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1、 高分子聚合物注浆处治高速公路病害 施工工法 高分子聚合物注浆处治高速公路病害 施工工法 （工法编号 GJYJGF058-2010） （工法编号 GJYJGF058-2010） 完成单位： 郑州优特基础工程维修有限公司 河南省路桥建设集团有限公司 郑州大学 河南交通投资集团有限公司 郑州优特基础工程维修有限公司 河南省路桥建设集团有限公司 郑州大学 河南交通投资集团有限公司 主要完成人: 王复明 王辉 张红春 张建华 李强 钟燕辉 王复明 王辉 张红春 张建华 李强 钟燕辉 目 录 目 录 1 前言 1 2 工法特点 1 3 适用范围 2 4 工艺原理 2 5 施工工艺流程及操作要点3 6 材
2、料与设备 9 7 质量控制 10 8 安全措施 11 9 环保措施 11 10 效益分析 12 11 应用实例 12 1 高分子聚合物注浆处治高速公路病害施工工法 高分子聚合物注浆处治高速公路病害施工工法 郑州优特基础工程维修有限公司 河南省路桥建设集团有限公司 郑州大学 河南交通投资集团有限公司 王复明 王辉 张红春 张建华 李强 钟燕辉 1 前言 1 前言 郑州优特基础工程维修有限公司联合郑州大学等多个单位经过多年联合攻关， 开发了“高速公路病害诊断与高聚物注浆快速处治技术” ，2007 年通过河南省科技厅 鉴定。同时与河南省路桥建设集团有限公司、郑州大学、河南交通投资集团有限公 司等单位
3、密切合作，形成了高分子聚合物注浆处治高速公路病害施工工法。该工法 关键技术经河南省住房和城乡建设厅组织鉴定为国际领先。依托的科研成果先后获 得河南省科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。 京港澳高速公路(G4)安阳至新乡段，为国家高速公路主干线的重要组成部分， 路线全长 113.195 公里，1997 年建成通车。由于该段高速公路交通量大，重载车辆 多，病害严重，传统维修方法对交通干扰大且难以根治病害。 2007 年，河南省交通厅和河南省科技厅以京港澳高速公路(G4)安阳至新乡段为 依托，联合组织实施了高速公路快速检测修复示范工程，由郑州优特基础工程维修 有限公司和河南省路桥建设集团有限公司联合
4、施工，成功治愈了唧浆等病害。工法 成果先后推广应用到郑州至漯河高速公路维修工程，连霍高速郑州段、洛阳段、商 丘段养护专项工程，京珠高速驻马店段养护专项工程等 60 多条高速公路路段，有效 治理了高速公路病害，延长了高速公路寿命，取得了良好的经济效益和社会效益。 2 工法特点 2 工法特点 2.1 应用专门研制的非水反应类水不敏感型自膨胀闭孔高分子聚合物注浆材 料，不污染环境，耐久性好，维修工期短。 2.2 采用了无损检测技术，实现了维修范围和维修工艺双精细，保证了工程维 修质量。 2 2.3 针对不同的路面结构和病害类型，分别采用板底注浆技术、基底注浆技术、 加载注浆技术和深部注浆技术，使得注
5、浆维修更具有针对性，并可一次注浆，多层 修复。 2.4 采用自行研发的集成化高聚物注浆装备，灵活机动性强，提高了注浆效率 和注浆质量。 2.5 与传统维修技术相比，高分子聚合物注浆处治高速公路病害施工工法具有 快速、耐久、经济、环保等优点，经济社会效益显著，具有广阔的推广应用前景。 3 适用范围 3 适用范围 本工法适用于高速公路、市政道路和机场道面脱空、沉陷、唧泥、强度不足等 病害处治，包括：水泥混凝土路面脱空、唧浆、沉陷病害处治；半刚性基层路面开 裂、唧浆、基层松散、强度不足病害处治；路基压实度不足、路面沉陷病害处治等。 4 工艺原理 4 工艺原理 4.1 本工法采用的高聚物注浆材料为新型
