张阳 李小龙交通运输部公路科学研究院 北京新桥技术发展有限公司摘 要：针对沥青路面典型的水稳基层脱空病害，依托国省道路路面病害专项处治项目，采用非开挖式新型复合水泥-水玻璃注浆技术进行处治。
在测试复合浆液材料特性的基础上，阐述非开挖式新型复合水泥-水玻璃注浆技术的施工工艺，并研究注浆技术在水稳基层脱空处治中的应用。
处治结果表明：新型复合注浆技术可有效处治基层脱空病害，恢复路面结构层强度，改善路面使用质量。
关键词：复合注浆技术;沥青路面养护;水稳基层;基层脱空;路面结构强度;作者简介：张阳（1982—），男，江苏丹阳人，硕士，高级工程师，研究方向为道路材料及道路养护技术。
;0 引言我国沥青道路路面结构多采用以水泥稳定粒料为代表的半刚性基层[1]。
近年来，随着经济的发展，客/货车流量和运载量都急剧增加，部分国省道的损坏问题愈发严重，路面病害出现频次较高。
研究表明，随着公路运营服役年限的增长，在车辆荷载、水、温度以及紫外线等环境因素的综合作用下，沥青路面的使用性能快速下降，出现了不同程度的路面病害[2,3]。
沥青路面病害一般包括横纵裂缝、沉陷、坑槽、车辙等，主要原因一方面是半刚性基层的脱空或开裂破坏路面整体结构的连续性，引起面层产生反射裂缝；另一方面是因为长时间的使用致使路面材料产生疲劳损坏，加速路面病害的发展，最终影响公路的路用性能和使用寿命[4]。
目前普遍采用预养护和修补面层的措施对路面进行翻修，此方式可以短暂延长路面使用寿命，但是并不能从根本上杜绝病害高发的情况[5]。
尤其是面对沥青基层脱空问题，若采取传统的开挖修复方法，不仅工程量大、工期长、费用高，还会造成交通延误和环境污染，另外开挖产生的废料也难以处置，采用常规的预养护手段则不能根治病害，且养护封层的使用寿命较短[6,7]。
因此，兼具高效、便捷、环保的非开挖式注浆加固技术就成为处治沥青路面基层脱空问题的有效手段，其不仅可以消除面层-基层之间的脱空，增强界面黏结力，还可以填充结构层之间的微小裂隙，提高道路结构整体性，延长道路的使用寿命。
本文依托国道G316襄州区路段路面病害专项处治工程，针对该路段典型的沥青路面水稳基层脱空病害，采用新型复合水泥-水玻璃注浆材料进行专项处治，对非开挖式复合浆液注浆技术在基层脱空病害处治中的应用及工艺展开研究。
1 新型复合水泥-水玻璃注浆技术材料成分及特性1.1 水泥-水玻璃的基本成分和性质水泥-水玻璃浆液主要由水泥和水玻璃组成，根据工程需求，按照一定的比例混合，并掺入添加剂使用，其具备以下特点：(1）浆液凝胶时长可控性较好，在几秒到几十分钟之间可以精准控制；(2）结石体早期强度高，可达10～20MPa;(3）浆液的结石率高，最高可达100%;(4）结石体的渗透系数小，为10-3cm/s;(5）浆液不会污染地下水和环境；(6）浆液结石体容易粉化，有碱析出，其化学结构不稳定。
1.2 材料特性基于多因素多水平的正交试验，筛选出新型复合水泥-水玻璃注浆浆液组成成分间的最优配比。
同时，水灰比取0.8%，水玻璃掺量为25%，外加剂掺量为1.0%，并对其材料特性进行一系列测试，试验结果如表1所示。
表1 新型复合水泥-水玻璃注浆材料试验结果 下载原图2 新型复合水泥-水玻璃注浆技术施工工艺注浆技术的施工工艺决定了道路基层病害处治效果的好坏，需保证每个施工环节良好的施工质量。
新型复合水泥-水玻璃注浆材料在沥青路面水稳基层病害处治中的施工工艺主要包括注浆加固、铣刨重铺两个方面，具体工艺流程为：施工准备→布孔→钻孔→验孔→安装导管→注浆→拔管→封孔→养生→检测→铣刨→旧路病害处治→洒布黏层油→摊铺碾压→检测→开放交通。
2.1 施工准备首先封闭拟处治路段交通，然后需准备施工设备和施工材料，施工设备主要包括注浆设备、沥青混合料作业设备等，施工前应检查确保所需设备工作性能完好。
施工材料准备主要需做好新型复合水泥-水玻璃注浆原材料及配合比和沥青混合料原材料及配合比等试验检测，确定其材料的技术参数等。
对拟处治路段进行病害调查分析，并采取贝克曼梁检测法进行弯沉检测，以检验注浆前后补强效果。
应根据现场道路的实际情况，通过钻芯取样法确定不同病害路段的注浆方式，以达到更好的病害处治效果。
一般情况下采取深层注浆，注浆深度为6～8m；若仅为基层松散，为避免材料浪费则采取浅层注浆，注浆深度为0.9m。
