CN117607409B - 沥青路面注浆加固效果的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及道路注浆加固检测技术领域，公开了一种沥青路面注浆加固效果的检测方法，包括：S1、采集评价路段注浆前的每个测点的弯沉盆数据；S2、根据弯沉盆数据反演出沥青路面中结构层的回弹模量；S3、根据结构层的回弹模量计算测点注浆前的综合当量回弹模量EFi；S4、对注浆前的综合当量回弹模量EFi进行修正，得到修正后的注浆前的综合当量回弹模量EF；S5、获取评价路段的修正后的注浆后的综合当量回弹模量EB；S6、根据综合当量回弹模量EF和EB，得到沥青路面注浆加固的检测结果。本方法有利于提高注浆加固效果检测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及道路注浆加固检测技术领域，具体涉及一种沥青路面注浆加固效果的检测方法。
背景技术
注浆加固技术在道路工程地基补强、压密、防渗等方面应用甚广。道路注浆加固后需要对注浆加固的效果进行检测评价，判断注浆加固效果是否满足预期。目前，常用的注浆加固效果检测方法有：钻孔取芯、地质雷达探测、钻孔窥视探测等，这些方法均为定性评价，存在检测结果不准确、不客观的问题。目前，也有一些对注浆加固效果定量评价的方法，例如P-Q-t评价法，该方法凭是基于注浆时注浆压力、注浆量及注浆时间等注浆过程参数进行评价的，设备、浆液等原件、原料的改变对检测结果造成的影响较大。
当前，市面上存在的道路注浆形式有“水泥注浆”、“改性地聚合物注浆”、“高聚物注浆”等等，不同单位施工技术不一，鱼龙混杂，部分单位存在着“浆液流动性如何不重要，只要能注就行，注浆压力越大越好，注浆量越多越好”的想法，但实际上，浆液越是粘稠、注浆压力越大、浆液量越多，越有可能破坏道路整体结构，使得道路各结构层更为“疏松”，承载力相较于注浆前反而降低。
对道路结构层而言，基层一直是路面结构的主要承重层，道路承载能力下降通常是先从路基层的破坏开始的。而注浆是利用浆液渗透、压密、劈裂作用，填充提升路基层的密实度，注浆作用不仅提升了路基的弹性模量，同时对基层、以及基层和路基交界处加固作用非常明显。
现有的定量评价方法，大多是直接用路面或路基层在注浆前后的回弹模量来评价注浆加固效果。这种评价方式存在以下不足：
1、基层和路基层的交接处是道路的“薄弱”区域，恰恰是注浆“重点”区域，注浆加固的效果尤为明显，注浆孔中浆液“锚固”了基层和路基层，形成了类似房屋建筑中的“桩基础”，可极大提升基层整体的承载力，显然，仅仅计算路基层注浆前后回弹模量的变化来判定注浆效果是不准确的。
2、需要注浆加固的道路多数为路面已经存在损坏，尤其针对沥青路面，注浆后沥青路面多数要进行铣刨重新铺平，注浆过程中浆液对基层及以下的路基层是加固作用（加固作用体现在：钻孔内浆液穿透基层和路基层形成的“锚固”体，同时浆液在界面处扩散、粘接、挤密等作用），但浆液对基层以下的加固，对于面层而言，可能会造成沥青面层“抬升”或“疏松”，对整个路面而言，注浆后弯沉往往会出现注浆前后“变化不大”甚至“提高”的现象，回弹模量也会出现“变化不大”甚至“降低”。显然，计算路面的回弹模量来评价加固效果，忽略了因路面损坏对结果的影响，也是不准确的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有的加固效果检测方法存在检测结果不准确的技术问题。