6、非水反应类水不敏感型自膨胀闭孔高 分子聚合物，原材料为两种预聚体液体。当这两种预聚体液体材料混合在一起时， 预聚体即刻发生聚合反应，膨胀并形成泡沫状固体。 4.2 注浆前，采用落锤式弯沉仪（FWD）或探地雷达（GPR）快速诊断路面病害， 分层、分段检测评价路面使用性能和病害情况，制定针对性的养护维修方案。注浆 后再进行无损检测，评价注浆效果。 4.3 根据无损检测结果，将注浆管下到路面病害位置，向其中注入两种高聚物 预聚体液体材料，材料迅速发生反应，膨胀固化，达到填充脱空、排除积水、挤密 压实，治理病害的目的。 3 5 施工工艺流程及操作要点 5 施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程
7、5.1 施工工艺流程 高分子聚合物注浆处治高速公路病害施工工艺流程见图 5.1。 图 5.1 高聚物注浆施工工艺流程 图 5.1 高聚物注浆施工工艺流程 5.2 操作要点 5.2.1 高聚物注浆材料配制 5.2 操作要点 5.2.1 高聚物注浆材料配制 设备进场前，配制高聚物注浆材料。首先根据工程要求配置出两种高聚物预聚 体液体原材料，分别盛入不同的料桶中，装入高聚物注浆车，带到现场。 注浆前检测诊断病害 注浆方案设计 钻 孔 下注浆管 安装注射帽 注射高聚物材料 注浆后检测注浆效果 封 孔 清扫环境 板底注浆 基底注浆 加载注浆 深部注浆 水泥路面 半刚性基层路面 柔性基层路面 路基 高 聚
8、 物 注 浆 材 料 配 制 4 5.2.2 注浆前检测诊断病害 5.2.2 注浆前检测诊断病害 利用落锤式弯沉仪（FWD）或探地雷达（GPR）对需维修路段进行检测，对路面 进行分层分段评价，判断病害情况，确定注浆路段和注浆区域。 1、落锤式弯沉仪（FWD）检测 采用 FWD 检测路面弯沉，根据弯沉检测结果分层分段评价路面结构层刚度以及 脱空病害情况等。检测方法如下： 1）荷载设置：落锤式弯沉仪检测时，设置施加荷载为 5 吨，压强 700kPa。 2）测点布置： 对于水泥混凝土路面， 测点位置为板的右板角， 距板边0.25m。 参见图5.2.2-1。 对于半刚性基层路面，测点位置为沿车道右轮迹
9、，纵向间距 6.0。 裂缝处，测点距离裂缝 0.25m。参见图 5.2.2-2。 2、探地雷达（GPR）检测 采用 GPR 检测时，测线一般为车道右轮迹线，沿着轮迹线连续检测，根据检测 结果反演分析结构层厚度，松散、脱空、沉陷等路面病害，确定病害深度和类型。 5.2.2-1 水泥混凝土路面 FWD 测点位置示意图 5.2.2-1 水泥混凝土路面 FWD 测点位置示意图 行车道 右板角 FWD 测点 图 5.2.2-2 裂缝处 FWD 测点位置示意图 图 5.2.2-2 裂缝处 FWD 测点位置示意图 车道 轮迹 FWD 测点 裂缝 0.25m 0.25m 0.25m 5 5.2.3 注浆方案设
10、计 5.2.3 注浆方案设计 根据检测路面类型和注浆前检测结果设计高聚物注浆方案。对于水泥混凝土路 面采用板底注浆技术；对于半刚性基层路面，采用基底注浆技术；对于基层松散半 刚性基层和柔性基层路面，采用加载注浆技术；对于路基病害，采用深部注浆技术。 1、板底注浆 ）注浆孔布置 注浆孔沿行车方向分布，注浆孔距离板缝 0.25m。孔间距 1.21.5m，横向及纵 向平均分配；板中均匀加密两点，见图 5.2.3-1。 图 5.2.3-1 一般水泥板注浆孔布置 图 5.2.3-1 一般水泥板注浆孔布置 如遇到板断裂，在裂缝处增加注浆孔，见图 5.2.3-2。 板缝 注浆孔 行车道 右板角 FWD 测点
11、 0.25m 图 5.2.3-2 断裂水泥板注浆孔布置示意图 图 5.2.3-2 断裂水泥板注浆孔布置示意图 注浆孔 裂缝 6 2）注浆孔直径和深度 注浆孔直径 0.016m，钻孔深至路基顶。 5.2.3-3 钻孔直径和深度示意图 5.2.3-3 钻孔直径和深度示意图 2、基底注浆 ）注浆孔布置 裂缝位置：注浆孔距离裂缝 0.25m，沿缝间距 1.00m，交叉布置。 局部唧泥点位置：以唧泥点为中心呈梅花形布置，纵横向距离唧泥点 0.30m。 水泥混凝土面层 注浆孔 路基 0.016m 基层 1.00m 1.00m 1.00m 0.25m 0.25m 行车道 超车道 纵缝 1.00m 1.00m
