脫空，板角處由于基礎(chǔ)支撐的喪失處于懸臂狀態(tài)，板內(nèi)將產(chǎn)生過大的應(yīng)力、剪力，混凝土板很快達(dá)到極限壽命。水泥混凝土板灌漿是通過注漿管，施加一定壓力將漿液均勻注入板底空隙、板下基（墊）層中，以充填、滲透、擠密等方式，趕走板底、基層裂隙中的積水、空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一段時間后，漿液將原來的松散顆?；蛄严赌z結(jié)為整體，形成一個良好的“結(jié)石體”。灌漿改善了板底原有受力狀態(tài)，恢復(fù)板體與地基的連續(xù)性。達(dá)到加固基礎(chǔ)，治理病害的目的。
    4、設(shè)計考慮
    板下封堵工程設(shè)計，包括選擇一種合格的灌漿混合料，測試路面有沒有脫空，預(yù)計灌漿的量和決定適宜的灌漿孔。
    4．1灌漿混合料
    水泥混凝土路面板下封堵的灌漿材料一般由水泥、粉煤灰、砂、外摻劑和水組成。灌漿材料質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響灌漿的效果，因此，不管用何種灌漿材料都應(yīng)通過試驗來選擇。