应用灌浆技术实例分析

第２４卷第３期　２００７年５月　河北工业科技　Ｖｏｌ＿２４．Ｎｏ．３　Ｍａｖ　２ＯＯ７　Ｈｅｂｅｉ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　文章编号：１００８—１５３４（２００７）０３—０１５２—０３　应用灌浆技术实例分析　杨文丽　（石家庄市公路桥梁建设集团，河北石家庄０５００８１）　摘　要：通过对水泥混凝土路面中修工程中应用的灌浆技术的具体施工工艺的剖析，阐明了实施灌　浆的４个步骤（准备、钻孔、灌浆、收尾）及３个控制要点（对各类人员技术准备情况的控制、对灌浆　材料的控制、对灌浆终止条件的控制），指出灌浆技术在水泥路面维修养护中具有实用价值。　关键词：灌浆技术；水泥混凝土路面；脱空分析；施工工艺　中图分类号：Ｕ４１８．６　７　文献标识码：Ａ　Ｃａｓｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ＹＡＮＧ　Ｗｅｎ－ｌｉ　（Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　Ｒｏａｄ　ａｎｄ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　Ｈｅｂｅｉ　０５００８１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ａｎｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｆｏｕｒ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｓｔｅｐｓ（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ，ｄｒｉｌｌｉｎｇ．ｇｒｏｕｔｉｎｇ．ｅｎｄｉｎｇ）ａｎｄ　ｔｈｒｅｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｏｉｎｔｓ（ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ．ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ）．Ｉｔ　ａｌｓｏ　ｐｏｉｎｔｓ　ＯＵｔ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ；ｖｏｉｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　水泥混凝土路面是中国公路路面主要形式之　一１　工程概况　１．１工程简介　３０７国道东石家庄段工程起止点为Ｋ２９２＋　，在中国公路网构成中占有较大比例。但随着中　国经济的快速发展，交通量不断增长，日趋繁重的交　通荷载给水泥混凝土路面带来严重考验和破坏，板　底脱空，唧泥、裂缝、沉降等先期病害大面积发生，致　０１０一Ｋ３００＋６１０，全长８．６２２　ｋｍ，道路形式为４块　板水泥路面。由于该路段承担着大量的交通运输任　务，造成路面破损严重，出现了不同程度的唧泥、沉　降、裂缝等病害，所以在２００５年对该段进行一次全　使路面的使用性能迅速下降，直接影响车辆快速、舒　适、安全行驶。如何低成本、简便快捷地治理这些病　害，搞好水泥混凝土路面的维修养护，具有很重要的　现实意义。　面维修，维修面积为５　９５９　ＩＴＩ。。　１．２破损原因分析　在３０７国道东石家庄段中修工程中，石家庄市　公路桥梁建设集团采用灌浆技术进行水泥混凝土路　面修复养护工作，有效改善了该段公路的路况，在维　经我单位技术人员会同石家庄市勘察设计院有　关专家共同调查分析，认为该段水泥混凝土路面破　坏主要由基层引起。各种原因造成基层的沉陷与脱　空，使得面层受力不均，当荷载作用时，局部受力会　造成水泥面板应力过大，导致水泥板块出现病害，主　修资金有限的情况下取得了良好的效果。下面笔者　结合本工程对灌浆工艺进行一些探讨。　收稿日期：２００６—１０一ｌ１；修回日期：２００７—０３—０５　要表现：早期为唧泥、沉降，然后发展到裂缝甚至断　责任编辑；冯民　裂。因此，要处置、维修好该段路面，就必须从基层　着手，使得水泥板块和基层有良好的接触，车辆载荷　作者简介：杨文丽（１９７１一），女，河北石家庄人，工程师，主要从事　公路施工方面的研究。　能够均匀分布传播，板内应力变化在允许范围内，路　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　杨文丽应用灌浆技术实例分析　面状况才能得到长期保持。