路面补强指的是由于路面随着使用年限增加，其表面性能和承载能力不倍划久毫断下降，当路面的结构状况或表面功能不能满足使用要求时，来自所需采取的以恢复或360百科提高其使用性能，在旧路面上加铺补强层的措施。随着交通量和轴载的迅速增大，以及超载车辆的出现，早起修建的水泥混凝土路面因 "面板薄 、基础弱 、排水差 "等原因出现了不同程度的破坏，坐计坐通力且破坏现象越年校点采氢路发明显。 为提高强度、改善行车性能，各地大多采用沥青混凝土加铺补强的方法。
- 中文名称 路面补强
- 外文名称 pavement strengthening
- 拼音 lù miàn bǔ qiáng
- 作用 提高承载能力，改善使用性能
- 所属类别 交通
注浆法应用
1 概述
由于城市道路车流量的日益增加, 一些城市道路粮了广社世境掌味达按植年久失修,出现了严重的路面破损现象,如龟裂、断裂、坑槽等。在改造过程中尽量减少对现状交通和周边居民致者蒸使希胶生活造成影响,尽量缩短备务清并祖工期取得投资效果市距便茶希需民，所以在改造中，一来自系列问题的调研和相应的改造方案就显得尤为重要,如道路在城市规划中的功能定位练际、车流量的调查及交通分析、现状地下管线调研、路基稳定性的调查及评价等问题。其中老路面及路基的稳定性直接关系到改造以后的道路工程质量是否满足使用要求，在改造设计过程中应认真调查研究老路面及路基的稳定性, 慎重对待并提出合理的处理意见。下面就注浆法在路面补强设计中的实践谈谈笔者的心得和体会,供同行们借鉴和参考。
2注浆法
2.1 注浆法原理
所谓注浆(亦称灌浆)就是迫七白用压送设备将具有充填和胶景济许子沉队战爱联重宽结性能的浆液材料注入地层中土额颗粒的间隙、土层的界妒英型担易面或岩层的裂隙内,使其扩散、胶凝或固化,以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形、改善地基的物理力学性质和进行托换技术的地基处理技术。
2.2 注浆法的目的
少皮注浆的主要目的如下:
(1)360百科防渗:降低渗透性,减少渗流量,提高抗渗能力,降低孔隙压力;
(2)堵漏:截断渗透水流;
(3)加固:提高岩土的力学强度和变形模量,恢复混凝土结构及圬工建筑物的整体性;
(4)纠正建筑物偏斜:使已发生不均匀沉降的建筑物恢复原位。
2.3 注浆适用范围
注浆法适用范围包括土木工程中的各个领域,用于砂土、粉土、粘性土、湿陷性黄土、填土和道路碎石垫层等的地基处理，松散混凝土和毛石砌体等的基础补强或防渗堵漏工程。
2.4 注浆分类
画帮念妒士倒陆宜 注浆法设计前应取得被加固土层的分布范围、含水量、孔隙率、渗透系数和抗剪强度等资料。根据不同的地质条件、工程特点,选用合理的注浆方法。按照流动浆液体与土体的相互作用方式，一般可将注浆方法分为渗透注浆、压密注浆和劈府起核失介义输研裂注浆3大类。在实际算段视两上既衡映注浆中,注浆体往往是以多种状另压调运动方式作用于土体的,现场品娘带密业具且曾开挖试验证明,几乎找不到仅仅以某种单一运动方式加固土体的浆液凝固体。因此,及报关坏成坐左敌模杆样所谓渗透注浆、压密注浆或劈裂注浆都只不过是指在注浆过程中,浆液以渗透、压密、劈裂注浆为主的注浆形式。
(1)渗透注浆
所谓渗透注浆是指在注浆压力作用下，浆液克服各种阻力而渗入土体的孔隙和裂隙中, 在注浆过程中,地层结构不受扰动和破坏的注浆形式。
(2)压密注浆
所谓压密注浆, 亦即按浆液在土体上的流动特征, 凡是能对土体产生压密效应的注浆皆可称为压密注浆。事实上,国内压密注浆浆液多为速凝型浆液或稠水泥浆。一般压密注浆固结体在土体中呈球体或块体分布。
(3)劈裂注浆设计
浆液由注浆泵加压后, 通过连管进入注浆管内,再误航长领组浓聚六说还通过注浆管聚集在注浆孔口附近的地层中, 当压力加大到一定程度时(启劈压力值)困伤标假,浆液就沿地层的结构面产生初始劈裂流动,此时,由于泵的供浆量小于该时的吃浆量, 因此压力自动降落到供浆量与吃浆量平衡。续后的注浆使裂隙不断向外伸展,浆液在土层中形成条、脉、片状固结体,从而达到增加地层强度、降低地层渗透性的目的。
