灌漿技術(shù)在地方公路水泥砼路面大修工程中的應(yīng)用
關(guān)鍵字:灌漿處治;水泥砼路面;技術(shù)應(yīng)用
水泥混凝土路面作為目前我國(guó)公路主要的兩大路面類(lèi)型之一,其發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用前景在未來(lái)的一段時(shí)間里仍占主導(dǎo)地位,與瀝青砼相比,它具有強(qiáng)度高、剛度大、受溫度影響小、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但水泥混凝土路面接縫較多,對(duì)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。橋頭出現(xiàn)跳車(chē)現(xiàn)象多,主要原因也是施工時(shí)橋臺(tái)填土碾壓是一個(gè)死角,不易被壓實(shí),一旦路面出現(xiàn)微裂縫,基墊層就會(huì)受雨水的侵蝕影響,導(dǎo)致填料收縮而引起的路面下沉。如何治理與預(yù)防混凝土路面板脫空、唧泥及橋頭填土不密實(shí)出現(xiàn)的空洞等病害,對(duì)搞好地方公路路面養(yǎng)護(hù)工作,延長(zhǎng)其使用壽命,改善其通行能力,都具有十分重要的意義。
1 常規(guī)病害形成原因
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(chē)荷載和氣候變化。我國(guó)路面基(墊)層材料一般都選用穩(wěn)定類(lèi)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(chē)荷載的反復(fù)作用下,板下基(墊)層將產(chǎn)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(xù)接觸,于是水泥混凝土路面板底與基(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(shí)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(shí),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(xì)料形成泥漿,并沿面板接縫縫隙處噴濺出來(lái),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面板脫空判斷方法
2.1判斷方式
脫空板可采用人工觀察法、彎沉測(cè)定法等方法來(lái)確定。人工觀察法是通過(guò)肉眼觀察接縫、裂縫、唧泥等情況初步判定脫空。當(dāng)重車(chē)行過(guò),能感到混凝土板有豎直位移時(shí),或下雨之后,有明顯唧泥現(xiàn)象的板塊,認(rèn)為是脫空。這種方法的缺點(diǎn)是主觀性強(qiáng),即便是有經(jīng)驗(yàn)的工程師也不能避免錯(cuò)判、漏判。彎沉測(cè)定法是測(cè)試板角彎沉,如果超過(guò)某一限值,即認(rèn)為存在脫空。我國(guó)交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTJ073.1-2001)(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)中也明確規(guī)定水泥混凝土面板脫空位置的確定可采用彎沉測(cè)定法。
2.2 檢測(cè)方法
主要采用彎沉指標(biāo)來(lái)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(cè)點(diǎn),宜選取橫縫及縱縫附近的點(diǎn)。采用兩臺(tái)5.4m長(zhǎng)桿彎沉儀及BZZ-100標(biāo)準(zhǔn)軸載 (后軸軸載為10t)測(cè)定車(chē)。檢測(cè)點(diǎn)分主點(diǎn)、副點(diǎn)。主點(diǎn)位于板橫縫前10cm,加卸載。副點(diǎn)在橫縫后10cm,無(wú)荷載(正常行車(chē)方向?yàn)榍埃⒁慌_(tái)彎沉儀置于主點(diǎn),即測(cè)定車(chē)的輪隙中間;另一臺(tái)彎沉儀置于副點(diǎn)處。分別測(cè)定主、副點(diǎn)彎沉(按前進(jìn)方向右輪測(cè)試)。右輪處于縱縫30cm左右。在《美國(guó)路面修復(fù)手冊(cè)》中規(guī)定,凡彎沉值超過(guò)0.635mm的,應(yīng)確定為板塊脫空。根據(jù)我國(guó)公路修建狀況和檢測(cè)儀器的實(shí)際情況,有關(guān)專家推薦凡彎沉值超過(guò)0.2mm的,應(yīng)確定為面板脫空(詳見(jiàn)規(guī)范)。在本實(shí)驗(yàn)路段,采用雙指標(biāo)控制,即主點(diǎn)彎沉大于0.2mm或差異彎沉(主點(diǎn)-副點(diǎn))大于0.06mm的,均認(rèn)為板底可能出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。