而笔者在长期进行公路　养护工作的同时，总结出了２个行之有效的办法来　４灌浆技术施工工艺　４．１准备阶段　处理这些病害。第一，换板。大规模的换板，成本高　（大约为１４０元／ｍｚ），施工难度大，工业垃圾多，养　护周期长，也严重影响过往车辆的行车安全。第二，　灌浆处理。其优点：成本低（大约为１５元／ｍ。），施　工难度小，工业垃圾少，养护周期短。所以，笔者确　１）人员　挑选素质较高的人员组成专业作业　队，包括驾驶员１名，现场技术管理人员１名，机械　操作员１名，制浆人员２名，压浆人员３名，钻孔人　员３名，维护交通人员１名，要求作业队员能正确熟　定以第２种方式来处理这些病害。　２灌浆技术原理　在修复水泥混凝土路面时，采用灌浆技术板下　封堵的目的是为了恢复对路面结构的支承，它是通　过向这些空隙灌浆而实现的。灌浆时浆液在一定的　压力作用下，均匀注入板底空隙、板下基（垫）层中，　经人工控制一段时间后，浆液将原来的松散颗粒或　裂隙胶结为整体。　板下封堵作为一种有效的维护措施，应在板角　刚一出现支承丧失的情况时就尽快地进行。支承丧　失的表现是弯沉增大，横向接缝形成错台，交通车道　或路肩的接缝和裂缝附近积存细屑。通过灌浆能够　改善板底原有受力状态，恢复板体与地基的连续性，　从而改善路况，延长道路使用年限Ｌｌ　］。　３应用弯沉仪测定脱空板　１）加载车　采用相当于黄河ＪＮ１５０重型标准　汽车，后轴重１０　ｔ。　２）仪表５．４　ｍ长杆贝克曼梁，百分表（至少３　套）。　３）测点　路面每幅每条横向接缝或裂缝测４个　点位，测点在接、裂缝两侧的４个角点上。　４）车轮位置角点处，车轮着地矩形的边缘离　中缝及横向接（裂）缝的距离不大于１０　ｃｍ。　５）变位感应支点位置贝克曼梁的变位感应支　点应尽量接近角部或边缝，不一定要紧靠近车轮，不　必将感应支点落在两轮胎之间的间隙处。　６）相隔２道缝　贝克曼梁的中间支点及百分表　支座支点应与变位感应点保持相隔２道接（裂）缝，　至少相隔１道缝，不能落在同一完整板块上。　７）读数　汽车应以５　ｋｍ／ｈ的速度驶离测点　５　ｍ以上，并且相隔至少１道缝，当百分表读数稳定　时，才能读数。　８）记录。　９）凡弯沉值超过０．６３５　ｍｉｔｔ的，应确定为板块　脱空。　练操作和维修保养机械设备，充分发挥人、机效能。　２）机械设备钻孔机５台，１５　ｋＷ发电机２台，　压浆泵１台，搅拌罐１台，１　ｋＷ潜水泵１台，平板车　１辆，运料车１辆。　３）材料由于灌浆施工的特殊性，浆液材料要　求：初凝时间不小于３０　ｍｉｎ，和易性好，具良好的可　泵性和保水性，浆凝胶体２４　ｈ内具有大于４．０　ＭＰａ　的抗压强度，收缩性小，成本较低。为此，笔者采用　Ｐ・Ｏ４２．５Ｒ型水泥和普通Ⅱ级粉煤灰作为主材料。　为保证灌浆材料和易性好及早期强度高，笔者　做了进一步的试验来确定材料的配合比。根据经验　及有关技术资料，初步确定了３种灰浆配合比　ｍ（水泥）：ｍ（粉煤灰）：ｍ（水）分别为①１：１：　０．５；②１：ｏ．５：ｏ．５；③１：０．５：０．８。经过室内试　验验证，发现第１种配比浆液流动性差，容易堵塞管　道，因此不予采用，而第２、第３种配比满足施工要　求。通过进一步做强度试验表明，这２种配比灰浆　的强度均大于４．０　ＭＰａ，满足质量标准，见表１。　表１水泥灰浆强度分析　Ｔａｂ．１　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ　ｇｒｏｕｔ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　③　４）其他准备工作　准备施工标志牌、安全护栏　若干，准备好生产作业人员的标志服、帽，选择综合　运输距离较近地点备存水泥、粉煤灰等主材料。　４．２钻孔阶段　１）脱空板记录需将已测定的脱空板用油漆作　好钻孔位置，并以百米桩为参照，做好每块压浆板的　详细位置、损坏情况记录，以备日后观察压浆效果。　２）确定孔位并做好标志　灌浆孔布设的好坏，　以及每块板所设的孔数，直接影响到灌浆的效果和　成本，钻孔前由技术人员选择布设压浆孔，根据路面　维普资讯 http://www.cqvip.com

