CN101261264B - 半刚性基层路面病害检测与高聚物注浆维修方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以落锤式弯沉仪(FWD)、探地雷达(GPR)无损检测为基础的半刚性基层路面病害检测与高聚物注浆维修方法。利用落锤式弯沉仪(FWD)、探地雷达(GPR)检测评价路面性能，判断半刚性基层路面的病害情况。在需要进行病害处治的路段按一定间距打注浆孔并注射高聚物材料对路面进行修复。注射的高聚物材料在膨胀过程中可自行填充、加固松散区或软弱区。

Description

半刚性基层路面病害检测与高聚物注浆维修方法

技术领域

本发明属于路基路面检测与养护维修技术，尤其涉及半刚性基层路面病害检测与高聚物注浆快速维修技术。

背景技术

当前，我国的高等级公路建设正处于迅速发展阶段。半刚性基层沥青路面作为高等级公路的主要路面类型之一，在我国高等级公路中的应用最为广泛，约占有75％多。但是许多路面由于各种原因，建成不久就不能适应车辆通行的需要，产生了各种各样的早期破坏现象，养护工程量越来越大，对养护技术的要求也越来越高。可以预计，在不久的将来，我国公路建设的重点将由以建设为主，转为建设与养护并举，并向以养护为主的方向发展。因此，我国道路建设的具体发展环境及客观形势对路面检测和养护维修技术提出了严峻的现实要求，需要积极开展检测与养护维修新技术的开发与应用。

我国高速公路上的半刚性路面通常由半刚性材料底基层、半刚性材料基层和沥青面层组成。该类型路面常见的病害有裂缝(主要为反射裂缝)、沉陷、脱空、松散、坑槽、波浪、拥抱等。有些高速公路开放交通不久，反射裂缝、脱空等病害便开始出现、增多。准确评定半刚性基层路面的病害情况是对其进行养护维修的基础。由于我国公路建设起步较晚，评价路面性能的检测设备与手段仍然相对落后，主要依赖于经验和人工手段。比如我国现行的弯沉检测主要还采用50年代发明的贝克曼梁，这种传统的低头弯腰、肩扛手提的人工手段，不仅效率低，而且代表性差，安全性也差；另一方面，在路网养护过程中，由于不能对路网的使用性能做出全面合理的评价，导致养护方案及养护资金分配的不合理性；在养护维修方面，目前，我国对半刚性路面的养护维修还主要依赖于以经验为主的传统决策方式，使得养护维修长期处于“头痛医头，脚痛医脚”的被动局面。对于半刚性路面路表出现的病害，现行的养护方法主要通过微表处、表处、雾状封层和稀浆封层等技术与产品，或者沥青罩面来恢复被磨耗的厚度，提高路面的抗滑性能，改善平整度，恢复路面的使用性能。半刚性基层在高速公路路面结构中起重要作用，但如果基层质量不过关，存在压实度不足、松散或者空洞等现象时，通车后路面早期破坏很快就会出现，如沉陷、开裂等，这时如果采用灌缝、加铺沥青层来处理这些路面病害，对半刚性基层不作处理时，这些病害现象很快就会再出现，因此必须要对基层进行修复处理，达到标本兼治的目的，常用的方法是直接将半刚性基层开挖更换，费时、费力、花费高，施工工期长，社会影响也大；另一种方案是对病害部位进行水泥压浆处理，这种方法是目前解决路面沉陷、脱空等病害的主要方法。该法的基本原理为通过压浆泵的压力推动，将拌和好的材料经过压浆管压入到基层或底基层，直至渗透到路基，以达到充分填充孔隙的目的。该法虽然工期相对较短，但是存在压浆孔较大，对路面有一定的损害、压浆压力不容易控制、浆液的流动性不好，需要一定的养护时间、耐久性能不好等不足。

可以看出，现行传统的半刚性基层路面病害检测与养护维修方法已不能满足日益繁忙的交通需要，急需发展快速、高效的半刚性基层路面病害检测与养护维修新技术。

随着我国高速公路建设的迅速发展，以落锤式弯沉仪(FWD)和探地雷达(GPR)为代表的无损检测技术受到日益广泛的重视。落锤式弯沉仪较好地模拟了实际行车荷载对路面的动力作用，测速快，精度高，在国内外已得到普遍应用。探地雷达在快速检测路面结构层厚度方面具有明显的优越性，在路面脱空识别、基层及路基缺陷识别、压实度及含水量快速分析方面显示出广阔的发展应用前景。