2.5 注浆法工艺流程
虽然注浆法的种类以及注入的介质、数量有所不同,但是它们的施工程序基本是一致的,都是先把钻杆插入或打进预定土层中,然后封闭孔口,自下而上、从外向内、先间隔后加密的钻孔注浆方法进行作业。
2.6 注浆法设计
(1)注浆设计一般遵循以下几个程序:
①地质调查: 探明地基的工程地质特征和水文地质条件;②方案选择:根据工程地质、注浆目的及地质条件,初步选定注浆方案;③注浆试验:除进行室内注浆试验外,对较重要的工程,还应选择有代表性的地段进行现场注浆试验, 以便为确定注浆技术参数及注浆施工方法提供依据;④设计和计算:用图表及数值方法,确定各项注浆参数和技术措施;⑤补充和修改设计:在施工期间和竣工后的运用过程中,根据观测所得的异常情况,对原设计进行必要的调整。
(2)注浆设计内容主要包括以下几个方面:
①注浆标准: 通过注浆确定要达到的效果和质量标准;②施工范围:包括注浆深度、长度和宽度;③注浆材料:包括浆材种类和浆液配比;④浆液影响半径: 指浆液在设计压力作用下所能达到的有效扩散距离;⑤钻孔布置:根据浆液影响半径和注浆体设计厚度，确定合理的孔距、排距、孔数和排数;⑥注浆压力: 规定不同地区和不同深度的允许最大注浆压力; ⑦注浆效果评估:用各种方法和手段检测注浆效果。
(3)方案选择
注浆方案的选择是设计首先需要面对的问题，但其具体内容并无严格规定, 一般都只把注浆方法和注浆材料的选择放在首要位置。注浆方法和材料的选择与一系列因素有关系,主要有:注浆目的、地质条件、工程性质3 个方面。掌握了以上情况, 就能对注浆方法和注浆材料作出初步的选择。在选择注浆方案时，必须把技术上的可行性和经济上的合理性综合起来考虑。前者还包括浆材对人体的伤害和对环境的污染, 这个问题已越来越引起工程界的重视。
3工程实例
3.1 工程概况
南新路是深圳市南山区中西部一条南北走向的城市次干路,于1985 年设计,1986 年建成通车。随着人流、车流量越来越大,交通秩序混乱等因素,南新路已不能满足交通发展的需要,急需进行改造。改造设计范围为沥青混凝土路面。现有路面结构厚47.5cm, 自上而下分别为: 细粒式沥青砂封面层厚1.5cm,中粒式沥青混凝土面层4.0cm,深贯入沥青碎石联结层厚7cm,6%水泥稳定石屑20cm，碎石垫层厚15.0cm,路面老化、龟裂、坑槽现象普遍存在。
3.2 路面补强设计方法的确定
(1)路面补强方法的确定
由于南新路建成已使用了18 年,没有大修,并且地基条件较差,现有路面弯沉较大。根据深圳市南山区建设工程质量监督检查站2003 年12 月23 日《道路回弹弯沉试验报告》,现有沥青路面不同地段最小弯沉为0.092mm, 局部最大弯沉为1.544mm，经计算如果在现有路面上进行罩面,需要加铺34cm 厚路面,由于加铺层厚度太厚,街道两侧店面均已形成,道路两侧标高难以衔接。而且现状南新路交通繁忙,如果采用清除现状沥青道路路面,对路基进行彻底换填处理的方法,施工工期会比较长,同时造成道路长时间中断、周边道路交通堵塞,对交通的影响非常大。由于南新路行车已10 多年, 原有面层已经破损、基层已经碎裂,路面整体强度不足,垫层空隙较多,填充有泥砂，在上部荷载作用下,路面稳定性不足,造成路面破坏。道路改造需要从根本上改善道路基层的稳定性,所以碎石层是需要加固的主要部位。经多种方案比较,为了减少工期、减少对交通的影响,同时保证工程质量, 最终决定采用渗透注浆法对原路面结构层中的碎石垫层进行加固。通过注浆,也对原有的路基及基层进行了适当加固。
(2)试验段
首先选择两段约60m 有代表性的路段进行试验, 目的是检验路基注浆加固效果是否满足设计要求,并确定注浆的设计和施工参数。根据试验结果,注浆压力控制在 0.3~0.5MPa, 压密注浆以后路面少量冒浆、裂隙细小。路面稍许隆起的地段,路面弯沉明显减少;路面严重开裂、冒浆、隆起的地段,注浆压力只能达到 0.2MPa,加固效果不理想。经 7d 以后,对加固效果不理想的区域进行2 次加密注浆, 加密注浆时,路面冒浆明显减少、路面稍许隆起,经再次检测路面弯沉,加固效果比较理想。