为此，本发明提供一种沥青路面注浆加固效果的检测方法，能够提高检测结果的准确性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种沥青路面注浆加固效果的检测方法，其特征在于，包括：S1、采集评价路段注浆前的每个测点的弯沉盆数据；S2、根据所述弯沉盆数据反演出沥青路面中结构层的回弹模量；S3、根据结构层的回弹模量计算测点注浆前的综合当量回弹模量EFi；S4、对所述注浆前的综合当量回弹模量EFi进行修正，得到修正后的注浆前的综合当量回弹模量EF；S5、获取所述评价路段的修正后的注浆后的综合当量回弹模量EB；S6、根据所述综合当量回弹模量EF和EB，得到沥青路面注浆加固的检测结果；反演时，将所述沥青路面的既有路面简化为：由面层、基层和路基层组成的三层体系；再利用测得的弯沉盆数据反演出结构层的回弹模量；结构层的回弹模量包括：基层与路基层作为一个整体的回弹模量，以及整个路面的回弹模量/>；注浆前的综合当量回弹模量EFi的计算公式为：/>，其中，/>表示结构层分配系数，/>。
进一步的，当基层为半刚性基层时，，
其中，，/>，/>、/>表示回归系数，/>，，/>表示基层的回弹模量，/>表示路基层的回弹模量，/>表示基层和路基层的总当量厚度，/>表示落锤式沉弯仪的测试载荷，/>表示落锤式沉弯仪承载板的半径，/>表示落锤式沉弯仪载荷中心处的沉弯值。
进一步的，当基层为料粒类层时，，其中，/>，/>，/>表示基层的回弹模量，/>表示路基层的回弹模量，/>表示基层和路基层的总当量厚度，/>表示落锤式沉弯仪的测试载荷，/>表示落锤式沉弯仪承载板的半径，/>表示落锤式沉弯仪载荷中心处的沉弯值。
进一步的，修正后的注浆前的综合当量回弹模量EF的计算公式为：，其中，/>，/>，/>表示评价路段所有测点注浆前的综合当量回弹模量EFi的平均值；/>表示保证率系数；/>表示评价路段所有测点注浆前的综合当量回弹模量EFi的标准差；/>表示由于注浆孔内硬化浆液形成的支撑效应，以及由于注浆或通车因素引起的结构层密实度、模量变化的修正系数；/>表示弯沉温度修正系数。
进一步的，所述注浆后的综合当量回弹模量EB的计算方式与注浆前的综合当量回弹模量EF的计算方式相同，其中，在注浆前，的取值为1～1.05，在注浆后，/>的取值为1.05～1.15。
进一步的，所述检测结果的评价指标包括：综合回弹模量的提高率、不同交通等级对应的综合回弹模量，以及两者的结合。
进一步的，所述综合回弹模量的提高率；不同交通等级对应的综合回弹模量为：当交通等级为特重时，注浆后的综合回弹模量为EB≥120Mpa；当交通等级为重时，注浆后的综合回弹模量为100Mpa≤EB＜120Mpa；当交通等级为中等和轻时，注浆后的综合回弹模量为80Mpa≤EB＜100Mpa。
本发明的有益效果是，本发明的沥青路面注浆加固效果的检测方法，用注浆前后“基层+路基层”的当量回弹模量和“面层+基层+路基层”的当量回弹模量作为评价参数，更符合沥青路面的实际情况，能够提高检测结果的准确性和客观性。并且，本发明引入了结构层分配系数，有利于提高评价方法的通用性，针对沥青路面的不同情况，只需要修改/>的数值即可，不需要修改检测方法，现场检测的效率也能大大提高。本发明还引入了修正系数和/>，能够进一步提高检测结果的准确性。本发明的检测方法，考虑了多个因素对沥青路面的注浆加固的检测结果的影响，检测结果更加准确、客观。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的沥青路面注浆加固效果的检测方法的流程图。
