高速公路沥青路面唧浆病害处治技术探讨

孙晓飞

(新疆交通科学研究院 乌鲁木齐市 830000)

0 引言

水损坏是沥青路面病害形式之一，不论在南方多雨地区还是在北方季冻地区，其中以唧浆病害最为常见，尤其是在半刚性基层结构的沥青路面中。唧浆病害表现于路面面层，而实际发生于路面基层，因此在病害早期难以发现，预防较困难。并且唧浆病害发展演变较快，处治不及时会很快发展成松散、坑槽等严重病害，很大程度影响道路使用功能及安全性，是不可逆的结构性破坏[1]。由于唧浆病害形成原因复杂，处治难度较高，近年来愈发受到相关养护部门、专业人士的重视。依托G30线哈密段(K3117～K3157)下行中修工程，进行高速公路沥青路面唧浆病害成因机理分析，并探讨工程中使用的高聚物注浆技术，为高速公路沥青路面唧浆病害的处治提供参考。

1 高速公路沥青路面唧浆病害成因机理分析

沥青路面水损坏是指在汽车荷载不断地重复作用下，进入路面结构中的水产生动水压力或真空负压抽吸反复作用，在高能量的水分子的界面作用下，最终使得沥青膜从集料表面脱离，沥青混合料产生掉粒、松散现象。尤其是半刚性基层结构的沥青路面，由于材料特性易产生上下贯通的裂缝，水透过路表面渗入基层，长时间滞留于基层结构中，难以蒸发，是唧浆病害形成的一个重要因素。而在新疆地区，高速公路沥青路面大部分采用半刚性基层结构。据资料统计，特别是在季冻区，水损坏比例高达70%以上[2]。

1.1 外部因素

高速公路沥青路面水分来源主要为地表水、地下水、结构水，地下水主要为路基毛细水上升，地表水主要为大气降雨，水是产生唧浆病害的必要条件，其中主要来源为大气降雨。

1.2 内部因素

新疆地区高速公路普遍采用半刚性基层结构，半刚性结构材料具有温缩特性、干缩性、易开裂特点，水易通过裂缝进入基层内部，而半刚性结构材料较为紧密，水渗入后难以继续下渗，且不易蒸发。水分长期留存于半刚性材料当中，在不断的浸泡下形成灰浆。

1.3 动力来源

唧浆病害的动力来源主要为车辆荷载作用下产生的挤压力和泵吸力。降雨时沥青路面表面产生薄层水膜，车轮高速行驶在水膜上，轮下产生巨大的动水压力，在路面裂缝等已深入较多水的部位动水压力更大，在面层空隙率较大处还将水强制压入沥青面层，冲击基层，轮胎驶离后由于泵吸作用基层表面的灰浆通过裂缝或较大的空隙被吸出路面，车辆造成的挤压和泵吸作用反复不断，唧浆病害不断加剧。由动水压力的理论得出动水压力与行车速度的平方成正比，即随行车速度呈级数增长[3]。

2 唧浆病害处治措施

G30线哈密段(K3117～K3157)下行于2010年交工使用，至今运营10年左右，运营期间由哈密公路管理局进行日常养护及处理部分病害，未进行大中修养护。日常养护主要内容有横、纵向裂缝维修，局部路段龟裂、坑槽修补等。路面结构为4cm中粒式沥青混凝土上面层AC-16C+6cm粗粒式沥青混凝土下面层AC-25F+30cm水泥稳定砂砾基层+15cm天然砂砾底基层。

作为新疆进出疆重要的运输以及通行道路，近年来G30线哈密段交通量以及交通荷载迅速增长，再加之近年来哈密雨水较丰富，因此在长期交通荷载和气候环境因素作用下，路面出现了严重的唧浆、纵横裂缝等病害，已经严重影响到行车舒适性和安全性。项目路段内路面病害逐年加重，维修工程量及难度持续增加，需及时进行大中修。

通过选取G30(K3117～K3157)下行典型唧浆病害处，分析对比中修前后的路面破损PCI指标、探地雷达数据、路面弯沉指标，探讨唧浆病害处治措施的工艺与实际工程应用效果。

根据现场检测得出G30(K3117～K3157)下行路面破损率，具体如图1所示。

采用SPSS 21.0软件对数据进行分析处理，计量资料以（均数±标准差）表示，采用t检验；计数资料以（n，%）表示，采用χ2检验，以P＜0.05表示差异具有统计学意义。

图1 G30(K3117～K3157)下行路面PCI指标(中修前)

