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灌浆技术处治小区砼道路应用探讨

    摘 要: 随着房地产业的飞速发展, 水泥砼路面作为小区主要道路在多数住宅小区大面积采用。但由于设计、施工、使用等多方面的原因, 使用不久往往造成砼路面产生诸多病害。本文尝试通过对旧水泥砼路面脱空、断裂等主要病害的分析, 对灌浆技术加固机理、实施等进行了较详细的介绍和分析, 提出采用灌浆技术来解决此类病害。并从经济的角度评价了可行性。
关键词: 小区砼道路; 脱空、断裂病害分析; 灌浆处治

    水泥砼路面是我国城市路面主要形式之一。随着我国房地产业的飞速发展, 由于它具有造价低、强度高、刚度大, 且受温度影响小施工方便、使用寿命长等优点, 现阶段在住宅小区作为小区主要道路被大量采用。但由于施工工艺和混凝土的特性, 它又存在施工接缝较多, 对超载较为敏感, 易发生脱空、断裂、面层剥落等先期病害, 从而导致路面的破损。特别在西北地区城市, 由于初春季节融雪而造成路面积水, 更易使路基沉陷, 砼路面脱空、断裂的现象非常严重。如何治理与预防脱空、断裂等病害, 做好水泥砼路面的养护, 延长道路的使用寿命, 改善其通行能力, 具有十分重要的意义。笔者参照上海地区对等级公路水泥砼路面改建工程试验路段施工方法, 结合本校园内小区道路维修施工采用灌浆技术处治原水泥砼路面的工艺, 对灌浆技术在小区道路处治的应用做初步探讨。

1小区砼路面脱空、断裂主要原因分析
    小区道路作为住宅区的基础配套工程, 关系着人们的衣、食、住、行基本生活, 十分重要。但由于开发商在自身经济利益的驱动下, 往往只注重住宅户型、地理位置、规划、物业等表观条件, 对小区砼道路这一基础条件常常不重视, 不做专业设计、施工管理不规范、使用管理混乱等诸多因素使路面存在大量质量隐患, 大大减少了道路的使用寿命。
    分析路面脱空、断裂病害的产生原因有其内在因素和外界因素: 内在因素是砼路面本身特别是基层的质量、组成以及砼面板接缝状况; 外界因素则是汽车荷载、气候变化和使用条件。一般情况下由以下几方面原因造成:
    1. 1 设计原因
    1. 1. 1 缺少砼路面专项设计
小区砼道路作为配套工程往往不被开发商、设计方重视。一般设计只是选用通用图集大样, 对路基条件、基础设计根本不做现场勘察, 加上住宅小区配套管网的同步施工, 使得小区道路的基础条件存在严重的质量隐患。
    1. 1. 2 砼路面结构、厚度选用不合理。根据混凝土路面设计规范, 小区道路除应满足符合荷载要求车辆的使用强度、刚度要求外, 还应满足雨水不渗等要求, 宜选用粒径较小, 空隙也小的级配混合料, 采用干硬性砼, 以提路面层的防渗性。在路面厚度设计时, 设计单位往往为了设计方便, 不是根据设计年限内的累计当量轴次计算结果设计, 而是参照以往的设计经验厚度或图集大样理论厚度选用, 造成路面存在设计质量隐患。
    1. 2 路面施工原因
施工过程是水泥砼路面质量形成的关键环节。直接影响道路质量的施工环节主要是砼面层的施工、基层施工两方面。
    1. 2. 1 砼面层施工
      1. 2. 1. 1 原材料检验不严, 对砂石料的含土量以及混凝土配合比控制不够, 特别是水泥、砂用量不准, 使路面早期出现表面强度低、起砂、露骨等现象。
    1. 2. 1. 2 施工机械设备陈旧、不配套, 使混合料的配合比计量、拌和均匀性、压实度、平整度等受到很大影响。
    1. 2. 1. 3 施工工艺控制不规范, 操作中工序衔接、施工缝留设、板块接缝处理等不当, 造成混凝土强度发展不均匀, 接缝粗糙, 使得路面积水容易渗漏, 破坏基层, 从而产生路面脱空、裂缝、断裂等病害。
