自改革开放以来,随着国内经济贸易的不断发展,人民出行生活需求的日益增长,国内道路交通事业取得了长足进步和飞速发展,道路的通车里程飞速地增加。据统计,2017年末全国公路总里程477.35万公里,比上年增加7.82万公里,为社会与经济繁荣稳定和持续发展提供着便捷、高效的运输服务。
我国现阶段公路状况
目前,我国已运营的道路中有相当一部分接近或超过设计年限,同时在早期修造的道路由于施工技术不全面,施工控制不严谨,施工规范不成熟的影响,导致部分道路在运营中期,甚至是在建成运营后的2到3年内,就过早出现了或多或少、种类繁多、不同程度的基层病害。
市政道路破坏的原因
追究道路破坏的根本原因,首先道路的沥青层厚度一般为8~12cm,水分容易下渗进入基层;其次,半刚性基层收缩裂缝不可避免,而由此造成的沥青层反射裂缝进一步加剧了水分的渗入;再次,在下渗水和地下水共同作用下,道路路基发生冲刷而造成承载力不足;最后在行车荷载的作用下进一步加剧了道路的破坏,造成了整个路面结构性损坏。
地聚合物注浆技术应运而生
当道路在使用过程中弯沉值低于设计要求时,此时道路面层尚未发生大规模的破损,如果不能及时进行养护维修,道路的使用性能将迅速下降,但此时采用大规模的翻挖路面施工方法(对基层或路基进行处治修复后再新建路面)不仅工程量大、维修费用高,而且修复时间长、对交通影响大。
于是,地聚合物以其快速、经济、非开挖的优点成为道理加固处理的发展趋势。
地聚合物的组成
地聚合物是一类新型的高性能无机聚合物材料,属于碱激活胶凝材料,具有特殊的无机缩聚三维氧化物网络结构,地聚合物注浆材料的基本组成详见下表:
地聚合物注浆加固道路的施工工艺
地聚合物是一类新型的高性能无机聚合物材料。地聚合物基层注浆加固技术是通过注浆泵吸入浆液,流经高压管,再注入道路路基和基层中,浆液在周围的土体中通过裂缝渗透、填充、压密、扩张挤走基层结构土体缝隙内的积水和空气形成浆脉。使道路结构致密,缺损得到弥补。从而增加路基及基层的稳定性,增强道路结构的使用寿命,承载力得到提高。
地聚合物注浆优点
1、高流动性
通过填充、渗透和挤密可将地聚合物注浆材料进入微细空隙中,修复道路基层、路面病害和补强路面结构整体强度。
2、轻质高强
浆液养护后形成的固体材料自重轻且强度高,其抗压强度远远大于相同龄期的水泥浆液固结体。
3、凝结速度快
能够迅速固化,早期强度高后期强度持续增长,养护周期短可提早开放交通,在高速公路和城市道路等通行压力大的路段尤其适合。
4、安全耐久
浆液与路基、基层矿物发生反应后固结体结构致密,抗冲刷能力强,物理化学性能稳定,对地表环境无污染,在地下可达百年以上。
5、与传统工艺相比,地聚合物注浆加固技术具有造价低、工期短、对交通影响小、绿色环保等优点。
地聚合物注浆加固技术与路面开挖法修复道路的造价对比分析
路面开挖法是现阶段道路修复通常采用的方法,其施工工序是破除原有路面面层、对基层和路基进行处治修复以及恢复路面。具体造价组成详见下表:
表1:100平米12cm厚沥青道路路面开挖修复单位工程汇总表
表2:100平米12cm厚沥青道路路面开挖修复分部分项工程清单与计价表
与传统的开挖法比较,地聚合物注浆技术施工工序简单,主要为打孔、注浆以及打孔区域路面修复。其主要造价组成如下表:
表3:100平米12cm厚沥青道路地聚合物注浆修复单位工程汇总表
表4:100平米12cm厚沥青道路地聚合物注浆修复分部分项工程清单与计价表
综上所述,每100平米沥青混凝土路面,采用传统的开挖法修复方法造价约7万元,采用地聚合物注浆技术修复方法造价约1.68万元,所以采用地聚合物注浆技术造价约为传统路面开挖法造价的1/4,极大节约了成本。
结语
我国的交通事业正在迅速的发展,高速公路或城市主干道等交通繁忙路段,采取非破损、无障碍道路维修是发展的方向,随着材料科学、机械工程学、计算技术等多学科交叉和现代注浆技术、材料技术发展,道路注浆加固技术正在不断丰富其内涵和外延,其发展前景十分广阔。该技术顺应时代进步的要求,将进一步发挥其积极的经济、技术和社会效益。