地聚合物浅层注浆加固技术结合沥青_省略_热再生技术在公路养护工程中的应用

'地聚合物浅层注浆加固技术结合沥青_省略_热再生技术在公路养护工程中的应用网络出版时间：2015-02-1515:49网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/50.1135.U.20150215.1549.005.html1DOI：10.13607/j.cnki.gljt.2015.01.006地聚合物浅层注浆加固技术结合沥青面层就地热再生技术在公路养护工程中的应用连萌（深圳高速公路股份有限公司，深圳518033）摘要：对沥青路面就地热再生技术及半刚性基层地聚合物注浆加固技术的概念及其各自优势进行简要阐述，在此基础上提出2种养护方式相结合的养护维修技术，并对该技术在机荷高速公路养护维修工程中的应用进行分析。分析表明：地聚合物基层注浆加固技术与沥青路面就地热再生技术的结关键词：就地热再生；地聚物注浆；复合；养护维修文章编号：1009-6477（2015）01-0000-00BAbstract:Thispaperbrieflyofasphaltsurfacegeothermalrenewabletechnologyandreinforcementtechnique,andonthisbasisproposesatwomaintenancewaysandanalyzestheapplicationofandrepairprojectofShenzhenBao’anInternationalAirport-He’aothat combinedapplicationofthepolymerbasegroutingreinforcementsurfacegeothermalrenewabletechnologycannotonlyrealizereinforcementforundertheconditionofnon-excavation,butalsoplayaroleofsavingcost,savingresourcesandreducingtrafficinfluences,etc.withbroadprospectsfordevelopment.Keywords:geothermalrenewabletechnology;polymergrouting;composite;maintenanceandrepair随着我国公路养护维修需求规模的不断扩大，相关公路养护技术也得到了长足的进步和发展。伴随着预防性养护理念引入国内，并逐渐被业内接受、认可，各种预防性养护新技术、新材料、新设备等也呈现了井喷式的发展态势。近年来，沥青路面面层就地热再生技术由于其资源再生利用、节约投资等诸多优势，越来越多地受到道路产权单位的青睐。但该技术的应用是以基层强度满足设计要求为前提。收稿日期：2014-07-30作者简介：连萌（1983-），男，河北省保定市人，硕士，高工.2地聚合物浅层注浆技术是起源于法国的一种基层加固补强新技术，目前在国内尚处于起步阶段。该技术能在对路面结构非开挖的前提下，实现对半刚性基层主要病害的快速填充、粘聚，从而达到对半刚性基层明显的加固补强效果。该技术不仅效果明显，而且材料及施工成本较低，对交通影响较小，具有显著的社会、经济效益。 沥青路面就地热再生技术结合地聚合物注浆技术的结合应用，能实现对沥青道路面层、基层材料的再利用，充分发挥路面结构的残余价值，从而使道路在寿命周期内实现更优的费用-效益目标。本文以机荷高速公路养护工程为例，阐述沥青路面就地热再生技术与地聚合物注浆技术的结合应用1就地热再生技术1.1概念2～。目前我国应用较为广Dynaire）、日本新泻（Nigata）1.2主要优点1耗及环境污染，符合循环经济及环境保护的理念。2）可实现现场机械化连续施工，能大幅提高施工效率并缩短工期，能有效控制施工时间并快速开放交通，且施工期间占用车道较少，可减小对交通的影响。3）可实现路面施工界面的热粘结，并可增强沥青路面层间联接，促进沥青路面深层裂缝的愈合。连续机械化的施工工艺可减少施工设备的种类及数量，从而提高施工质量。4）与传统铣刨重铺维修方式相比较，就地热再生施工可减少设备、材料、人工的投入及运输环节的消耗，从而可较大程度地节省工程维修养护费用。1.3适用范围[2]3 《美国联邦公路局路面再生指南》中列出的就地热再生技术适用的病害类型均为路表病害，对于强度较差的道路情况则不推荐应用。我国JTGF41—2008《公路沥青路面再生技术规范》也有类似规定，即“就地热再生适用于仅存在浅层轻微病害的高速公路及一、二级公路沥青路面表面层的就地再生利用。”并明确说明路面再生应用的2个前提条件为“路面整体强度满足设计要求；路面病害主要集中在表面层。”由此可见，虽然沥青路面就地热再生技术对于表面层（深度5cm以下）病害的处治有诸多优势，但在道路基层病害发展导致路面强度不足的情况下，单独应用就地热再生技术则是治标不治本，使用寿命及经济效益均无法得到保证，无法达到预防性养护的预期效果。2地聚物注浆技术2.1概念及发展地聚合物（Geopolymer于1985年提出。[4-6][3]。自2007年上海市实行，[7]。2.2主要优点1由于地聚物材料的高流动性、高强度（抗压、拉、弯）及快硬固化3大特点，将地聚物材料注入基层结构能有效填充细微的裂缝、松散、脱空等道路病害，并能在较短时间内形成较高的强度，从而达到明显的补强效果。SZ-G-B04—2007规定的地聚合物主要技术性能见表1。