落锤式弯沉仪利用液压系统提升一重锤，释放后对路面施加脉冲荷载，应用高精度传感器采集路面多点弯沉信息，为进一步分析路面结构层刚度和承载能力提供了基础。探地雷达通过发射天线对路面发射高频电磁波，电磁波遇到结构层界面时发生反射，反射信号由接收天线采集，从而为分析路面结构层介电特性及厚度、脱空状况等提供了基础。

国际上关于高聚物注浆快速维修技术的研发起步较早，90年代取得了重大进展，并在美国、加拿大、澳大利亚等国家得到广泛应用。存在的主要问题是高聚物注浆施工工艺一直建立在经验基础上，与落锤式弯沉仪(FWD)、探地雷达(GPR)等先进检测技术相脱离。因此，虽然高聚物材料耐久性达到10年以上，但注浆维修效果却不能得到保证。

上述的高聚物注浆快速维修技术核心是高聚物材料及其注射技术，其中浅部注射技术主要用于混凝土面板的脱空修复及提升，深部注射技术主要用于路基及基础设施地基的加固。

高聚物注浆技术通过注射双组分高聚物液体来维修路面基层和加固路基。注射的高聚物液体通过化学反应形成固体，同时体积迅速膨胀，从而填充路面结构中的脱空，并向周围介质施加可控的压力。

发明内容

本发明针对以上现有技术不足，提出一种以落锤式弯沉仪和探地雷达无损检测技术为基础的半刚性基层路面病害检测与高聚物注浆快速维修方法，为半刚性基层路面病害检测和养护维修提供先进、高效、经济、实用的整套技术。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种半刚性基层路面病害检测与高聚物注浆维修方法，

(1)利用落锤式弯沉仪和探地雷达检测评价路面性能，根据路面性能评价结果，判断路面的病害情况，确定需要进行处治的路段；

(2)对于需要处治的路段，沿行车方向，以1.5m左右的纵向间距和1.25m左右的横向间距钻孔径约16mm的注浆孔；如遇到路面裂缝，在裂缝两边增加注浆孔，一般注浆孔距离裂缝0.3m，孔深由沥青面层的厚度决定；

(3)在各个注浆孔中埋设注浆管，安装注射头；根据落锤式弯沉仪和探地雷达检测结果及施工经验确定注浆量；

(4)通过注浆孔直接向水泥混凝土板下注射高聚物材料，注射的高聚物材料在膨胀过程中可自行填充、加固松散区或软弱区，路面抬升量用压浆泵通过控制高聚物注射速率控制；

(5)注射完成后，将注射枪从注浆管中退出来；

(6)利用根据落锤式弯沉仪和探地雷达检测评价路面性能，确定注浆效果，如满足要求，则停止注浆；如不满足要求，则需进行补注，直到达到要求为止；

(7)将剩余的高聚物材料清离施工区域，然后用非膨胀性的薄水泥浆封上注浆孔；

(8)处治路面高程，将其控制在施工断面高程的6mm误差范围之内；如果路段长度在15m以内，可以通过一根拉紧的直线绳控制，如果长度更长，则需要用激光水平仪进行监控。

本发明具有以下优点：

1、耐久性好。注射的高聚物材料防水性能优良，基本无收缩(10年内体积收缩1～3％)，并具有较好的弹性。

2、施工快捷，不需养生。材料注射后15分钟内即形成90％的强度，即可放行交通。

3、针对性强，可控性好。高聚物材料在膨胀过程中可自行填充、加固松散区或软弱区，对周围介质压力主要取决于注浆量的大小。注浆量的控制与调整显然比注浆压力的控制与调整更为方便。

