水泥压浆与高聚物注浆在改建工程的应用研究

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1、3河南省交通厅科技计划项目(2006D110)。 路 畅,男,硕士。水泥压浆与高聚物注浆在改建工程的应用研究3路 畅1陶向华2范永丰3(1,东南大学交通学院 江苏南京 210096; 2,河南省交通基本建设质量检测监督站 河南郑州 450005; 3,河南高速连霍改建工程项目部 河南郑州 450001)摘 要 通过对连霍高速公路改建工程中旧路试验段的研究,介绍水泥压浆和高聚物注浆的工艺 流程,着重分析两种技术处治前后的弯沉变化,以及对处治后的旧路进行钻芯取样和破坏性检查,从 而对水泥压浆和高聚物注浆的应用效果进行评价,并为两种技术的应用条件提供依据。 关键词 压浆 注浆 改建 弯沉 效果评价1

2、 试验段概况 连霍高速公路改建工程,是在原有双向四车道沥 青路面的基础上改建为八车道。高聚物注浆试验段为 K116 +960K117 + 200,水泥压浆试验段为K117 +200+400。试验段除少部分路面有严重的龟裂网 裂和沉陷外,其余大部分呈间断的横向裂缝,纵向开 裂较少。旧路基层强度虽偏低,但分布较匀,沥青层 厚1518 cm。该段病害:横缝66道,长54415 m; 纵缝长1010 m;不规则裂缝2处;坑槽5处,面积 6515 m2。2 工艺流程211 水泥压浆1 , 2 (1)钻孔。按设计要求进行布孔,钻机打孔以 进入路基10 cm为准。 (2)配制浆液。按配比向拌缸内加入水泥和膨

3、 胀剂,并加水拌匀。 (3)压浆。压力均匀增加到110115 MPa并停 留35分钟。 (4)封孔。待浆体由其他孔中或裂缝挤出时, 适当减小压力,在零浆量的情况下,稳压时间不小于 10分钟,喷嘴提起后,立即用木塞塞住,封堵时间 不少于12小时。至浆体初凝,拔出木塞,用高标号 砂浆封孔。 水泥压浆施工要先注边缘孔,再注中间孔,从低 处向高处压浆。压浆后须封闭交通3天,待试件强度 大于5 MPa后方可开放交通。212 高聚物注浆3 工艺流程为:注浆前用FWD对注浆路段进行 弯沉检测4 ,以对比注浆后的弯沉变化情况。布 孔:在离裂缝的两侧30 cm进行布孔,间距1 m,用 红漆标注。 钻孔:在标注位

4、置用冲击钻进行钻孔, 孔深为76 cm。 注浆:注浆压力为7 MPa。 封孔: 使用加热的液态沥青封孔。 弯沉检测:通过对注浆 前后的弯沉值检测,确定高聚物注浆的效果。3 注浆效果评价 311 弯沉检测31111 水泥压浆弯沉 在水泥压浆的试验段,压浆前后分别用贝克曼梁 每10 m检测弯沉, 11个断面,检测结果见表1。 表1 水泥压浆前后弯沉变化表里程左侧压 浆前/0101mm左侧压 浆后/0101mm差 值/0101mm右侧压 浆前/0101mm右侧压 浆后/0101mm差 值/0101mmK117 +090141621812- 6+100206- 14286- 22+1101216414

5、8- 6+120166- 10228- 14+130204- 16268- 18+1402218- 42414- 10+1503014- 162416- 8+1604012- 284810- 38+1703218- 143622- 14+18026401430366+1904430- 144028- 12平均值2516- 92815- 13从表1看出,水泥压浆后,从总体看,测点的弯 沉有所下降,说明水泥压浆对旧路能够起到补强作 用,个别检测点出现弯沉增大现象是由于水泥浆压入 量过多所致。31112 高聚物注浆弯沉 注浆前后分别用落锤式弯沉仪( FWD)检测弯 沉以及反算上层的模量5 ,见表2。

