以某公路工程为依托，对该工程养护施工中高聚物注浆技术的应用进行研究。首先结合工程实际情况制定高聚物注浆施工方案，并在注浆前利用FWD弯沉仪和探地雷达法对公路情况加以检测，其次给出注浆材料的选择及检测要求以及注浆孔设计布置方法，然后结合施工方案及注浆孔布置要求进行钻孔注浆施工，最后为保证公路养护施工质量对其弯沉值进行检测，希望能够通过对该工程高聚物注浆养护处理，保证工程的使用寿命。

 引言

公路行车过程中因车辆荷载及外界环境的反复作用，路面极易产生各类病害问题，包括但不限于车辙、裂缝、沉陷等，当路面发生病害问题时，若没能采取养护措施处理，则病害会进一步发展从而导致路面基层空洞、路基下沉等结构性问题，针对此类病害可采用高聚物注浆养护技术，通过向病害区域内填充、渗透高聚物材料，将路面空洞中的空气及水分排出，以起到补强路面结构的目的。

工程概况

某高速公路工程路线全长24.3km，于2012年初施工完成并正式通车。该工程路面结构包括面层、基层与底基层，其中面层为沥青混凝土结构，总厚度为16cm，基层为水泥稳定碎石半刚性结构，总厚度为36cm，底基层为石灰稳定土结构，总厚度为20cm。该公路作为省内的重要出行方式，在投入使用后其行车数量日益增加，伴随当地自然环境的侵蚀，在公路养护检测中发现该工程部分路段存在基层脱空以及翻浆问题，严重威胁公路的行车安全，因此，经研究后决定采取高聚物注浆方法进行养护处理，本文对此展开分析。

高聚物注浆技术养护技术

高聚物注浆方案

高聚物注浆养护技术主要利用新型非水反应类的注浆材料，将两种不敏感的高分子聚合物液体混合在一起，使聚合物发生聚合反应，从而形成混合物。利用钻孔注浆的方式将高聚物材料注入路面下方空洞、翻浆位置，当高聚物注入后，会在短时间内发生化学固化反应，使高聚物材料本身发生膨胀并形成固体，最终达到养护加固的目的。

本工程采用高聚物注浆养护方案处理路面病害问题，施工前先利用 FWD 和探地雷达对工程病害情况全面调查，依据调查结果制定针对性的养护方案，包括注浆材料的选择要求、检测要求；注浆孔的设计数量、尺寸、位置，钻孔注浆的方式、压力大小等。

 旧路注浆前检测

 弯沉仪检测

落锤式弯沉仪检测简称为FWD检测，其检测原理是利用落锤的方式对路面施加脉冲荷载，以模拟车辆荷载作用。具体的荷载大小可通过对落锤质量、下落高度进行调节，并采用计算机控制的液压系统操作。该检测技术能精确获取路面弯沉值，反映路面的结构情况：本次路面FWD检测中设计的落锤荷载为10t，根据检测初期的勘测结果布置测点数量及位置，在裂缝、车辙病害位置应增加测点数量。经过路面的FWD检测结果得知，路面所有测点中弯沉值最大可达到986.5mm，已经超出设计要求值，表明当前公路路面病害问题严重，需要采用高聚物注浆养护措施[1]。

探地雷达检测

在利用FWD检测技术的同时，还应用了探地雷达检测技术明确病害的具体情况。该技术是利用无载波高速脉冲的探测路面下的病害情况，选取的脉冲参数可结合工程实际情况确定，脉冲在路面下方传播过程中，如遭遇不同介质则脉冲的传播路径、强度和波形均会发生变化，检测人员可根据测量的时间、幅值和波形判断介质的不同结构特性和深度，从而判断路面下方病害的具体情况。在检测工作中路面下方情况复杂，可能遭遇多种反射干扰事物，需要检测人员全部详细记录并明确干扰物的性质、距离、位置关系，以确保路面的检测质量。经检测，该工程路面局部空洞情况严重，但大部分路段病害较轻。