(3)渗透注浆设计
①注浆方法: 本次渗透注浆为路面垫层注浆,采用压密注浆法,施工工艺流程如下:定位─钻孔─制浆─注浆头固定及孔口封堵─送浆─拔管填孔;②注浆范围和深度: 路面补强主要范围确定为沥青混凝土路段中经检测弯沉大于0.5mm 的地段,注浆孔按照正方形布置, 孔间距为2.0×2.0m,最外侧一排孔分布于距补强路段范围边线0.75m 位置。孔间距的布置是根据现场试验结果进行确定的。由于老路面弯沉检测点间距是每条车道每20m 一个点，路面补强范围是按照弯沉检测点进行确定的。由于老路面结构厚度为47.5cm, 根据碎石层埋深及厚度,注浆孔深拟定为35cm,属浅孔注浆,为保证加固效果的均匀性,注浆孔注浆控制半径拟定为1.0m; ③注浆材料:根据试验段加固结果,由于采用水:粉煤灰:水泥=0.45∶0.5∶1作为注浆材料,加固效果不是很理想, 而采用水∶水泥=1∶1.5 作为注浆材料取得的效果比较好, 所以注浆材料选用纯水泥浆进行路面补强,水灰比为1∶1.5;④注浆压力:由于浅孔注浆所产生的孔口反浆压力较大,注浆头不易锁紧,较易溢浆,所以浆体压力不能过大。注浆以渗透注浆为主,根据试验,注浆压力经验值为0.3~0.5MPa,注浆压力应根据现场实际情况确定,原则上路面明显隆起、大量冒浆时,应停止加压;⑤注浆顺序:注浆应分段进行,每段长度以50m 为宜,先完成边排孔注浆,再往中间逐孔注浆。
(4)施工注意事项
①钻孔定位:最外侧的注浆孔距需要补强的路段范围边线0.75m 布设, 其余注浆孔根据2.0×2.0m 的网格进行定位,注浆孔孔位施放完毕以后,经监理现场确认后方可进行施工; ②注浆施工现场应保持场地整洁干燥; ③施工中应记录注浆的各项参数和出现的异常现象,主要有:钻孔记录:包括孔号、孔深、加固层类型、深度;注浆记录:包括注浆压力、浆液配比、注浆量、始(终)灌时间、注浆段起止深度、复灌次数等;浆液试块及其它测试记录;④注浆孔的钻孔直径一般采用30mm,垂直度应小于1.5%,孔位偏差应不大于100mm;⑤成孔后应进行孔口段封闭，封闭材料可采用1∶3水泥砂浆;⑥注浆开始前宜采用压水试验方法检查管路及接头的密封性能，以及仪表和设备的运转情况。注浆一开始即应连续进行;⑦浆液必须在搅拌均匀过筛后,然后泵送压注,在注浆过程中,浆液应继续搅拌，搅拌时间宜小于浆液初凝时间; ⑧注浆时, 注浆管每次上拔或下送长度宜为50mm;⑨注浆的流量一般为7~10L/min,对地下空洞、破碎带,流量可适当加大,但也不宜大于20L/min;⑩注浆过程中出现地面冒浆或压力突变，应立即停止注浆。单孔注浆结束标准应根据下列情况综合决定:注浆量达到设计要求;注浆压力超过设计值;地面冒浆;注浆结束后应及时清洗注浆管、泵和管路，以防浆液凝固造成堵塞。
(5)质量检验
质量检验宜在注浆施工完成后7d 进行,检验点的数量为施工注浆孔的2%~5%,注浆效果采用检测同一点注浆前后路面弯沉变化情况进行检验, 注浆以后如果路面弯沉值小于0.5mm, 表示注浆已达到预期效果和目的。经检测路面弯沉没有达到设计要求,但路面没有完全破坏,可采用2 次加密注浆进行加固处理,布孔采用梅花状布置,如果路面已经严重破坏, 则采用挖除路面结构层, 换填50cm 开山石, 30cm 石粉碴进行地基处理。
(6)注浆效果评价
根据质检单位检测, 经渗透注浆加固处理后,路面弯沉由原来的平均为0.726mm 提高到处理后的平均值为0.423mm。加固处理效果比较理想,除少数点以外,基本上都能满足设计要求。
设计方案
概述
随着公路网密度的不断增加, 近年来普通公路大修改建工程越来越多, 占公路总建设里程60%以上的比重,研究合理的路面补强设计方案意义尤其重大。以辽宁省普通公路改建现状为例探讨合适的解决方案。
存在问题
1.1 片面追求路表弯沉指标,不加分析地采用半刚性基层加铺方案
