高分子聚合物注漿技術方案
--公路路基病害非開挖處治技術
一、編制依據(jù)
1.1《公路工程技術標準》（JTG B01-2014）
1.2《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）
1.4《公路養(yǎng)護施工安全作業(yè)規(guī)程》（JTG H30-2004）
1.5《公路瀝青路面養(yǎng)護技術規(guī)范》（JTJ 073.2-2001）
1.6《公路路基施工技術規(guī)范》(JTG F10-2006)
1.7《公路養(yǎng)護技術規(guī)范》（JTG H10-2009）
二、工程概況
某公路養(yǎng)護工程項目路段形成于1993年，路面寬9米，于2005年加寬至15.3米路（面寬15.3m=2×3.75m行車道+2×3.9m硬路肩，兩側為2×3.85m的土路肩），路面結構為3cm細粒式瀝青混凝土+4cm中粒式瀝青混凝土+18cm水泥穩(wěn)定砂礫基層+18cm水泥穩(wěn)定砂礫底基層+45cｍ白灰土。近年由于交通量和超限車輛的日益增多，個別路段路基變形嚴重，路面裂縫、坑槽、翻漿挖補段隨處可見（見圖１至圖４）。出現(xiàn)上述公路病害的路段將發(fā)生以下的情況：
第一步：路面表面的水經過裂縫滲入到道路結構層中，在源源不斷車流的輾壓下，路面出現(xiàn)泥漿，泥漿使路基土流失，導致道路底脫空，并小范圍沉陷；
第二步：隨著脫空部的擴大，路面沉陷部位網裂；
第三步：出現(xiàn)小坑槽，形成破壞；
第四步，在病害路段出現(xiàn)連續(xù)小坑槽，造成道路破壞影響道路正常運營，并危及行車安全。
因此造成路面的強度達不到要求，平整度，抗滑性極差，通行能力降低。
圖３翻漿
三、病害檢測方法
為了確認導致上述病害的原因，建議對公路進行檢測。檢測的內容有：
1.彎沉檢測：以此判斷公路的強度；
2.地質雷達檢測：路面厚度、路基空洞、缺損與路面含水量
3.錘擊式路基路面強度檢測儀（本項目已開發(fā)的儀器）
4.攝影裂縫檢測儀（本項目已開發(fā)的儀器）
5.縱向裂縫變形發(fā)展觀測：判斷是否是由于新老路基不均勻沉陷
6.土工試驗：取出土基試樣，通過土工試驗得到土的基本性質，并確認是否存在特殊土（諸如膨脹土等）。
通過上述對病害的調查及檢測，可以準確地判斷病害的原因及地點，選用相應的治理方案，防止病害治理不徹底或處理方法有誤而導致治理病害后又在短時間內重新發(fā)生。
四、病害治理建議方案
1.建議方案及預期效果
針對上述公路病害，建議進行：路基采用非開挖高聚物注漿治理，路面采用瀝青混凝土罩面方案。非開挖注漿技術對路面損害小，施工速度快，經濟性高。
為對病害公路進行高聚物注漿處理，達到以下效果：
脫空填充 | 高聚物的膨脹性和防水性可以排開積水并填充脫空，同時強化土基以阻止脫空的延伸以及新的裂縫的形成。即能：排出路基底部積水，填充脫空部。 |
穩(wěn)定作用 | 高聚物注漿方法可以起到穩(wěn)定作用，阻止唧泥進一步的沉降發(fā)生，還可以壓密和穩(wěn)定數(shù)米深的土基層。即能：加固地基，提高道路承載力。 |
抬升作用 | 高聚物膨脹性不僅填充脫空，向上的膨脹力可以將凹陷的路面抬升，提升精度可以控制在毫米為單位，保證了精確性。即能：修復路面平整度。 |
密封作用 | 公路的破壞往往和水有著關系，如何防止水進入基層是防止路面破損的根本問題。注漿后材料會膨脹，搜尋并填充表面下的裂縫、漏洞、脫空和接縫，形成堅固、穩(wěn)定和持久的防水層。即能：防止水浸透。使膨脹土與水隔離。 |
2.高聚物注漿技術
高聚物注漿技術是20世紀60年代起源于日本的一項基礎工程設施快速維修技術，經過推廣于70年代普及到歐美，已經在世界范圍內的75,000多個工程中得到應用，主要解決水泥混凝土路面和瀝青路面的抬升以及土基層的穩(wěn)定等問題。其技術原理如圖6、圖7所示。
圖6 道路病害概念圖
圖7 新技術維修原理圖
2.1作用原理
通過路面鉆孔至基層病害處，注入高分子聚合物原料，混合發(fā)生反應后，體積增大。反應過程中材料在受阻力較小的方向膨脹更多，因此材料總是流向土基中最軟弱的地方，進行膨脹和壓密，以此達到解決公路病害問題。
2.2技術特點
ü 輕質：反應后形成的固體材料自重輕，其密度不到水泥漿或瀝青材料的10%。
ü 高膨脹性：材料的自由膨脹比可達20:1，可以填充脫空和裂縫，同時可以進一步壓密周圍介質。
ü 早強：材料能夠迅速固化，可在15分鐘內達到其最終強度的90%。材料具有良好的彈性，并具有較高的抗拉強度。
ü 防水：固化后材料具有良好的防水性能。
ü 耐久：材料耐久性達30年以上。
ü 安全：對環(huán)境無污染。
ü 快速：注漿過程快捷，不需要養(yǎng)生，極大的縮短了施工時間。
ü 微損：注漿孔約16mm，對結構基本無損壞。
ü 可控：注漿過程可以實時監(jiān)控。
ü 多用途：可用于建筑物地基加固、地板沉降修復、道路及機場道路維修等。
3.成功案例
A.對土基排水及固結：
圖9 排出路底水
B.對路基材的孔隙進行填充，重整材料整體性。
圖10滲透進入路基層孔隙并固化基層
C.填充脫空部，提升塌陷部
圖11A 注漿前，沉降5cm
圖11B 注漿后，抬升沉陷
D.建立新防水體系
圖13形成層狀，防止雨水浸透及翻漿唧泥（2）
E.注漿效果范圍
圖14 注漿效果
4.冷補技術
對于已經出現(xiàn)的坑槽，使用了冷補新技術。圖15－16為冷補坑槽的效果：
圖15 冷補坑槽
圖16 冷補完成后的坑槽
五、竣工評價方法
對工前、工后的彎沉值、地質雷達檢測結果及錘擊式路基路面強度檢測儀進行比對，以此確實施工效果。特別是雨后是否出現(xiàn)翻漿、唧泥現(xiàn)象。
六、治理效果
14年大修竣工后，原始病害沒有重復發(fā)生，病害得到了徹底治理，效果非常好。
七、高分子聚合物壓漿相關圖片和視頻
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