摘 要:水泥混凝土路面在使用過程中會(huì)產(chǎn)生諸多病害,通過對(duì)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(shù)來解決此類病害。并對(duì)脫空的確定、灌漿加固機(jī)理、實(shí)施等進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹和分析。從經(jīng)濟(jì)的角度評(píng)價(jià)了灌漿技術(shù)的可行性。
關(guān)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(hào):U416. 216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: C 文章編號(hào): 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(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)又為水的侵入創(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,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 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(cè)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(dāng)重車行過,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
上海某公路試驗(yàn)段為一級(jí)公路,建于1997年,設(shè)計(jì)板厚24 cm。主要采用彎沉指標(biāo)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(cè)點(diǎn),宜選取橫縫及縱縫附近的點(diǎn)。采用兩臺(tái)5. 4 m長(zhǎng)桿彎沉儀及BZZ - 100標(biāo)準(zhǔn)軸載(后軸軸載為10 t)測(cè)定車。檢測(cè)點(diǎn)分主點(diǎn)、副點(diǎn)。主點(diǎn)位于板橫縫前10 cm,加卸載。副點(diǎn)在橫縫后10 cm,無荷載(正常行車方向?yàn)榍? 。將一臺(tái)彎沉儀置于主點(diǎn),即測(cè)定車的輪隙中間;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30 cm左右。
在《美國(guó)路面修復(fù)手冊(cè)》中規(guī)定,凡彎沉值超過0. 635 mm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0. 2 mm的,應(yīng)確定為面板脫空(詳見規(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. 2 mm或差異彎沉(主點(diǎn)—副點(diǎn))大于0. 06 mm的,均認(rèn)為板底可能出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。
3 加固機(jī)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。
4 灌漿技術(shù)的實(shí)施
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5 cm左右。灌漿順序從沉降量大的地方開始,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1～4MPa之間,并停留3～5 min,效果較好。
5 結(jié) 語
(1)灌漿技術(shù)作為一種新型的加固技術(shù),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(jī)場(chǎng)路加固等。而且由于其處治質(zhì)量主要控制指標(biāo)彎沉與舊板加鋪瀝青混凝土面層的設(shè)計(jì)指標(biāo)相吻合,具有一定科學(xué)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(shù)破損板本身的質(zhì)量良好,病害主要是由于下承層造成的。有關(guān)資料建議灌漿鉆孔深度一般為混凝土板底3～5 cm,根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn),鉆孔深度應(yīng)穿透基層達(dá)到墊層中。傳統(tǒng)的“換板”只能改善板本身狀態(tài),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(chǎn)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(xì)集料含量不合理。因此,必須加強(qiáng)接縫的養(yǎng)護(hù),及時(shí)疏導(dǎo)路面積水,預(yù)防路面先期病害。在基(墊)層施工中,應(yīng)嚴(yán)格控制混合料中的細(xì)集料含量。