由路面PCI指标结合路面现场调查情况得出G30(K3122～K3124)下行唧浆病害(图2)、纵横裂缝处PCI指标较差。

图2 G30(K3122～K3124)下行唧浆病害

通过对G30(K3122～K3124)下行探地雷达分析，结果如图3所示，唧浆病害处存在层间脱空现象，结构层松散、层位不连续。

图3 G30(K3122～K3124)下行路面探地雷达分析图(中修前)

3 高聚物注浆技术应用探讨

相比较传统的挖除重铺处治措施，高聚物注浆技术是由分别装在不同的密封容器中的两种液体组分，按照一定的混合比例在一定压力作用下，两种液体充分混合，发生剧烈的化学反应。反应过程中形成流塑状的混合体，在注浆压力和材料反应体积膨胀的作用下不断地填充周围土体中的孔隙和压密土体，并将路基中的积水沿裂缝或尚未注浆的管道挤出，起到排除唧泥(或水)、密封和固化含水基层的作用，从而稳定面层。高聚物材料不含水，不会产生干缩现象，能够密实填充脱空。高聚物注浆形成的材料具有很好的柔韧性，抗拉强度和抗压强度比较接近。材料为弹性体，因此不容易发生开裂，并具有较好的抗渗性，能阻止雨水下渗。

3.1 高聚物注浆技术的优点

(1)对交通影响小、开放交通快。

(2)施工工艺简单、对路面结构扰动小。

(3)不产生废弃旧料、低碳环保。

(4)处治效果“对症下药”，能够补强路面整体强度，提高路面承载能力。

3.2 高聚物注浆技术步骤

(1)注浆路段定位：确定出现问题的路段，并根据其危害程度、位置确定合理的施工方案。

(2)标记注浆孔位置：注浆孔距离裂缝25cm，沿缝间距50～100cm，交叉布设。

(4)钻孔：钻孔的深度为距面层顶面75cm处。为保证不对路面清洁造成影响，应及时清理钻孔。

(5)安装注浆孔：按照高聚物注浆技术的要求，将PVC管长度截取约为40cm左右，并通过注浆孔置于基层中间。

(6)安装注射帽：把注射帽凹型边缘清理干净，并用工具将注射帽导入PVC注射管内。

(7)注浆：注浆时将注浆压力维持在大约为7MPa，通过输液管道，将高聚物材料送至注射枪。高聚物材料从注射枪口射出并通过注浆PVC管输送至产生路面破坏的地方。高聚物迅速发生化学反应，材料由液体转化为固体，体积发生明显的膨胀。

(8)注浆后弯沉检测：利用FWD对修复路段进行弯沉复检。对注浆路段进行现场观测，以评价注浆的效果。如若出现注浆不足点还需对该点进行补注。

(9)封孔：为保持路面的整体性，防止雨水侵蚀，使用道路密封胶将注浆孔封住，并尽量保持路面的平整。

(10)清理环境。

采用高聚物注浆技术后，复测路面破损PCI指标、探地雷达数据、路面弯沉指标结果如图4、图5和表1所示。

图4 G30(K3117～K3157)下行路面PCI指标(中修后)

图5 G30(K3122～K3124)下行行车道路面探地雷达分析图(中修后)

表1 注浆前后弯沉值对比

通过对G30(K3122～K3124)下行路面进行指标复测，唧浆病害修复处路面破损PCI指标明显提高，按《公路沥青路面养护设计规范》[4]JTG 5421-2018中PCI评定标准，中修后路面PCI指数普遍≥92分(评定结果为“优”)；探地雷达结果可看出之前唧浆病害脱空位置明显被填满，层面明显，表明该位置已被注浆体填充密实；通过注浆前后弯沉值对比，结果表明弯沉值均有所下降，降低率达到46.3%，并且小于20(0.01mm)，说明注浆后路面结构强度明显提高，达到技术指标要求，提高了整体路面承载能力。

以上数据结果分析表明，高聚物注浆技术能够在处治唧浆病害的过程当中充分发挥其特有的优点，有效地修复唧浆病害，提高路面整体结构强度。

4 结语

依托G30(K3117～K3157)下行中修实际工程，介绍了高速公路沥青路面唧浆病害产生机理，高聚物注浆技术处治措施的优点；并通过注浆前后的路面破损PCI指标、探地雷达数据、路面弯沉指标对比分析高聚物注浆技术的实际应用效果，结果证明了高聚物注浆技术可以有效地处治唧浆病害并且能够提高路面结构整体强度，具有较高的推广应用价值。与此同时，也应根据唧浆病害机理做好合理的预防措施，达到有效减少高速公路沥青路面水损坏发生的目的。