4、高聚物材料体积膨胀可达液体体积的10～20倍，自重轻。

5、高聚物注浆维修技术与传统的维修方法相比，不仅可以节省大量经费和工期，避免了长期影响交通而造成的不良社会影响，而且有利于保护环境和节约资源。

具体实施方式

实施例：本发明的半刚性基层路面病害检测与高聚物注浆维修技术包括以下内容：

1、一种半刚性基层路面病害检测方法

(1)基于落锤式弯沉仪(FWD)的半刚性基层路面病害检测技术：

1)对选择路段采用FWD进行弯沉测试；

a.荷载设置：一般情况设置为10吨；

b.测点位置：一般选择在轮迹处，测点间距为6m；如有裂缝，则在裂缝两侧布点，测点距裂缝处30cm。

2)基于FWD弯沉测试数据利用力学特性反算软件SIDMOD分段分层反算结构层模量；

3)根据模量反算结果判断病害情况，为制定合理的注浆方案提供依据。

(2)基于探地雷达(GPR)的半刚性基层路面病害检测技术：

对所选择的路段采用探地雷达进行连续测试，然后利用介电特性及压实度、含水量分析技术对探地雷达数据进行分析，得到结构层的介电特性以及压实度和含水量，找出压实不足以及基层松散、脱空的路段，为制定合理的注浆方案提供依据。

2、半刚性基层路面高聚物注浆维修方法

(1)利用落锤式弯沉仪和探地雷达检测评价路面性能，根据路面性能评价结果，判断路面的病害情况，确定需要进行处治的路段

(2)对于需要处治的路段，沿行车方向，以1.5m左右的纵向间距和1.25m左右的横向间距钻孔径约16mm的注浆孔；如遇到路面裂缝，在裂缝两边增加注浆孔，一般注浆孔距离裂缝0.3m，孔深由沥青面层的厚度决定；

(3)在各个注浆孔中埋设注浆管，安装注射头；根据落锤式弯沉仪(FWD)和探地雷达(GPR)检测结果及施工经验确定注浆量；

(4)通过注浆孔直接向水泥混凝土板下注射高聚物材料，路面抬升量用压浆泵通过控制高聚物注射速率控制；

(5)注射完成后，将注射枪从注浆管中退出来；

(6)利用落锤式弯沉仪(FWD)、探地雷达(GPR)检测技术检测评价路面性能，确定注浆效果，如满足要求，则停止注浆；如不满足要求，则需进行补注，直到达到要求为止；

(7)将剩余的高聚物材料清离施工区域，然后用非膨胀性的薄水泥浆封上注浆孔；

(8)处治路面高程，将其控制在施工断面高程的6mm误差范围之内；如果路段长度在15m以内，可以通过一根拉紧的直线绳控制，如果长度更长，则需要用激光水平仪进行监控。

Claims (1)

1.一种半刚性基层路面病害检测与高聚物注浆维修方法，其特征在于：

(1)利用落锤式弯沉仪和探地雷达检测评价路面性能，根据路面性能评价结果，判断路面的病害情况，确定需要进行处治的路段；

(2)对于需要处治的路段，沿行车方向，以1.5m左右的纵向间距和1.25m左右的横向间距钻孔径约16mm的注浆孔；如遇到路面裂缝，在裂缝两边增加注浆孔，一般注浆孔距离裂缝0.3m，孔深由沥青面层的厚度决定；

(3)在各个注浆孔中埋设注浆管，安装注射头；根据落锤式弯沉仪和探地雷达检测结果及施工经验确定注浆量；

(4)通过注浆孔直接向水泥混凝土板下注射高聚物材料，注射的高聚物材料在膨胀过程中可自行填充、加固松散区或软弱区，路面抬升量用压浆泵通过控制高聚物注射速率控制；

(5)注射完成后，将注射枪从注浆管中退出来；

(6)利用根据落锤式弯沉仪和探地雷达检测评价路面性能，确定注浆效果，如满足要求，则停止注浆；如不满足要求，则需进行补注，直到达到要求为止；

(7)将剩余的高聚物材料清离施工区域，然后用非膨胀性的薄水泥浆封上注浆孔；

(8)处治路面高程，将其控制在施工断面高程的6mm误差范围之内；如果路段长度在15m以内，可以通过一根拉紧的直线绳控制，如果长度更长，则需要用激光水平仪进行监控。