表1地聚合物注浆材料主要技术性能适用类型路基加固基层加固（快凝早强型）流动度/s≤17.00≤20.00 初凝时间/min≥30≥10终凝时间/min≤400≤30泌水率/%≤0.40≤0.40膨胀率/%≤0.01≤0.01耐水性/%95951d020.0抗压强度/MPa7d≥2.47≥25.028d≥4.2≥30.0[8]4基层加固（普通型）≤20.00≥10≤400≤0.40≤0.01955.0≥20.0≥30.02）经济效益明显。基于地聚物材料制备成本较低、材料用量小、注浆设备简单、施工速度快等特点，地聚物浅层注浆路基加固费用较传统的开挖换填维修费用有较大程度的节约，有关试验研究表明，费用节省在75%以上。3）交通影响小。地聚合物浅层注浆施工设备简单，施工时，可将注浆设备全部装载于1辆货车内，故施工速度4）环保清洁。2.3适用范围 3为实现《交通运输部关于加快推进公路路面材料循环利用工作的指导意见》（交公路发2012-408号）中关于“十二五”末高速公路路面旧料循环率达到90%的目标，各高速公路权属单位对沥青路面就地热再生技术的重视程度逐年增加。但在制定沥青路面就地热再生应用决策的过程中，现行规范规定的“路面强度满足设计要求”的前提，极大地限制了该技术的在养护维修领域的应用范围。由于半刚性基层材料的先天特性以及水与荷载等外部因素的共同作用，很大一部分道路病害的发展是自下而上的，传统维修方式解决此类病害往往需连同面层结构一同开挖重铺处理，浪费严重且交通影响大，而地聚合物注浆加固技术却能在保留原路面的前提下对道路内部病害进行针对性处治。5沥青路面就地热再生技术能有效解决沥青路面表面层的裂缝、车辙、坑槽等主要病害，显著提升以路面损坏状况指数（PCI）为表征的旧路面破损指标，同时延缓自上而下的道路病害发展。此外，地聚合物浅层注浆加固技术能在开挖路面层的前提下，对道路基层实施针对性的加固补强，恢复以路面结构强度指数（PSSI）为表征的路面结构强度指标，从而解决道路结构内部隐形病害，同时延缓自下而上的道路结构病害发展。2种技术的复合式应用，互补了各自无法解决的道路病害维修范围，同步解决了道路基层及面层的主要病害，实现了道路结构强度及路面使用性能的同步提升。 对于在我国应用广泛的沥青路面半刚性基层道路结构，路表病害往往伴随结构性病害共同存在，二者互为诱因，共同发展[9-10]。但地聚合热再生技术应用的范围便有了很大程度的拓展。24工程应用案例4.1旧路状况本文以深圳地区2013年完成的机荷高速公路养护维修工程为例，对沥青路面就地热再生技术结合地聚物注浆加固技术的实际应用条件及经济技术效果进行论述及分析。截至2012年养护维修前，深圳市机荷高速公路通车使用已达14年，日均自然交通流量超过12万辆，车道累计当量标准轴次已达设计值2倍以上，其旧路面结构形式见表2。表2机荷高速公路路面结构形式路面层位材料类型厚度/cm6上面层面层中面层下面层基层底基层垫层AK-164AC-20Ⅰ5AC-25Ⅱ6水泥稳定碎石20水泥稳定碎石20级配碎石12～16 机荷高速公路沥青路表典型病害包括横向裂缝、纵向裂缝、龟裂、沉陷、松散和修补等，近年来进行过较大规模铣刨重铺4cm上面层的专项维修。依据JTGH20—2007《公路技术状态评定标准》的方法对机荷高速公路进行检测评定，从上、下行车道破损状况的综合评定结果看，上行方向84%路段PCI在80分以上，下行方向89%路段PCI在80FWD）对PSSI进4.2维修方案4cm上面新沥青混合料，且2层一起压实处理，再生后的新路面厚度增加到18cm工。4.3主要技术效果1）探地雷达检测及开挖钻芯结果显示，地聚物注浆填充了半刚性基层内大部分层间松散、脱空及裂缝等降低道路结构强度的病害，并对基层材料有一定的粘聚作用，如图1所示。7抽检项目沥青路面压实度沥青路面渗水系数平整度抗滑（摩擦系数）抗滑（构造深度）横向力系数检测数4646129646465856合格数464612174646合格率/%10010093.9100100代表值：60.6合格4.4主要社会经济效益 1）就表面层4cm范围而言，与传统铣刨加铺工艺比较，机荷高速公路就地热再生工程造价减少8约4700万元，平均节约近50%。就半刚性基层、底基层40cm范围而言，与传统开挖换填工艺相比较，试验条件下机荷高速公路非开挖方式基层处治工程造价减少约75%。2）沥青路面就地热再生技术与地聚物注浆技术结合应用，可实现对旧路面面层、基层材料的100%利用，不产生任何废弃材料，最大限度的发挥了旧路材料的残余价值。同时，避免了新路面沥青、石材、水泥等材料的开采及生产环节的资源、能源消耗，达到了极其可观的节约资源和保护环境效果。3）沥青路面就地热再生维修总体工期约为传统维修方式工期的1/3～1/2，而地聚物注浆技术5结语2种技术结合应用2前景广阔。参考文献[1]莫丽威.[D].重庆：重庆交通大学，2012.[2]张清平.沥青路面现场热再生技术研究[D].长沙：长沙理工大学，2011.[3]FHWA.APavementRecyclingGuidelinesforStateandLocalGovernment[R].WashingtonD.C.：FHWA，1997.[4]张书政，龚克成.地聚合物[J].材料科学与工程学报，2003（3）：430-436. [5]袁鸿昌，江尧忠.地聚合物材料的发展及其在我国的应用前景[J].硅酸盐通报，1998（2）：46-51.[6]吴静.新型地聚合物基建筑材料的研究[D].武汉：武汉理工大学，2007.[7]上海市政工程管理局.公路路基与基层地聚合物注浆加固技术规程[M].上海：上海市政工程管理9局，2008.[8]刘江波.地聚合物道路注浆加固技术研究与应用[J].上海:城市道桥与防洪，2013（1）：145-149.[9]连萌，吴羡.基于半刚性基层的预防性养护理念及技术探讨[J].中外公路，2013(5)：59-62.[10]鲍晓军.高速公路路基路面病害科学检测与预防养护研究[D].长沙：长沙理工大学，2008.'