摘 要:水泥混凝土路面在使用過程中會產生諸多病害,通過對舊水泥混凝土路面板唧泥、脫空等混凝土路面主要病害的分析,提出采用灌漿技術來解決此類病害。并對脫空的確定、灌漿加固機理、實施等進行了較詳細的介紹和分析。從經濟的角度評價了灌漿技術的可行性。
關鍵詞:道路工程;水泥混凝土路面;脫空分析;灌漿處治
中圖分類號:U416. 216 文獻標識碼: C 文章編號: 1008 - 3383 (2007) 12 - 0081 - 01
1 水泥混凝土面板唧泥、脫空形成的主要原因
唧泥和脫空病害的產生有其內在因素和外界因素:內在因素是基層本身的質量、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定類集料,其模量遠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作用下,板下基(墊)層將產生累積塑性變形,使混凝土板的局部范圍不再與基層保持連續接觸,于是水泥混凝土路面板底與基(墊)層之間將出現微小的空隙,即出現了板下局部脫空,或稱為原始脫空區。同時溫度、濕度的變化,以及板內溫度的非線形分布,引起板向上或向下的翹曲,加速了板與基礎之間的分離,形成板底脫空。脫空的出現又為水的侵入創造了條件,當路面接縫或裂縫養護不及時,雨水從破損處侵入基層,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。唧泥的出現進一步加劇了板底的脫空。這樣周而復始,惡性循環,最終導致路面的損壞。
2 脫空板確定
2. 1 脫空板確定方法
脫空板可采用人工觀察法、彎沉測定法等方法來確定。人工觀察法是通過肉眼觀察接縫、裂縫、唧泥等情況初步判定脫空。當重車行過,能感到混凝土板有豎直位移時,或下雨之后,有明顯唧泥現象的板塊,認為是脫空。這種方法的缺點是主觀性強,即便是有經驗的工程師也不能避免錯判、漏判。彎沉測定法是測試板角彎沉,如果超過某一限值,即認為存在脫空。我國交通部行業標準《公路水泥混凝土路面養護技術規范》(JTJ073. 1 - 2001) (以下簡稱《規范》)中也明確規定水泥混凝土面板脫空位置的確定可采用彎沉測定法。
2. 2 檢測方法
上海某公路試驗段為一級公路,建于1997年,設計板厚24 cm。主要采用彎沉指標來確定脫空板。首先選取水泥混凝土面板荷載最不利作用位置作為檢測點,宜選取橫縫及縱縫附近的點。采用兩臺5. 4 m長桿彎沉儀及BZZ - 100標準軸載(后軸軸載為10 t)測定車。檢測點分主點、副點。主點位于板橫縫前10 cm,加卸載。副點在橫縫后10 cm,無荷載(正常行車方向為前) 。將一臺彎沉儀置于主點,即測定車的輪隙中間;另一臺彎沉儀置于副點處。分別測定主、副點彎沉(按前進方向右輪測試) 。右輪處于縱縫30 cm左右。
在《美國路面修復手冊》中規定,凡彎沉值超過0. 635 mm的,應確定為板塊脫空。根據我國公路修建狀況和檢測儀器的實際情況,有關專家推薦凡彎沉值超過0. 2 mm的,應確定為面板脫空(詳見規范) 。在本實驗路段,采用雙指標控制,即主點彎沉大于0. 2 mm或差異彎沉(主點—副點)大于0. 06 mm的,均認為板底可能出現脫空現象。
3 加固機理
在現有混凝土路面設計理論中,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準脆性材料,抗壓強度高、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,應力都較小。而一旦脫空,板角處由于基礎支撐的喪失處于懸臂狀態,板內將產生過大的應力、剪力,混凝土板很快達到極限壽命。水泥混凝土面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、空氣后占據其位置,經人工控制一段時間后,漿液將原來的松散顆?；蛄严赌z結為整體,形成一個良好的“結石體”。灌漿改善了板底原有受力狀態,恢復板體與地基的連續性。達到加固基礎,治理病害的目的。
4 灌漿技術的實施
孔位布設一般為3～5孔,應根據混凝土面板尺寸、裂縫狀況以及灌漿機械等確定。灌漿孔大小應和灌注嘴大小一致,一般為5 cm左右。灌漿順序從沉降量大的地方開始,由遠到近,由大到小。灌漿壓力的控制應視混凝土板的損壞及脫空情況具體確定。當漿液從接縫處或另一注漿孔冒出,就可認為完成該孔注漿,即停止注漿,迅速移至另一注孔繼續作業。壓力一般控制在1～4MPa之間,并停留3～5 min,效果較好。
5 結 語
(1)灌漿技術作為一種新型的加固技術,可廣泛地使用到公路施工其他方面,如:高速公路橋頭跳車、軟土地基處理、機場路加固等。而且由于其處治質量主要控制指標彎沉與舊板加鋪瀝青混凝土面層的設計指標相吻合,具有一定科學性,所以也適用于舊板加罩瀝青面層的舊板加固中。
(2)大多數破損板本身的質量良好,病害主要是由于下承層造成的。有關資料建議灌漿鉆孔深度一般為混凝土板底3～5 cm,根據施工經驗,鉆孔深度應穿透基層達到墊層中。傳統的“換板”只能改善板本身狀態,而板下灌漿通過灌漿壓力可把漿液滲透到相鄰混凝土板下,起到灌漿一塊板加固幾塊板的作用。
(3)產生脫空板的原因有填縫料的失效,水的浸入,基層材料中的細集料含量不合理。因此,必須加強接縫的養護,及時疏導路面積水,預防路面先期病害。在基(墊)層施工中,應嚴格控制混合料中的細集料含量。