图2是本发明的沥青路面的各结构层示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图2所示，本发明的沥青路面注浆加固效果的检测方法，包括：S1、采集评价路段注浆前的每个测点的弯沉盆数据；S2、根据弯沉盆数据反演出沥青路面中结构层的回弹模量；S3、根据结构层的回弹模量计算测点注浆前的综合当量回弹模量EFi；S4、对注浆前的综合当量回弹模量EFi进行修正，得到修正后的注浆前的综合当量回弹模量EF；S5、获取评价路段的修正后的注浆后的综合当量回弹模量EB；S6、根据综合当量回弹模量EF和EB，得到沥青路面注浆加固的检测结果。
大部分的沥青路面的既有路面的一般包含面层、基层和路基层，但是有些沥青路面还会在面层和基层之间加铺碎石层。为了便于反演，反演时，将沥青路面的既有路面简化为：由面层、基层（单独的基层，或者包含碎石层的基层）和路基层组成的三层体系；再利用测得的弯沉盆数据反演出结构层的回弹模量。
面层在最上层，基层在中间，路基层在最下层。注浆时，注浆孔是贯穿面层和基层后与路基层连通。注浆孔中的浆液硬化后，与基层、路基层形成“锚固”作用，尤其是在基层与路基层的连接处，加固作用尤为明显。基于此，本发明计算的结构层的回弹模量包括：基层与路基层作为一个整体的回弹模量，以及整个路面的回弹模量/>。即，回弹模量/>为“基层+路基层”整体的当量回弹模量，回弹模量/>为“面层+基层+路基层”整体的当量回弹模量。
也就是说，本发明并不是直接采用路基层的回弹模量作为评价参数的，而是用注浆前后“基层+路基层”的当量回弹模量和“面层+基层+路基层”的当量回弹模量作为评价参数。
需要说明的是，测点的弯沉盆数据可以利用落锤式弯沉仪（FWD）测得。根据弯沉盆数据可以反演出面层、基层和路基层的模量。例如，反演各结构层的模量可以利用现有的落锤式沉弯仪反算模量软件（例如FWD-8、FWD-9、SIMOMOD、DFWD等等），软件的计算方法主要有以下几类：图表法（诺模图）、回归公式法、迭代法、数据库搜索法、遗传算法和人工神经网络法。但是，利用软件只能算出单独的面层模量、基层模量和路基层模量，而无法算出“基层+路基层”整体的当量回弹模量和“面层+基层+路基层”整体的当量回弹模量。例如，“基层+路基层”的当量回弹模量并不是简单地将基层模量和路基层模量相加就行的。
在本实施例中，注浆前的综合当量回弹模量EFi的计算公式为：，其中，/>表示结构层分配系数，/>，i=1，2，3，...，n，n表示测点总数。对于沥青路面，绝大多数情况下沥青面层会全部铣刨重新摊铺，这种情况下，只需测定注浆前后“基层+路基”的当量回弹模量即可（情况一）。但是，考虑到有些情况下，沥青路面只铣刨面层表面的一层沥青就重新摊铺，甚至，沥青面层表面直接重新摊牌沥青或水泥混凝土，这时候就需要核算整个路面注浆前后的当量回弹模量（情况二）。此外，有些路段会出现上述两种情况同时存在（情况三）。因此，本发明在计算综合当量回弹模量时，引入了结构层分配系数/>。当评价路段为情况一的情形时，则/>=1。当评价路段为情况二的情形时，则/>=0。当评价路段为情况三的情形时，/>介于0和1之间，根据评价路段中情况一和情况二的占比确定。
本发明的综合当量回弹模量基于、/>和/>，一方面，考虑因素更加全面，不仅可以提高检测结果的准确性，还可以实现定量化评价，利于为后续整改提供依据；另一方面，还可以提高评价方法的通用性，针对沥青路面的不同情况，只需要修改/>的数值即可，不需要修改检测方法，现场检测的效率也能大大提高。
需要说明的是，在计算回弹模量时，还要分情况讨论。有些路面的基层为半刚性基层，基层成分主要是素混凝土、水泥稳定碎石这类，半刚性基层的回弹模量与路基层的回弹模量相差很大。有些路面的基层的成分主要为料粒类，基层的回弹模量与路基层的回弹模量相差不大。因此，对于这种情况，如果采用相同的计算方式，计算出的结果精度不高，会导致检测结果的准确度下降。