3灌漿處治原理
在現(xiàn)有混凝土路面設(shè)計(jì)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(shí)混凝土板是一種準(zhǔn)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(shí),無(wú)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(guò)大的應(yīng)力、剪力,混凝土板很快達(dá)到極限壽命。水泥混凝土面板灌漿是通過(guò)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(shí)間后,漿液將原來(lái)的松散顆?;蛄严赌z結(jié)為整體,形成一個(gè)良好的"結(jié)石體"。灌漿處治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。
3.1漿體要求
常用的水泥漿材料包括:水泥、粉煤灰、水、外加劑等。將漿體制成7.07×7.07×7.07cm立方體試件,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d,其抗壓強(qiáng)度應(yīng)到5MPa以上。漿體應(yīng)具有良好的可泵性、和易性、保水性,漿體過(guò)稠不能均勻布滿板底空隙,漿體過(guò)稀,干縮性大。在施工中,本人認(rèn)為為防止?jié){體的干縮,漿液中宜摻加一定量膨脹劑。流動(dòng)度是影響可灌性的主要因素,一般流動(dòng)度越高,可灌性就越好。由于在現(xiàn)行規(guī)范中未對(duì)此做明確規(guī)定,參照預(yù)制梁板壓漿施工經(jīng)驗(yàn),采用水泥漿稠度試驗(yàn)漏斗(體積1725ml±5ml),以漿體自由全部流完的時(shí)間作為流動(dòng)度來(lái)控制。從試驗(yàn)結(jié)果分析,在相同水灰比的情況下,流動(dòng)性隨著水泥與粉煤灰的比例產(chǎn)生變化。同時(shí),粉煤灰比例也影響水泥漿的后期強(qiáng)度。在相同條件下,水灰比越大,則漿體的強(qiáng)度會(huì)逐漸降低,因此,不宜采用過(guò)大的水灰比;根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果,在施工中采用的漿液配比為:水泥:粉煤灰:水:早強(qiáng)劑=1:0.5:0.7+0.5%。在取得大流動(dòng)性的前提下,保證了漿液的強(qiáng)度。
3.2工藝要求
孔位布設(shè)一般為3-5孔,應(yīng)根據(jù)混凝土面板尺寸、裂縫狀況以及灌漿機(jī)械等確定。灌漿孔大小應(yīng)和灌注嘴大小一致,一般為5cm左右。灌漿順序從沉降量大的地方開(kāi)始,由遠(yuǎn)到近,由大到小。灌漿壓力的控制應(yīng)視混凝土板的損壞及脫空情況具體確定。當(dāng)漿液從接縫處或另一注漿孔冒出,就可認(rèn)為完成該孔注漿,即停止注漿,迅速移至另一注孔繼續(xù)作業(yè)。壓力一般控制在1MPa-4MPa之間,并停留3min-5min,效果較好。
4質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)
灌漿后,應(yīng)在7d齡期后,再次測(cè)量主點(diǎn)彎沉值和副點(diǎn)彎沉值。當(dāng)主點(diǎn)或差異彎沉值均低于設(shè)計(jì)要求值時(shí),可認(rèn)為灌漿效果已經(jīng)達(dá)到。灌漿前數(shù)值均大于控制指標(biāo),認(rèn)為板底出現(xiàn)脫空,需灌漿處治。從檢測(cè)資料可看出,原混凝土面板通過(guò)灌漿提高了板底承載力。
結(jié)束語(yǔ)
灌漿技術(shù)作為一項(xiàng)成熟的處治技術(shù),已經(jīng)被眾多的公路工程養(yǎng)護(hù)者所接受所認(rèn)同,常常用它來(lái)處治公路營(yíng)運(yùn)期所存在的橋頭跳車(chē)、面板脫空等病害。由于其操作簡(jiǎn)便,處治效果明顯,因此,在公路路面大修工程中至今仍然能保存著一定的技術(shù)地位。本人相信,隨著設(shè)備的不斷更新,材料的不斷開(kāi)發(fā),這項(xiàng)技術(shù)也將得到不斷地改良、完善,其應(yīng)用前景仍然十分廣闊。
參考文獻(xiàn)
[1]田波《水泥混凝土路面脫空的檢測(cè)及對(duì)策》華東公路(2004年134期)
[2]劉冬生《灌漿技術(shù)處治舊混凝土路面應(yīng)用探討》交通論文(2003年95期)
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