高聚物注浆材料选择

 材料要求

(1）本工程采用的高聚物材料应具有以下特点：首先，材料的密度宜控制在150.80kg/m3，且无收缩可附加应力问题；材料本身应具备较高的膨胀性，发生聚合反应时材料体积可以快速膨胀，自由膨胀比宜达到20∶1[1]；其次，材料要具有良好的早强和耐久性，早强是指高聚物可在短时间内迅速固化，要求15min内达到材料本身强度的90%，耐久性是指高聚物材料的稳定性较强，可以实现长期使用；最后，采用的高聚物施工速度要求快，对环境不得造成污染，以实现文明绿色施工的工程理念。

(2）按照上述对高聚物材料的要求并结合工程实际情况，本次养护施工采用的高聚物材料可分为2大类：第1类为聚氨酯白料，包括催化剂、泡沫稳定剂等；第2类为聚氨酯黑料，通过2种类型的材料结合反应形成高聚物。在正式注浆施工前，设计得到的高聚物材料应在实验室中检测其性能，检测标准参考《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG/E20—2011）规范要求，检测项目包括材料的吸水率、抗压强度。

注浆材料检测

(1）吸水率：高聚物的吸水率大小可以反映养护后路面的防水性能，材料的吸水率越小则养护后的防水性能就越好，在吸水率检测时所用的试件尺寸为40mm×40mm，检测后利用公式计算得到材料的吸水率大小，具体计算公式如式（1):

式（1）中，C%为高聚物的吸水率大小（%），m1为试件经过24h浸泡后的总质量（g),m0为试件经浸泡前的总质量（g）。

吸水率经试验分析得知，本次施工采用的材料内部在注浆中会形成封闭的气泡，长期在水中浸泡水分子也难以进入气泡内部。因此，材料的吸水率较小，满足要求[3]。

(2）抗压强度：材料的抗压强度与路面的承载能力存在直接的关系，其抗压强度越大则路面承载力越高，反之路面的承载能力就越差。针对高聚物抗压强度的检测共采用9组尺寸为40mm×40mm的试件，各试件的密度均不相同。经过对检测结果的分析得知，高聚物材料存在一个弹性变形阶段，即受到压力后试件会出现一定程度的变形，所能承受的极限应力在0.25～7.0MPa。当应力超过极限应力后，试件会发生受压变形直至完全破坏，同时依据检测结果试件的抗压强度会伴随材料密度的减小而增大，材料密度保持在要求的范围时，其抗压强度完全满足设计要求。

 注浆孔设计及布置

 注浆孔设计

注浆材料性能检测合格后，在正式施工前应通过试验施工，设计注浆孔的尺寸、间距、注浆压力及孔位的布置方式。结合工程实际情况，本工程注浆孔的直径设计为1.6cm，纵向间距设计在1.5m，横向间距设计在1.25m，存在严重裂缝、车辙的路段应在两侧增加注浆孔的数量，孔位距离裂缝的距离控制在0.3m。所有的注浆孔交叉布置，注浆深度以达到石灰土底基层与路基交界处，待注浆孔设计完成后确定注浆压力，设计的注浆压力越大则注浆速度越快，越小则注浆速度越慢。设计时宜综合考虑孔隙率、注浆土体积、填充系数因素并结合工程实际情况进行调整。本次注浆压力采用公式计算，见式（2):

式（2）中，PG为注浆压力的大小（MPa),P为注浆机械枪口的压力大小（MPa），△P为高聚材料本身的膨胀压力大小（MPa）。

通过上述公式计算得知，注浆压力应控制在7MPa，以保证整个注浆过程的安全进行。

注浆孔布置

确定注浆孔的尺寸、间距等参数后，按照参数要求在施工场地布置注浆孔。本次注浆孔布置采用满堂布置、沿裂缝布置和沿唧泥点布置3种布设方式。其中满堂布置应用于病害程度较轻的路段，主要目的是预防性养护，以增加公路结构的稳定性[4]；沿裂缝布置应用于公路裂缝病害区域，注浆孔距离裂缝的距离保持在0.3m，呈交叉形状布置；沿唧泥点布置应用于公路唧泥或沉陷路段，呈正方形以相同的间距布设在病害区域四周，待所有注浆孔的位置确定后，利用标记确定孔位的直径及深度，再安排钻机钻孔作业[5]。