2.2 注浆施工注浆布孔采用基层孔、路基孔两种方式，呈梅花形布置。
基层孔孔径为40mm，孔位间距为1.2m，注浆压力为0.8MPa；路基孔孔径为50mm，孔位间距为1.5m，注浆压力为1.0MPa。
采用空压钻机垂直钻孔，垂直度误差控制在1%以内，并谨防塌孔，确保钻孔深度。
成孔后检验孔深、孔径、孔间距等，检验合格后方可安装注浆导管。
新型复合水泥-水玻璃注浆浆液严格按配合比进行配置，每盘搅拌速度为1 400r/min，搅拌时间控制在3～5min，形成均匀且流动性好的水泥浆液。
浆液配置好后采取静力压降方式通过注浆导管开始注浆。
注浆按照先边缘后中央的顺序，并应注意控制和观察注浆压力的变化，避免出现新增裂缝或鼓包。
若即使增加压力也很难进行注浆，则应停止注浆；若压力变化不大，则尽可能增加注浆量。
与此同时，注浆过程应注意观察周边边坡、水沟等处是否有漏浆现象，若发生跑浆应立即停止注浆并进行封堵，待浆液凝固后再尝试注浆。
为防止雨水进入注浆孔，影响注浆效果，注浆结束后采用高标号水泥或原路面材料进行封孔并养生，养生24h后进行FWD弯沉检测，以评判注浆后的加固效果。
2.3 铣刨重铺注浆结束后，铣刨旧沥青路面上面层，完成后检查铣刨槽槽底是否有旧路病害，需对存在病害的位置进行处治，对有裂缝病害的区域进行灌缝修补并铺设防裂贴或土工格栅，对存在坑槽病害的路段按照“圆洞方补”的方式进行挖补。
旧路病害处治完成后，均匀洒布黏层油（改性乳化沥青），破乳后摊铺沥青混合料。
施工完成48h后检测路面抗滑构造深度、压实度、厚度、平整度、渗水系数等，经检验合格后方可开放交通。
3 工程应用实例3.1 工程概况本工程位于G316国道湖北省境内，路段起于襄州区陈家湾，终点位于两河口，起讫点桩号为K1412+573—K1433+660，设计长度为21.087km，双向四车道，采用沥青混凝土路面，技术等级为一级公路，设计速度为80km/h。
经现场实地勘察，并结合历年的道路养护资料，认为该路段路面病害多发的主要原因是半刚性基层脱空导致的路面承载能力降低，致使路面出现局部破损，主要表现为路面横纵缝、龟网裂、块裂、唧泥等病害形式。
随着该地区特色产业经济的发展，客/货车流量和运载量逐年增大，即使路面经过多次养护翻修，仍不能改善病害高发的情况。
因此，决定采用新型复合水泥-水玻璃注浆技术对沥青路面水稳基层的脱空部位进行注浆加固处治，并结合道路注浆前后的使用情况对新型复合注浆材料处治沥青路面水稳基层脱空病害的效果进行评价。
3.2 注浆效果(1）弯沉值检测该路段基层脱空部分采用新型复合水泥-水玻璃注浆材料处治，注浆完毕并养生后，重新对其道路弯沉值进行检测，并与注浆前的弯沉值进行对比，结果如图1所示。
图1 注浆前后路面弯沉值对比图 下载原图由图1可知，经过新型复合水泥-水玻璃浆液注浆后，基层脱空部分的弯沉值显著下降，其中上行车道的弯沉值下降约53.89%，下行车道的弯沉值降低61.02%，路面整体弯沉值减少50%以上，说明注浆后有效填充了基层脱空区域，消除了面层与基层之间由于脱空而产生的空腔，显著增强了路面结构强度。
此外，路面经过注浆补强后，上下行车道的弯沉值趋于均质集中，离散性减弱，表明路面结构的整体性得到提升。
(2）钻芯检测注浆后对道路进行钻芯取样，与注浆前的道路芯样进行对比。
结果发现，注浆前路面的水稳基层脱空病害普遍，很难取出完整的芯样。
此外，由于基层脱空，路面结构缺乏承载力，导致面层表面裂缝密布，基层开裂也比较明显，难以进行后续强度测试。
而注浆后钻芯的芯样较为完整，裂缝少见，其劈裂强度和抗压强度均有明显提升，说明复合浆液注浆技术可有效解决沥青路面水稳基层脱空问题，恢复路面的结构强度。
图2所示为注浆后的基层连接状况。
图2 注浆后上下基层连接为一体 下载原图4 结语本文依托某实际工程，对非开挖式复合水泥-水玻璃注浆材料在沥青路面水稳基层脱空病害中的应用展开系统、深入的研究。
经过施工后检验，该新型复合注浆技术可有效解决水稳基层脱空这一典型病害，消除空腔，提升路面结构强度，减少道路弯沉，为道路的使用寿命和行车安全提供保障，也有利于推动注浆技术的应用和发展。
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