6、 表2 高聚物注浆前后弯沉与模量对比表测点中央最大弯沉/1 /1000mm上层模量/MPa注浆前注浆后L前/L后注浆前注浆后E后/E前1144891161550729641721189311356368422115377701111829723740113414011611220315320216515013111234364247112平均值1261001136190980521337路 畅等:水泥压浆与高聚物注浆在改建工程的应用研究从表2看出,对中央最大弯沉而言,高聚物注浆 后各测点的弯沉值均有所下降,注浆前后的弯沉比值 在111116之间,平均值为113,可见高聚物注浆可 以在一定程度上

7、提高结构整体强度。高聚物注浆后各 测点的上层模量值均有不同程度的提高,模量比值在 112417之间,平均值为213,局部测点的模量值提 高较大,说明注浆后路面上层结构的强度得到了显著 提高。 多数测点的FWD边缘弯沉值在高聚物注浆后变 化不大,见图1。因土基模量是由边缘弯沉值反映 的 3 ,可以判定注浆后土基强度改善效果不明显。 因为浅层高聚物注浆只能改善路面上层结构状况,深 层注浆才能提高土基强度,分析认为,这与注浆深度 不够有关。此外,测点3和测点6出现弯沉值升高, 是由高聚物材料的弹性特征3 ,过量注入高聚物导致 弯沉增大,脱空层被填充,下层结构整体性增强了。312 钻芯效果 试验段施工

8、后,在K117 +249处压浆位置进行了 钻芯检查,病害类型为横裂和轻微松散,取芯深度 38 cm,水泥稳定碎石基层厚度15 cm,碎石基层底部 有1 cm厚水泥浆填充,见图2。说明水泥压浆对处理 基层与底基层的脱空有很好的效果。高聚物注浆后,在K117 +025处距注浆孔015 m 钻芯取样,取芯深度38 cm,在厚度35 cm处见1 cm 厚高聚物,见图3。可见高聚物注浆对基层脱空也有 很好的效果。在K116 +986处取芯,基层松散,取芯 深度为4010 cm,在深度2615 cm处有空洞,结果没 有发现高聚物。可见高聚物注浆对处治基层松散作用 不大。313 破坏性检查水泥压浆后,在K1

9、17 + 268处开挖做破坏性检 查,见图4。在距老路顶面31 cm处水泥稳定碎石底 面均匀分布一层注入的水泥浆,水泥浆厚度015 cm。 另外还发现原来已松散的水稳基层空隙中注入了水泥 浆,并使松散的碎石结合成团,可见水泥压浆对破坏 的基层有胶结补强的作用。高聚物注浆后,在K116 + 986处开挖2 m2 m 的沥青面层和基层进行破坏性检查,见图5。开挖处 有6个注浆孔,在距旧路顶面3010 cm、4210 cm、 5510 cm处结构层之间发现注入的高聚物在六个注浆 孔之间全部贯通,布满整个层面,厚度110114 cm, 注入的高聚物能均匀分布在各结构层之间,因此,高 聚物注浆能起到抑制

10、水进入裂缝和处治老路唧泥病害 的作用。47路基工程 2009年第6期(总第147期)4 结论和建议 (1)两种技术对处治基层底部和层间脱空都有 明显作用,都能在一定程度上提高路面整体强度,但 高聚物对提高上层结构强度效果显著。 (2)水泥压浆可使松散的碎石结合成团,对破 坏的基层有一定的胶结补强作用,而高聚物的胶结作 用不明显,但是高聚物具有很好的密封作用3 ,可形 成稳定和持久的防水层。 (3)对普通横向裂缝、无明显沉降纵缝、路基 完好、未发生沉降的地段,建议采用水泥压浆处理; 对纵缝明显,沉降较多,坑槽车辙较大部位,建议采用高聚物注浆处理。参考文献:1 苏文浩,朱艳,孙九春 1压浆技术在2