当基层为半刚性基层时（通常时），/>，/>，则。其中，/>、/>表示回归系数，/>，，/>表示基层的回弹模量（MPa），/>表示路基层的回弹模量（MPa），/>表示基层和路基层的总当量厚度（m），/>表示落锤式沉弯仪的测试载荷（MPa），/>表示落锤式沉弯仪承载板的半径（mm），一般取150mm，/>表示落锤式沉弯仪载荷中心处的沉弯值（0.01mm）。
当基层为料粒类层时（通常时），/>，/>，则。其中，/>表示基层的回弹模量（MPa），/>表示路基层的回弹模量（MPa），/>表示基层和路基层的总当量厚度（m），/>表示落锤式沉弯仪的测试载荷（MPa），/>表示落锤式沉弯仪承载板的半径（mm），一般取150mm，/>表示落锤式沉弯仪载荷中心处的沉弯值（0.01mm）。
本发明通过对基层类型的分类，采用不同的方式计算回弹模量，使得回弹模量的精度更高，从而提高综合当量回弹模量的计算精度，能够进一步提高检测结果的准确率。
为了进一步提高检测结果的准确率，本发明还引入了修正系数。修正后的注浆前的综合当量回弹模量EF的计算公式为：，其中，/>，，/>表示评价路段所有测点注浆前的综合当量回弹模量EFi的平均值（MPa）；/>表示保证率系数（高速公路、以及公路，城市快速路取1.645，其他路面取1.5）；/>表示评价路段所有测点注浆前的综合当量回弹模量EFi的标准差（MPa）；/>表示由于注浆孔内硬化浆液形成的支撑效应，以及由于注浆或通车等因素引起的结构层密实度、模量变化的修正系数；/>表示弯沉温度修正系数。
需要说明的是，由于注浆孔连通了基层和路基层，形成了类似“桩基础”加固效应，计算出注浆后基层、路基层各自的回弹模量，不足以表征“基层+路基”总体的承载力。即便注浆后路基回弹模量没有变化，但是由于注浆孔“桩基础”效应的存在，“基层+路基”总体承载力也会大大增加。因此，本发明引入了修正系数。此外，由于沥青混合料属于温度敏感性材料，夏季高温时沥青混合料的模量、强度下降，所测得的结构层模量将较小；反之，冬季低温时测得的结构层模量将增大。鉴于注浆前后可能温差变化较大，因此，本发明引入了温度修正系数/>。例如，在注浆前，/>的取值为1～1.05（含1和1.05），在注浆后，/>的取值为1.05～1.15（不含1.05）。注浆前/>取值较小主要是通车因素引起的结构层密实度、模量变化引起的；注浆后/>取值较大主要是注浆孔内硬化浆液形成的支撑效应及注浆、通车等因素综合引起的。温度修正系数/>，T表示沉弯测定时沥青结合料类材料层中的温度（℃），/>表示沥青结合料类材料层的厚度（mm），/>表示平衡湿度状态下路基层的回弹模量（MPa）。
注浆后的综合当量回弹模量EB的计算方式与注浆前的综合当量回弹模量EF的计算方式相同，也是先计算注浆后的综合当量回弹模量EBi，再对综合当量回弹模量EBi进行修正得到修正后的综合当量回弹模量EB。
获得注浆前后修正后的综合当量回弹模量EF和EB后，可以计算评价指标。评价指标包括：综合回弹模量的提高率、不同交通等级对应的综合回弹模量，以及两者的结合。综合回弹模量的提高率/>，当提高率/>大于10%时，认为本次注浆加固效果合格。不同交通等级对应的综合回弹模量为：当交通等级为特重时，注浆后的综合回弹模量为EB≥120Mpa；当交通等级为重时，注浆后的综合回弹模量为100Mpa≤EB＜120Mpa；当交通等级为中等和轻时，注浆后的综合回弹模量为80Mpa≤EB＜100Mpa。