旧路加铺半刚性基层确实可以有效、经济的提高路表弯沉,但也存在如下问题:
(1)半刚性基层与下卧沥青层间接触连续问题。
(2)经常理论计算需要的半刚性基层厚度只需5 ~10cm,但为了最小施工层厚的要求采用18cm以上,造成浪费。
(3)难以兼顾全寿命周期成本的理念, 远景下一个寿命周期的维修方案难以选择。
(4)原沥青层覆于下层,比较浪费。
1.2 随意放弃强度和使用寿命,简单地采用加铺罩面方案
这种处理方式只能称为中修, 如果原路下承层病害较重, 很快会反映到罩面层, 长期成本并不经济。
1.3 不加分析,随意采用全深式水泥冷再生等新工艺
全深式冷再生技术由于受压实条件的限制,层厚只能在20cm左右,无法提供较高的路面强度和长久的使用寿命,只适用于等级较低或原路松散、基层强度严重丧失情况下的旧路改建工程。在原路面层、基层仍有一定强度的情况下,这种处理是一种浪费。同样,远景下一个寿命周期的维修方案也难以兼顾。
问题探讨
2.1 路面结构类型系数Ab值的选取
《路面规范》06版规定采用半刚性基层时Ab取值为1.0、采用柔性基层时Ab取值为1.6。柔性结构层总厚度在18 ~30cm之间时, Ab值可内插。该规定是因为"控制路基容许压应变相同的条件下,不同路面材料和厚度组合时,路表弯沉值不同"。
《路面规范》06 版9.2.7条规定加铺结构设计"在确定设计弯沉值时, 应根据加铺层的结构选用路面类型系数",在实际工程实例中, 经常是加铺层与旧路沥青层的总厚度尚不足18cm,此时旧路基层在维修中的结构状态判断, 直接影响整体柔性结构体系是否成立的问题。
2.2 柔性结构路面与半刚性结构路面的结构破坏形态
柔性结构路面在使用期末的结构破坏形态是沥青层层底的拉应力疲劳破坏, 而柔性基层通过长期的行车压密,则是长久性结构。结构的修复主要是沥青面层的浅层修复。半刚性结构路面在使用期末的结构破坏形态是半刚性基层层底的拉应力疲劳破坏, 板体基层断裂为块状,可以近似认为已退化为柔性基层。但在维修年,半刚性基层是否已经退化为该种状态则需要相关指标判断。
2.3 容许弯沉lR与设计弯沉ld的关系
容许弯沉lR的概念是结构使用期末已达完全破坏时表现出来的路表弯沉。设计弯沉ld的概念是竣工后第一年最不利季节的路表弯沉。根据《路面规范》97 版条文说明中的弯沉变化曲线,可知lR=1.4ld,故可近似认为当实测旧路代表弯沉值大于1.4 ld时,即可认为旧路半刚性基层已退化为柔性基层, 可以按柔性基层理论进行补强层结构设计。
方案选择
(1)采用柔性基层补强方案, 可使建成后路面的黑色结构层总厚达20 ~30cm,在下一个维修期可采用浅层再生、整体再生或简单加铺的方式,使用寿命较长,从长期看比较经济, 应尽量采用。
(2)当旧路代表弯沉值在60(1/100mm)以下时 ,可直接采用沥青混凝土补强 。
(3)当旧路代表弯沉值在 60 ~80(1/100mm)之间时, 两种补强方案等价, 应优先选择柔性基层补强方案。
(4)当旧路代表弯沉值在 80 ~ 100(1 /100mm)之间时 ,柔性基层略贵 , 可以采用柔性基层补强方案。
(5)当旧路代表弯沉值大于 100(1/100mm)时 ,补强方案应经过慎重比较后确定。此时采用半刚性基层补强方案,往往需要双基层, 如果旧路破损 、松散严重 ,应结合水泥冷再生方案考虑 ;如旧路表观完整 ,柔性基层补强仍应作为比较方案纳入考虑 。
(6)如果旧路弯沉指标较好 , 但表面功能性病害严重,按柔性理论计算补强层较薄时 ,应采取措施避免旧路病害的反射。例如在补强前 ,对旧路表面进行现场热再生或加铺土工织物等方式。
(7)采用柔性基层补强方案 , 应十分注意可能带来的车辙问题,应采取合理的层次组合设计、级配设计来加以解决。例如可减少沥青混凝土层厚、增加密集配沥青碎石层厚 ,以增强动稳定度。
(8)旧路采用柔性基层补强方案时 , 加宽部分宜采用混合式基层 ,并尽量使黑色结构层在道路全断面上基本等厚。这种方式既不过多增加造价, 又有利于下一个维修期的大修方案确定。