11、04国道水泥混凝土路面养护中的应用J 1道路与交通, 2005 (2).2 孙树贤等 1水泥混凝土路面板底脱空修补技术J 1路基工程, 2007(5)13 刘志远 1高聚物注浆材料工程特征的实验研究D 1郑州大学硕士论文, 2007.4 冉龙强 1高聚物注浆补强在高速公路路面维修过程中的应用J 1交 通标化, 2007 (8).5 曾胜,徐琦,远松 1F WD在压浆效果评定中的应用J 1公路与汽运,2004 (1).收稿日期: 2008 - 09 - 193西南科技大学实验技术研究项目(210 - 071008)。 古 松,男,讲师,硕士。现场静载试验加载系统设计与应用3古 松 贾 斌 姚 勇

12、 (西南科技大学土木工程与建筑学院 四川绵阳 621010)摘 要 采用内力等效原则,设计了板的集中力加载方案。为解决现场静载试验中人工堆载方法 加载精度差、耗时长、安全性差等问题,对加载系统改进设计。结果表明,该系统可明显提高试验效 率,降低试验成本。 关键词 静载试验 配载系统 方案优化 反力地坪静载试验是一种可靠的荷载试验方法,广泛应用 于地基基础及桥梁、房屋结构的承载力检测1 。对于不同尺寸的结构构件,静载试验需要的荷载从几十吨 到上百吨不等。在实验室中,常用反力墙、反力架、 反力地坪来提供所需的荷载;在现场试验中,需要利 用锚桩、堆载等方式提供所需要的反力,其中堆载方 式由于可用现场

13、的砂石、钢材、预制构件等作为堆载 材料,实施较简单,不增加额外费用而被广泛应用。 本文通过一桥梁预制板承载力的现场试验,设计 了一套构造简单、安全的配重系统,使用证明这套加 载系统,特别适合梁板构件的现场多次重复性静载 试验。1 工程概况 广青公路跨广岳铁路B段立交桥工程为20 m跨 径预制简支板桥(图1) ,梁高90 cm。设计荷载为汽 车-超20,验算荷载为挂车- 120,设计时速为100 km /h。简支空心板为现场预制。为了检验在设计荷 载作用下的力学性能,根据相关设计文件和规范对预制桥板随机抽样,并采用静载试验来检查其质量2 。2 加载方案设计 211 加载图式确定 确定一项加载方案

14、,要涉及试验条件、试验设 备、试验对象、试验要求等问题。在满足试验目的前 提下,做到技术合理、经济安全。加荷方案的确定, 除与研究的目的和要求直接相关外,还与结构形式、 构件在试验时的空间位置、加荷图示以及加荷程序 有关。 对于静载试验,一般要求加荷图式与理论计算简 图相一致,即均布荷载的加载图式为均布荷载,集中 荷载的加载图式为集中荷载。如因条件限制无法实现 时,可根据试验的目的和要求,采用与计算简图等效 的加荷图式,并应满足3 : 等效荷载产生的控制截 面上的主要内力应与计算内力值相等; 等效荷载产 生的主要内力图形与计算内力图形相似; 由于等效 荷载引起的变形差别,应给予适当修正; 控制截面 上的内力等效时,其次要截面上的内力(如剪力) 应与设计值接近。 本文中的试验对象为桥梁用预应力预制空心板。 由于在结构设计中是按照车队进行布载,需考虑桥梁 的横向分布系数,而静载试验是对单板进行的,难以 实现按照车队形式进行荷载布置,因此采用等效荷载 加载方案。同时,所检测的桥梁为多跨简支板桥,跨 中截面为控制截面,为此根据跨中弯矩相等原则设计 试验荷载,并对次要的1/4跨截面的弯矩和剪力进行 了验算4 。212 千斤顶加载57古 松等:现场静载试验加载系统设计与应用