综上所述，本发明的沥青路面注浆加固效果的检测方法，用注浆前后“基层+路基层”的当量回弹模量和“面层+基层+路基层”的当量回弹模量作为评价参数，更符合沥青路面的实际情况，能够提高检测结果的准确性和客观性。并且，本发明引入了结构层分配系数，有利于提高评价方法的通用性，针对沥青路面的不同情况，只需要修改/>的数值即可，不需要修改检测方法，现场检测的效率也能大大提高。本发明还引入了修正系数/>和/>，能够进一步提高检测结果的准确性。本发明的检测方法，考虑了多个因素对沥青路面的注浆加固的检测结果的影响，检测结果更加准确、客观。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种沥青路面注浆加固效果的检测方法，其特征在于，包括：
S1、采集评价路段注浆前的每个测点的弯沉盆数据；
S2、根据所述弯沉盆数据反演出沥青路面中结构层的回弹模量；
S3、根据结构层的回弹模量计算测点注浆前的综合当量回弹模量EFi；
S4、对所述注浆前的综合当量回弹模量EFi进行修正，得到修正后的注浆前的综合当量回弹模量EF；
S5、获取所述评价路段的修正后的注浆后的综合当量回弹模量EB；
S6、根据所述综合当量回弹模量EF和EB，得到沥青路面注浆加固的检测结果；
反演时，将所述沥青路面的既有路面简化为：由面层、基层和路基层组成的三层体系；再利用测得的弯沉盆数据反演出结构层的回弹模量；
结构层的回弹模量包括：基层与路基层作为一个整体的回弹模量，以及整个路面的回弹模量/>；
注浆前的综合当量回弹模量EFi的计算公式为：，其中，/>表示结构层分配系数，/>；
修正后的注浆前的综合当量回弹模量EF的计算公式为：
，
其中，，/>，
表示评价路段所有测点注浆前的综合当量回弹模量EFi的平均值；
表示保证率系数；
表示评价路段所有测点注浆前的综合当量回弹模量EFi的标准差；
表示由于注浆孔内硬化浆液形成的支撑效应，以及由于注浆或通车因素引起的结构层密实度、模量变化的修正系数；
表示弯沉温度修正系数；
所述注浆后的综合当量回弹模量EB的计算方式与注浆前的综合当量回弹模量EF的计算方式相同，其中，在注浆前，的取值为1～1.05，在注浆后，/>的取值为1.05～1.15。
2.如权利要求1所述的沥青路面注浆加固效果的检测方法，其特征在于，当基层为半刚性基层时，
，
其中，，/>，
、/>表示回归系数，/>，/>，
表示基层的回弹模量，
表示路基层的回弹模量，
表示基层和路基层的总当量厚度，
表示落锤式沉弯仪的测试载荷，
表示落锤式沉弯仪承载板的半径，
表示落锤式沉弯仪载荷中心处的沉弯值。
3.如权利要求1所述的沥青路面注浆加固效果的检测方法，其特征在于，
当基层为料粒类层时，
，
其中，，/>，
表示基层的回弹模量，
表示路基层的回弹模量，
表示基层和路基层的总当量厚度，
表示落锤式沉弯仪的测试载荷，
表示落锤式沉弯仪承载板的半径，
表示落锤式沉弯仪载荷中心处的沉弯值。
4.如权利要求1所述的沥青路面注浆加固效果的检测方法，其特征在于，所述检测结果的评价指标包括：综合回弹模量的提高率、不同交通等级对应的综合回弹模量，以及两者的结合。
5.如权利要求4所述的沥青路面注浆加固效果的检测方法，其特征在于，
所述综合回弹模量的提高率；
不同交通等级对应的综合回弹模量为：
当交通等级为特重时，注浆后的综合回弹模量为EB≥120Mpa；
当交通等级为重时，注浆后的综合回弹模量为100Mpa≤EB＜120Mpa；
当交通等级为中等和轻时，注浆后的综合回弹模量为80Mpa≤EB＜100Mpa。
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| 用弯沉对路基压力注浆效果结构性评价;阳恩慧;向可明;廖志勇;;路基工程;20090220(第01期);第42-43页 * |
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