    1. 2. 1. 4 养护不当, 对混凝土面层养护的作用了解不够, 采用的方法和操作不规范, 如养护时间不当、养护周期不足等, 造成面层表面强度低, 易起砂、脱壳, 抗渗性差。
    1. 3 基层施工
    基层作为承担面层传递荷载的主要承重层, 其强度及稳定直接关系面层的强度和稳定性。路面基垫层材料一般都选用稳定类集料, 由于其模量远小于砼面层的模量, 在长期荷载的反复作用下, 会产生累积塑性变形, 使得面层砼板的局部范围不再与基层保持连续接触, 出现微小的空隙, 即出现了板下局部脱空, 或称为原始脱空区。同时温度、湿度的变使路面早期出现表面强度低、起砂、露骨等现象。
    1. 2. 1. 2 施工机械设备陈旧、不配套, 使混合料的配合比计量、拌和均匀性、压实度、平整度等受到很大影响。
    1. 2. 1. 3 施工工艺控制不规范, 操作中工序衔接、施工缝留设、板块接缝处理等不当, 造成混凝土强度发展不均匀, 接缝粗糙, 使得路面积水容易渗漏, 破坏基层, 从而产生路面脱空、裂缝、断裂等病害。
    1. 2. 1. 4 养护不当, 对混凝土面层养护的作用了解不够, 采用的方法和操作不规范, 如养护时间不当、养护周期不足等, 造成面层表面强度低, 易起砂、脱壳, 抗渗性差。
    1. 3 基层施工
   基层作为承担面层传递荷载的主要承重层, 其强度及稳定直接关系面层的强度和稳定性。路面基(垫)层材料一般都选用稳定类集料, 由于其模量远小于砼面层的模量, 在长期荷载的反复作用下, 会产生累积塑性变形, 使得面层砼板的局部范围不再与基层保持连续接触, 出现微小的空隙, 即出现了板下局部脱空, 或称为原始脱空区。同时温度、湿度的变化, 以及板内温度的非线形分布, 引起板向上或向下的翘曲, 加速了板与基础之间的分离, 形成板底脱空。当雨水从破损处侵入基层时, 渗入的积水与基层材料中的细料形成泥浆, 造成基层的质量破坏, 进一步加剧了板底的脱空。这样周而复始, 恶性循环, 最终导致路面的损坏。基层施工的主要问题:
    ①基底土处置不当, 造成基础质量隐患。小区道路往往同配套管网同步施工, 对埋地管线回填土的夯实、碾压由于施工单位赶工期, 一般都达不到规范的要求标准。加上管理不严, 短期内就出现基层土沉陷, 脱空面层, 使路面遭到破坏。
    ②基( 垫 )层密实度 或基层标高 控制不严, 基料不均匀, 造成基层同面层无法紧密连接, 加上基层自身厚度一般较小, 在施工时极易松散, 进而引起面层混凝土板厚度不均匀, 使得混凝土强度发展无法同步, 而形成裂缝、板断裂。
    ③基层集料级配控制不规范, 含水率不均匀。在小区道路基层施工时, 由于设计一般对级配、含水率都没 有专项设计, 施工中常常采用自然级配的戈壁石料做垫层, 级配控制非常差, 碾压无法达到密实标准, 加上面层施工时对基层浇水湿润, 无法控制均匀的含水率, 间接地破坏了面层混凝土的水灰比和稠度, 影响了整体路面质量。
    施工技术管理、质量管理不严。一些无路面施工经验、施工设备和技术力量的施工队伍承担路面施工, 不按施工技术规范要求施工, 赶工期; 监理有职无权, 无法严格监理, 都是造成砼路面面层和基层施工质量差的一些主要原因。

2 灌浆处治技术实施探讨
    砼路面板在路面设计中是作为小挠度弹性薄板考虑的, 其假定条件是面板与地基间完全接触不脱空 。在正常情况下, 面板均匀支承时, 无论荷载作用位置, 应力都较小。而一旦脱空, 由于基础支撑的丧失处于悬臂状态, 板内将产生过大的应力、剪力, 作为准脆性材料的混凝土, 其抗压强度高、抗弯拉性能差, 砼板很快达到极限寿命。灌浆处置技术就是通过