钻孔注浆施工

 钻孔作业

钻孔采用冲击钻完成，开钻前先在钻机上安装50cm的钻头，将钻头与布设的注浆孔中心点位对准，再启动钻机开始钻孔施工。钻进过程中先慢速开钻，当钻深达到50cm后将短钻头更换为80cm的长钻孔。与钻孔中心位置保持一致后，将孔位钻深至设计位置后停止钻孔作业，安排人员检查钻孔质量，包括孔位的垂直度、深度、尺寸等相关参数，其偏差不得超过设计要求的1%，经检查合格后将孔内清理干净。依据相关标准，在注浆孔内安装注浆管，本次施工采用的注浆管为PVC管，安装前依据设计要求切割成指定长度，再将注浆管安装于路面下方（基层中间位置），待PVC管安放完成后在注浆管上安装注射帽，同时利用工具将注射帽凹型边缘清理干净。

注浆作业

(1）注浆孔和注浆管道安装完成后进行注浆作业。本工程注浆采用的浆液为高聚物材料，在浆液配比设计时应保持其合理性，确保浆液的效果。高聚物材料在施工场地周围拌制完成，经拌制得到的高聚物材料会在短期内固化，需要及时进行注浆操作，在注浆施工时主要采用管道将高聚物输送至注射枪内，再利用注射枪根据上述设计的7MPa的注浆压力将高聚物注入基层内部，经注浆后的高聚物材料到达基层空隙的区域后，可在短时间内发生化学固化反应并迅速膨胀体积，以用来填补裂缝、脱空造成的损坏[6]。

(2）本工程注浆施工中，为保证良好注浆效果，施工单位应加强对注浆过程的监督。首先，严格控制注浆量，注浆量过大，由于高聚物浆液体积的膨胀，会导致路面发生隆起现象；如注浆量过小，则会造成空隙区域无法填充密实，影响养护效果，控制好注浆量才能保证良好的注浆效果；其次，注浆时应控制注浆压力大小，避免发生意外事故，如发生注浆压力突然升高、出现反力回弹问题，则施工人员应持续稳压15～30s，待注浆压力稳定后再持续注浆，若仍无法解决，则应及时停止注浆施工，如注浆压力过小导致路面底部出现漏洞或裂缝，则施工人员应根据实际情况补浆施工，保证注浆处理效果[7]；最后，做好注浆质量检查工作，若注浆质量不满足公路养护要求，则不得组织验收工作。

注浆效果分析

(1）为明确工程高聚物注浆养护的效果，在公路注浆施工完成后，安排检测人员对养护段的弯沉值进行检测，并与养护前的弯沉值检测结果进行对比，检测方法采用FWD落锤式弯沉仪，检测点与养护前保持一致。

结合工程实际检测情况得知，在所有检测点中，路面的弯沉值均有不同程度的减小，其中检测点55在注浆养护前的检测弯沉值为914.7mm，在注浆养护后已经降低至187.3mm，前后下降差值可达727.4mm；检测点23在注浆养护前的检测弯沉值为214.6mm，在注浆养护后降低至165.5mm，前后下降差值仅为49.1mm。从这2个单点分析，虽然下降差值相差较大，但均呈现下降现象，病害越严重的区域完成值变化越明显，经养护后均满足养护标准要求。

(2）除上述列举的养护检测点外，依据检测结果还可以看出，部分检测点的完成值存在升高的问题，如检测点28在注浆养护前的检测弯沉值为205.2mm，在注浆养护后不但没有发生明显的降低，反而弯沉值升高至208.9mm，升高差值达到3.7mm，虽然升高值相差不大，但完成检测结果与设计要求的200mm以内存在差异。产生此类问题的原因可能包括2点：（1）施工中存在失误，导致注浆量没能满足设计要求，造成高聚物膨胀量较小，路面下方仍存在空洞问题；（2）该区域周围存在严重的病害问题，在检测时没能发现，造成注浆施工存在误差，针对此类问题，经检测发现后需要及时安排人员补浆施工[8]。

结语

注浆中采用的高聚物材料本身具有较高的膨胀性、抗压强度，材料的防水性、安全性较好，在注浆施工后可以快速地将路面下方的空洞区域填充密实，从而增加路面的承载力，保证公路的稳定性能。但由于高聚物材料属于化合物材料，在注浆施工中应安排专业的施工人员，严格按照设计的施工方案、流程作业，注浆中做好施工要点的把控，注浆后及时检测养护加固效果，以充分发挥高聚物注浆养护的效果，实现对公路既有病害的处理，延长公路的使用寿命。