12、 1.00m 注浆孔 5.2.3-5 纵缝注浆孔布置示意图 5.2.3-5 纵缝注浆孔布置示意图 1.00m 0.375m 1.00cm 0.875m 1.00m 横缝 行车道 超车道 紧急停车带 注浆孔 1.00m 1.00m 0.875m 0.25cm 0.25m 0.375m 标线 5.2.3-4 横缝注浆孔布置示意图5.2.3-4 横缝注浆孔布置示意图 7 5.2.3-6 唧泥点注浆孔布置示意图 5.2.3-6 唧泥点注浆孔布置示意图 整车道预防性养护：注浆孔按纵横向间距 1.21.5m 均匀布置。 5.2.3-7 整车道注浆孔布置示意图 5.2.3-7 整车道注浆孔布置示意图 2）注
13、浆孔直径和深度 注浆孔直径 0.016m，钻孔深至路基顶面。注浆管置于基层中间。具体深度根据 结构层情况确定。 1.201.50m 行车道 紧急停车带 注浆孔 1.201.50m 1.201.50m 标线 唧泥点 0.30m 注浆孔 0.30m 图 5.2.3-8 注浆孔深度及注浆效果示意图 图 5.2.3-8 注浆孔深度及注浆效果示意图 0.016m 注浆孔 沥青面层 半刚性(刚性)基层 石灰稳定土底基层 1.5m 1.5m 1.5m 1.5m 路基 注浆管 8 3、加载注浆 对于基层松散的半刚性基层路面或柔性基层路面，为防止高聚物膨胀力将路面 顶起，需要采用加载注浆。在基底注浆工艺的基础上
14、，在注浆孔上方路面施加附加 的载荷。 加载板尺寸 1m1m，中间有 0.05m 直径圆孔，荷载不小于 2000kg。加载时，要 求注浆孔露出加载板中间圆孔，以便能够注浆。 4、深部注浆 对于路基深部病害，需要采用深部注浆技术，即根据无损检测确定的路基病害 位置，钻孔至病害位置深度，注浆孔间距 1.01.5m。 5.2.4 钻孔 5.2.4 钻孔 按照设计的钻孔深度，利用冲击钻在标注的注浆孔位置钻孔至设计深度。 要求钻孔垂直，孔位误差不大于 0.05m，钻孔深度不能小于设计深度。 5.2.5 下注浆管 5.2.5 下注浆管 使用切割工具按相应的长度截取注浆管，把注浆管下入到注浆孔中至设计深度。
15、基底注浆，注浆管需下到基层中间；深部注浆，需要将注浆管下到病害位置。 加载注浆时，注浆管不能使用 PVC 管，要求使用铜管或铁管。 5.2.6 安装注射帽 5.2.6 安装注射帽 把注射帽凹型边缘使用专用工具清理干净，以便于与注射枪更好的结合。将已 清理注浆帽安装到注浆管上端口。 要求注浆帽与注浆管紧密结合，不能松动，否则更换注浆管。 5.2.7 注射高聚物材料 5.2.7 注射高聚物材料 按照设计或现场确定的注浆量进行注浆。使用夹具把注射枪与注射帽夹牢，配 比仪按照配比通过输料管道分别把两类高聚物预聚体材料输送到注射枪口，两种预 聚体材料在注射枪口处混合，通过注浆管输送到病害处。两种材料迅速
16、发生化学反 应后，体积膨胀固化，达到填充脱空、排除积水，加固松散区或软弱区，抬升沉陷 路面，快速处治路面病害的作用。 注浆压力根据设计要求控制，一般可设置为 7MPa。 注浆到设计注浆量后，要求立即关闭注射枪保险，等待 15 秒钟以后才能分离注 射枪和注射帽。 9 5.2.8 注浆后检测注浆效果 5.2.8 注浆后检测注浆效果 注浆后使用专用工具把注浆帽去除， 切除露出路面的注浆管， 待 1520 分钟后。 利用 FWD 或 GPR 进行注浆后检测，分析注浆维修效果。如满足要求，则完成注浆； 如不满足要求，则需进行补注，直到达到要求为止。 检测方法和位置与注浆前保持一致。 注浆前弯沉大于 300 微米的点，注浆后一定要复测。注浆后弯沉平均值要求降 低 30%以上，最大弯沉不能大于 400 微米。否之，需进行补注，直到达到要求为止。 5.2.9 封孔 5.2.9 封孔 为防止雨水侵蚀，破坏路面，并保持良好的路容路貌，使用道路密封胶把注浆 孔封住。使用密封胶时需对其加热，加热温度控制在 160200。灌注密封胶时 要使密封