注浆管, 施加一定压力将浆液均匀注入板底空隙、板下基垫层中, 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, 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, 形成一个良好的“结石体”。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。
    2. 1 浆液材料基本要求及配置
    常用的水泥浆材料包括: 水泥、粉煤灰、水、外加剂等。浆体应具有良好的可泵性、和易性、保水性。浆体过稠不能均匀布满板底空隙, 浆体过稀, 干缩性大。在施工中, 为防止浆体的干缩, 浆液中宜掺加一定量膨胀剂。流动度是影响可灌性的主要因素, 一般流动度越高, 可灌性就越好。由于在现行规范中未对此做明确规定, 参照《公路桥涵施工技术规范》JTJ041- 2000 附录G- 11( 1 )中提出: 对于不掺减水剂的水泥净浆, 其流动度不应小于16 s;掺减水剂的浆体可减小到12s ; 流动度最大应不大于26s 。在施工中, 浆体流动度不宜过小, 控制在 20~ 30 s之间较好, 否则会产生泌水现象。
    2. 2 灌浆技术的实施
确定好处治的水泥砼路面, 在板面布设3- 5 孔位(应根据砼面板尺寸、裂缝状况以及灌浆机械等确定), 灌浆孔大小应和灌注嘴大小一致, 一般为5cm左右。灌浆顺序从沉降量大的地方开始, 由远到近,由大到小。灌浆压力的控制应视砼板的损坏及脱空情况具体确定。当浆液从接缝处或另一注浆孔冒出,就可认为完成该孔注浆, 即停止注浆, 迅速移至另一注孔继续作业。压力一般控制在1MPa ~ 4 M Pa之间, 并停留3min ~ 5 min, 效果较好。
    2. 3 经济效益评价
    灌浆处治旧水泥砼路面早中期破坏与“换砼路面板”相比, 最大的优点就是利用了原路面板, 其直接成本随脱空情况及处治目的不同而不同, 一般介于10~ 30元每平方米左右。“换砼路面板”翻修砼路面每平方米成本一般需120~140 元。与后者相比, 前者的直接成本明显低。灌浆作为一种治理砼路面病害、及时可行的科学养护技术, 具有成本低, 见效快, 操作简便, 对小区正常通行影响小, 受自然因素影响小等优点。在小区和市政道路施工和养护工程中, 具有可观的经济效益和社会效益。
    小区道路的大多数破损混凝土板本身的质量良好, 病害主要是由于填缝料的失效, 水的浸入, 基层材料中的细集料造成脱空, 而又由于不宜修补或修补方法不当, 放任使用从而造成混凝土板断裂, 路面彻底破坏的。根据有关资料建议和施工经验, 当灌浆钻孔深度达到砼板底 3~ 5 时或钻孔深度穿透基层达到垫层中时, 板下灌浆通过灌浆压力可改善基垫层的密实度, 而且浆液可渗透到相邻砼板下, 起到灌浆一块板加固几块板的作用, 增强了路面板的整体性。而传统的“换砼路面板”方法只能改善板本身状态和局部板面质量。
    灌浆技术作为一种新型的加固技术, 有着很好的经济和社会效益。通过早期对小区砼路面的养护、维护, 防止和及时处理脱空病害, 作到提前防治, 这对消灭路面早期破坏这一质量通病, 延长路面的使用周期, 提高投资效益, 有着较大的发展优势。同时在小区道路的维护、使用上还需要设计、施工、管理各方主体各负其责, 分头把关, 按照行业规范标准,结合工程实际, 严格履行各自职能, 相信这一顽疾一定会得到根治。
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