河北工业科技　第２４卷　板的尺寸和施工实践经验，一块板一般布设３～５个　底排除冲洗干净。　孔，布孔位置靠近板边、角０．６～１．０　ｍ处，一般钻　孔不能设于板中央位置（排气孔除外），孔位与接缝　间距要大于３０　ｃｍ。　３）钻孔　施工人员采用手持式直径为５０　ｍｍ　的凿岩钻孔机，钻孔深度一般要穿透水泥板，具体深　度依据现场情况而定，钻孔作业一般要比灌浆作业　提前出一个作业面，以使灌浆作业可以连续施工。　４．３灌　浆　１）配置浆液把水、水泥、粉煤灰、早强剂（如果　需要，加入量为水泥用量的３　～５　（质量分数））　等材料按比例依次投入浆桶。将浆液搅拌均匀，即　可开始压浆施工作业。　２）灌浆制浆完成后，将灌浆栓插入已钻好孔　眼的水泥板中，锚固牢靠，待运转正常后，启动灌浆　泵，同时打开搅拌机底部出料开关，向灌浆泵送料，　即开始灌浆作业。　３）压力大小的控制　水泥混凝土路面板底脱空　灌浆，其压力大小至关重要。压力过大易造成面板　拱起断裂，过小则无法压满，起不到灌浆的效果。根　据施工经验，压力一般控制在１～４　ＭＰａ：一般脱空　板压力控制在１～３　ＭＰａ；错台下沉板需利用压浆压　力顶升时，压力为２～４　ＭＰａ；唧泥、裂缝板压力为　２～３　ＭＰａ￣ｐ可。在施工过程中应随时观察控制。　４）施工记录　①详细记录每块板的具体位置、　错台或下沉的高度（精确到ｍｍ）、钻孔灌浆的位置。　②认真记录每块板的灌浆压力、灌浆体积，每天整理　出当天压浆面积合计和用料数量（含人工、材料、机　械等），以便进行经济分析。③定期制作混合料试块　进行抗压强度试验，掌握施工第一手资料，准确掌握　开放交通所需最短时间。④施工后定期对已灌浆板　块进行回访、观察，及时分析灌浆处理效果，发现有　问题的板块要记录在案并进行分析，不断总结灌浆　处置混凝土板的经验。　５）灌浆过程中须注意的几个环节　①高压管　前不能站人，防止喷浆（水）伤人。②停车时拉上后　轮车刹或用“△”木卡住车轮。③注意经常检修机　械，做好防潮、防水、防漏电工作。④施工地段应跳　跃式间隔、半幅施工，防止交通管制路段过长引起行　车堵塞。⑤施工人员一律要求穿戴安全服、帽，遵守　机械、用电操作规程，配备足够的交通安全标志牌，　做到文明施工、安全生产。　４．４收尾工作　１）清洗设备与管路每次灌浆施工收工时，必　须用清水冲洗搅拌桶，此时液压泵照常工作，使水经　管道、压浆泵从高压管中排出，将各部件残留浆液彻　２）清理现场注浆栓头拨出后，观察孔内情况，　如有浆液冒出，应及时用木塞堵孔，如孔内浆液下　降，应从混凝土缝隙处取浆液填至砼板面平齐（或将　钻孔所取的芯还原），灌浆完毕应把现场清理干净，　防止污染路面。　３）交通控制　灌浆工作完成后，用交通安全标　志牌封闭已压浆路段，控制交通２４　ｈ，期间严禁车　辆通行。　５灌浆施工控制要点　５．１着重控制各类人员的技术准备情况　１）认真做好设计图纸审核及现场核对工作，让　每个技术人员都明确设计意图和标准，统一技术资　料编制及管理方法。　２）对施工人员做好技术交底，使每个人都清楚　自己的工作流程及关键环节。　３）对于关键专业设备，操作人员应进行施工前　演练和调试，以便一旦施工，人、机能够配合顺畅。　５．２对灌浆材料的控制　１）各项材料的配合比必须严格加以控制，应配　备专人对此不间断地进行监测和控制。只有确保材　料的配合比符合设计，最终施工质量才能符合设计　要求。　２）严格按照设定程序依次将料投入浆桶，投料　过程中应不停地搅拌，直到浆液均匀。一般情况下，　应首先将水泥、粉煤灰放入筒内，搅拌１５　Ｓ；然后加　入所需的外加剂，搅拌１５　ｓ；再加水搅拌。　３）在灌浆过程中，必须不停地制浆搅拌，以保持　浆液均匀，不离析。　５．３对灌浆终止条件的准确控制　其中主要有以下５类情况。　１）当砼板纵、横缝隙有浆液冒出时，继续灌浆　３～５　Ｓ即应停止，板底有积水处，积水会在浆液压　力下从缝隙冒出，此时需继续灌浆，直到浆液冒出３　～５　ｓ后停止（这种情况下压力为２～３　ＭＰａ）。　２）浆液从相邻板缝隙或硬路肩缝隙冒出时，立　即停止灌浆。　３）需顶升砼板块时，当板块顶升至高出正常板　５　ｍｍ，即停止灌浆，此时随着灌浆压力的撤离，板块　会由于重力作用下沉３～５　ｍｍ，正好与正常板平齐　（这种情况下压力一般为２～４　ＭＰａ）。　４）当压力表指针异常跳动或发电机声音突然增　大时，应立即停止灌浆。　（下转第１５８页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

