对改进混凝土路面板底脱空灌浆处治的几点思考

湖南交通科技

HUNANCOMMUNICATIONSCIENCEANDTECHNOLOGY

Vo.l37No.1

Mar.2011

文章编号:1008󰀁844X(2011)01󰀁0038󰀁03

对改进混凝土路面板底脱空灌浆处治的几点思考

袁󰀁臻

(现代投资股份有限公司,湖南长沙󰀁410007)

󰀁󰀁摘󰀁要:通过分析水泥混凝土路面板底脱空的原因及灌浆处治的机理,在综合考虑潭耒

路脱空病害的分布特征、现行灌浆工艺以及对灌浆处治效果的量化评价的基础上,对灌浆实施的原则与钻孔布局方式中存在的一些不合理现象进行了分析,并提出了一些创新性的建议,为相关行业灌浆的决策实施提供了一定的参考。

关键词:混凝土路面;板底脱空;灌浆󰀁󰀁中图分类号:U416.216

󰀁󰀁水泥混凝土面板与路基基底构造层之间的脱

空,是水泥混凝土路面病害产生的一个主要原因。目前,对混凝土路面板底脱空的处治,常用且有效的方法就是采用灌浆进行填充。因此,进一步加深对板底脱空原因、灌浆处治机理的认识和开展改进现行灌浆工艺的探讨,有利于促进灌浆技术在我公司更好地应用与发挥更大的作用。

文献标识码:B󰀁

的出现进一步加剧了板底的脱空。这样周而复始,恶性循环,使路面面板大面积脱空,最终导致路面面板折断、碎裂损坏。

2󰀁灌浆处治板底脱空的机理分析

在我国现行混凝土路面设计理论中,混凝土面板被看作小挠度弹性板,其假定条件是面板与基层间完全接触(不脱空)。同时混凝土板是一种准脆性材料,抗压强度高、抗弯拉性能差。在正常情况下,面板均匀支承时,无论荷载作用任何位置,应力都较小。而一旦脱空,板角处由于基础支承的丧失处于脱空状态,板内将产生过大的弯拉应力,超过混凝土板承受极限时,板块将断裂。

水泥混凝土面板灌浆是通过注浆管施加一定压力,将浆液均匀注入板底空隙、板下基层中,以充填、渗透、挤密等方式,赶走板底、基层裂隙中的积水、空气后占据其位置,重新形成一个稳定的基层。灌浆改善了板底原有受力状态,恢复板体与地基的连续性,达到加固基础、治理病害的目的。

1󰀁水泥混凝土路面板底脱空的原因

分析

󰀁󰀁脱空病害的产生有其内在因素和外界因素。内在因素是基层本身的质量、基层的结构组成以及混凝土面板接缝质量状况。外界因素则是汽车荷载和自然因素的变化。

水泥混凝土路面基层材料一般都选用稳定类集料,其模量远小于混凝土面层的模量。水泥混凝土路面在重车荷载的反复作用下,板下基层将产生累积塑性变形,使混凝土板的局部范围不再与基层保持连续接触,导致水泥混凝土路面板底与基层之间将出现微小的空隙,即出现了板下局部脱空。同时温度、湿度的变化以及板内温度的非线性分布,引起板向上或向下的翘曲,加速了板与基层之间的分离,形成板底脱空。

脱空的出现又为水的浸入创造了条件,当路面接缝或裂缝养护不及时,雨水从破损处渗入基层,渗入的水将在板下形成积水。积水与基层材料中的细集料形成泥浆,在车辆荷载的作用下,板下形成高压泥浆,沿面板接缝缝隙处喷溅出来,形成翻浆。翻浆

󰀁󰀁收稿日期:2010󰀁12󰀁23

作者简介:袁󰀁臻(1980󰀁),男,工程师,从事高速公路管理。

3󰀁改进板底脱空灌浆处治的几点思考

󰀁󰀁近年来,灌浆作为一种防止脱空板破碎的预防性养护措施,越来越受到公司各级养护管理人员的重视,特别是乳化沥青灌浆得到了各施工企业的强烈推崇。然而,根据潭耒路脱空病害的分布特征、现行灌浆工艺以及对灌浆处治效果的量化评价,本文认为公司对灌浆实施的原则与钻孔布局方式存在着

1期

一些改进的空间。

袁󰀁臻:对改进混凝土路面板底脱空灌浆处治的几点思考󰀁39

(以下简称普灌),并认为乳灌适用于处治脱空严重的唧泥病害,而普灌只适用于处治脱空程度较轻的唧水病害,同时,这种认识也导致了潭耒乳灌与普灌在工程使用量上的严重差异,甚至出现了2009年全年几乎未采用普灌现象的出现。近4a潭耒乳灌与普灌的应用情况如图1所示。