ｌ５８　河北工业科技　第２４卷　５　结　论　谗　针对机器人是一种高度非线性、强耦合的对象，　且具有诸如摩擦、负载变化等不确定因素，传统的控　制方法很难精确地控制机器人跟踪轨迹的问题，提　ｄｓ　出了ＣＭＡＣ和非线性ＰＩＤ复合控制器设计方法。　该控制器由非线性ＰＩＤ反馈和ＣＭＡＣ前馈２部分　ａ】关节一的输出　构成，采用非线性ＰＩＤ控制器替代经典ＰＩＤ控制　谗　接　器，因非线性积分环节可以随误差的变化进行调整，　而可以提高其自适应性和鲁棒性。ＣＭＡＣ学习速　度快，网络收敛所需的训练次数少，可有效地用于机　￡，ｓ　器人实时在线控制。通过对机器人进行仿真研究，　认为该设计方法具有有效性和可行性。　参考文献：　［１］　ＲＯＣＣＯ　Ｐ．Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ＰＩＤ　ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｏｒ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｒｏｂｏｔ　ａｒｍｓ　［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ　Ｒｏｂｏｔ　Ａｕｔｏｍａｔ，１９９６，１２（４）：６０６—６１４．　Ｅ２３陈启军，王月娟，陈辉堂．基于ＰＤ控制的机器人轨迹跟踪性能　ｂ）关节二的输出　－＋・一期望输出曲线；——一实际输出曲线　图３无干扰时机器人仿真曲线　Ｆｉｇ．３　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｏｂｏｔ　ｗｉｔｈ　ｎｏ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　ｇ　研究与比较［Ｊ］．控制与决策，２００３，１８（１）：５４—５７．　－１３３张正伟，冯志华．一种非线性ＰＤ控制的设计及其应用［Ｊ］．中　国制造业信息化，２００５，３４（５）：１１６－１】８．　ｔ／ｓ　Ｅ４３于华男，万　磊，徐玉如．开架式水下机器人运动的模糊非线性　ａ】关节一的输出　ＰＤ控制［Ｊ］．海洋工程，２００４。２２（３）：６５—６８．　，１５３曾　慧．ＣＭＡＣ网络在机器人手眼系统位置控制中的应用　［Ｊ］．电子技术应用，２００４，２０（５）：３９—４１．　［６］ＣＯＭＭＵＲ　Ｓ，ＬＥＷＩＳ　Ｆ　Ｌ．Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｕｎｋｎｏｗｎ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　ｄｙ—　谗　理　ｎａｍｉｃａｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｕｓｉｎｇ　ＣＡＭＣ　ｎｅｕｒａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｐａｓｓｉｖｉｔｙ１，Ｊ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｃ，１９９７，３３（４）：６３５—６４１．　［７］刘金琨．先进ＰＩＤ控制ＭＡＴＬＡＢ仿真ｌ－Ｍ］．北京：电子工业出　￡，ｓ　版社，２００４．　ｂ）关节二的输出　Ｉ＿－・・－一［８］焦晓红，李运锋，方一鸣．一种机器人鲁棒自适应控制［Ｊ］．机器　人技术与应用，２００２，（３）：４０—４３．　期望输出曲线；——一实际输出曲线　图４有干扰时机器人仿真曲线　Ｆｉｇ．４　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｏｂｏｔ　ｗｉｔｈ　ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　驴　—；　驴驴驴驴驴驴驴　驴驴驴驴　（上接第１５４页）　５）灌浆时若发现灰浆已从灌孔或灌过的孔溢出　时，应用木塞压紧１０　ｍｉｎ后，拨出木塞具，此孔无须　再进行灌浆。　能更有效防止各种病害的进一步蔓延和扩大，对延　长水泥混凝土路面的使用寿命有积极作用。此外，　灌浆技术具有成本低、速度快、效果好、通车早等优　点，也可避免工业垃圾对环境的污染，是有效改善路　况、维修养护现有水泥路面的好方法。　参考文献：　［１］翟站立．路基路面施工及养护技术ｌ－Ｍ］．北京：人民交通出版　社，２００１．　６　结　语　在３０７国道石家庄段中修工程的灌浆施工实践　中，笔者对人工、机械、材料消耗等做了详细的记录。　此工程进行维修的面积为５　９５９　ｒｎ。，如采取局部换　板修复路面（破碎、清除、补强基层、浇筑面板），需修　复经费约３４万元；而此次采用灌浆处理成本只用了　９万多元，节约经费２０余万元。　采用灌浆技术处理过的路面，与局部换板相比　［２］ＪＴＪ　０７３．１—２００１，公路水泥混凝土路面养护技术规范［ｓ］．　Ｉ－３］傅智，金志强．水泥混凝土路面施工与养护技术［Ｍ］．北京：　人民交通出版社，２００３．