3.1󰀁对如何选择灌浆材料的思考

目前公司用于脱空灌浆处治的材料主要有2种:一是乳化沥青灌浆;二是普通水泥灌浆。公司现有部分养护管理人员认为乳化沥青灌浆(以下简称乳灌)对脱空的处治效果要优于普通水泥灌浆

图1󰀁2007年~2010年潭耒乳化沥青灌浆与普通水泥灌浆的应用情况对比柱状图

󰀁󰀁潭耒近年来之所以出现重󰀂乳灌 轻󰀂普灌 的趋势,除了受到普灌现行单价过低、乳灌现行单价较高这一因素影响外,还与各级养护管理人员存在对普灌与乳灌有效性的主观性偏见有关。如不能客观、正确地认识这2种灌浆材料的有效性,将严重影响到灌浆在潭耒路的灌浆前景与预防性养护的规模。本文认为,有2个问题值得引起公司各级管理人员的思考:一是乳灌与普灌对脱空处治的有效率大小问题;二是什么时候采用乳灌、什么时候采用普灌的判断标准问题。

通过2008年对潭耒养护管理系统中的灌浆历史数据的分析,普灌对脱空的处治有效率为82󰀂7%,乳灌对脱空的处治有效率为74.7%,这是完全依据历史数据得出的客观结论,有理由相信乳灌对脱空的处治效果并不比普灌好,现乳灌的单价却比普灌高出266%,这一点须引起公司层面的重视,应适当地调低乳灌单价、提高普灌单价。

另外,据相关专题研究表明,乳化沥青灌浆封水效果良好,但是浆体对脱空区强度提高不大,使得灌浆后板角挠度仍然偏大,应力集中现象难以完全消除,却能有效防止脱空区的扩展;而普通水泥灌浆,浆体凝固后起到了封水和填充的作用,但是由于其流动性差,密实性不足,施工质量难以控制,虽然其能有效减少应力集中现象,但是封水效果不足。基于上述研究结论,本文建议对轻度脱空(唧水)宜采用乳化沥青灌浆处治,对重度脱空(唧泥)宜采用普通水泥灌浆结合灌缝进行处治。

显然,本文的建议与公司一些养护管理人员的认识相悖。孰对孰错,本文不能在此冒然定论,公司可借正在开展的󰀂水泥基复合灌浆材料 的课题研究,澄清这一认识上的误区,以确定出公司在选择普灌与乳灌上的使用判断原则。

3.2󰀁对改进钻孔布局方式的思考

灌浆处理最早于1802年由法国人查理士.贝利尼(Charles.Berighy)应用于建筑领域的地基加固,后来随着道路修筑技术的发展,灌浆技术被沿用至新建道路工程中的软基处理,而直到上世纪中期才被应用于公路养护领域。

在对建筑地基或道路软基灌浆时,灌浆孔的布置常采用5孔梅花形方式,以保证灌浆体均匀密实地分布于被灌的地基或软基内。目前,这种5孔梅花形的钻孔布置方式,也被生搬硬套式地应用于混凝土路面板底脱空的灌浆处治,如图2所示。追根溯源,5孔梅花形的灌浆处理是针对于大面积的地基或路基处理,需要强调的是,这些钻孔全是布置于承载力不够的地基或软土路基区域之内。而对水泥混凝土面板的脱空病害,由于其分布面积小、分布范围小,如仍采用5孔梅花形的钻孔灌浆处治,本文认为存在着一些不合理之处。

仔细分析一下板底脱空,其发生的一个重要原因是接缝填料的破损、缺失导致基层集料被较高的孔隙水压所冲碎,并逐步伴随着唧水、唧泥的发生,将冲碎的基层集料带出板底。基于板底脱空的这种病害的演化过程,理论上脱空区域的发展也是从板

󰀁40湖南交通科技37卷

正填充了脱空区域、起到了提高面板承载力的钻孔只有1个或2个孔位(图中A孔位、B孔位),其他C、D、E孔位不但没有起到任何作用,反而破坏了面板、基层的完整性,降低了基层的承载力。

图2󰀁5孔梅花形灌浆钻孔布置示意图

周接缝向板中扩展。而实际上,由于板周接缝填料不会同时全部破损,受应力集中的影响,脱空区域往

往是发生在以接缝节点为中心的周边四块面板的板角(如图3所示)或以接缝为中心的相邻两块板块的板端(如图4所示)。

鉴于上述分析,公司有必要调整灌浆钻孔布置方式,改变过去以板为单位的5孔梅花形灌浆方式,转变为符合实际情况的,以接缝为单位的4孔灌浆方式(如图7所示)。这样不仅能取得比原灌浆方式更好的预防性处治效果,而且能减少灌浆对面板和基层整体性的破坏,更能在一定程度上节省灌浆经费。当然,这种灌浆方式的改变会导致公司现行养护管理制度与现行行业规范的不一致,但公司出于自身管理的需要,完全可制定更加符合情况的企业养护管理规范。

一般来说,随着板角脱空区域向纵深方向的加剧会导致板角断裂的出现。而灌浆作为一处预防性养护措施,其实施的时机应选择在脱空唧水之后至板角断裂之前这段时间,如果在板角断裂后再去实施灌浆就失去了其预防性养护的意义,也造成了养护经费的浪费。而反过来分析,如果灌浆实施在板角断裂之前,这就说明面板脱空区域并末波及整个板底,只是局限在板角区域,如图5、图6所示。

如果对于这种板角的局部脱空,仍采用分布于整个面板的5孔梅花形钻孔灌浆方式来处理的话,就明显不合理。进一步分析图5、图6,可以发现真

󰀁󰀁

图7󰀁以接缝为单位的4孔灌浆方式

(下转第65页)

1期易哲熙:高速公路机电系统运营管理与维护模式的探讨󰀁65

机电产品分门别类归纳整理,实现管理的系统化、数据化、科学化。同时,全世界生产机电设备设施的厂家繁多,机电产品质量参差不齐,在考虑品牌和效益的前提下,选择适应性强、质量可靠的产品是目前机电选型的重点,我们可以在试用和实践的基础上,确立机电设备设施的门槛和准入制度,从而确保进入高速公路机电设备设施的质量和性能能够满足高速公路机电工作的需要。

2)针对各路段实际情况,实行行之有效的维护管养模式,规范养护成本和开支。

针对自身养护技术和养护力量较强的路段,我们可以实行自维式养护模式;针对管养力量或管养技术薄弱的路段,我们可以实行聘请专业的维护公司,每年支付一定金额的管养费用,大型管养另外商议;针对有维护人员但不足以完全自己解决机电问题的路段,可以实行自维化和市场化相结合的方法。同时,无论采取何种管养方式,规定机电设备设施的选型和价格只能在已建立的数据库中进行选择,以保证机电设备设施使用的规范统一,从而方便机电设备设施后期的维护维修,降低和减少机电养护成本的开支。

3)建立有效的机电系统养护评价标准,并在年度目标考核中设立相应的考核指标。

机电系统评价标准要由若干个单项评价指标组

成,能正确反映正在使用、库存、报废、更新等各方面和各环节的机电设备设施的实际情况,指标体系的设立要符合高速公路机电系统的功能和特点,做到切实、完整、合理、科学。其目标是要提高高速公路的安全性和运行效率,保证机电系统的高可靠性、高实用性以及实时性。在年度考核中利用量化指标对机电系统维护工作进行评价,落实责任到人,贯彻管养到位,使机电系统管养工作有章可循,有据可评。

4)加强高速公路机电维护队伍的建设,加强机电人员的专业素养。

各路段监控分中心要引进专业技术人才,充实机电维护人员队伍,加强自身机电系统维护人员的培训力度。各监控分中心人员应熟知本路段机电系统的施工线路、走向、防雷接地等基础工程,要熟悉设备设施的系统结构,掌握其功能和特点,认真虚心向厂家和施工人员学习请教新设备设施的操作、使用和维护方法,提高独立解决机电系统问题的动手能力,不断积累专业知识和经验,进一步加强后备队伍的积蓄和建设。

参考文献:

[1]赵亚辉.关于高速公路机电系统维护模式的探讨[J].公路交通

科技,2006,23(9):170-171.

[2]何振邦.浅谈高速公路机电系统的维护和管理[J].青海交通科

技,2006(5):6-15.

(上接第40页)

4󰀁结论与建议

水泥混凝土路面板底脱空的灌浆处治,是公路预防性养护的一项重要内容,不仅可以提高公路的使用效率,更可以减缓公路的老化,延长公路的寿命,可总体提高公路的经济效益。为此,为确保灌浆的合理、科学使用,公司还应加强以下几方面的深人研究:

1)开展公司层面的普通水泥灌浆与乳化沥青灌浆的量化评价,并得出获得厅、局等行业主管单位认同的量化评价结论,彻底地解决乳化沥青灌浆与普通水泥灌浆对脱空处治的有效性孰高孰低的争论问题。

2)通过室内试验和现场开挖,获得具有决策价值的乳化沥青与普通水泥灌浆体凝固后的弹性模量、抗压强度及抗剪强度,并以此为依据,得出路面在出现唧水或唧泥后,应采取乳化沥青灌浆还是采

取普通水泥灌浆的判断准则。

3)在专项工程招投标中要求施工企业公开乳化沥青灌浆材料配方,以此打破施工企业的技术垄断,并以中标材料配方为依据,加强旁站监理与单价审计。

4)加强灌浆前后的承载力检测,通过便携落锤式弯沉仪的检测数据来实时评价灌浆前后混凝土面板的承载力变化,并以评价结论作为验收与计量支付的依据。

参考文献:

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学报,2004,17(4):75-77.

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路面预防性养护对策研究[J].华东公路,2010,2(184):27-28.