路面工程中高速无损修复技术的应用
京沪高速公路通车后,随即发生路(桥)面泛白粉唧水,沥青路面纵横向开裂,水泥混凝土路面脱空与断板、桥(涵)墩台开裂等非常见性的工程病害。该类病害数量并不多,但发生在刚竣工不久，由于高速公路不宜轻易断交,为其修复造成困难,于是原位无损修复应运而生。
高速公路通车后的突发性病害
高速公路通车初期会发生沥青路(桥)面泛白粉唧水:沥青路面产生横向与纵向开裂:水泥混凝土路面面板脱空与纵向断裂和纵向错台:无筋混凝土桥台纵横向裂缝;钢筋混凝土板梁的单板受力五类八种新病害。就其数量上统计为极小量: 就其发生的地点分析是可以界定的;但其发生的时间均在一年之内,该类病害的发生不是必然的,具有一定的突发性。这些病害总量不大,因高速公路的畅通和安全要求均应可靠。所以应予及时快速地修复。
这些病害可称作新的八种通病,究其原因,首先是完工后的高速公路承受不住环境因素的检验;其次是建设时所采取的某些措施(如人工凿除桥面,追求高强度的半钢性基层)事与愿违;再次是设计上存在缺陷(如黄土地区重力式桥台没设钢筋)。
亡羊补牢,犹未晚。
原位无损修复技术使用范围
介入法是近年来发展起来的非手术治疗的先进手段,它是将药物在仪器侦察下注入病灶的原位治疗。用于工程上则是以无损检测为依据向工程病灶部位注入弥补缝隙或增强界面教结性的原位非破坏性的修复技术,使结构或构筑物重新成为一个整体。
路面或桥面铺装的层间界面,一但存在非连续条件时就会存水,加之高速单向交通快速重复作用对水泥稳定碎石或水泥含量高的桥面铺装层表面被磨耗成粉,遇雨后立即泛白粉和冒水。修复的关键是排除层间水后加固,挖补则无济于事。沥青路面透水和改性沥青不能防止因基层收缩的断裂拉动沥青面层开裂。统计表明横向裂纹间距第一年约为80～ 120m,第二年为40～80m,第三年则为20m。以往的浇缝方法多数是无效的,原因是土基或基层裂隙内的气态水在路温升高后,气体膨胀将油膜顶破。因此封缝必须是开出沟槽而后灌入橡胶等改性的封缝胶。
因路基在横向上存在不均匀沉降,半钢性基层会在紧急停车带与车行道之间, 因其抗折强度极低而发生纵向断裂。有的边坡比小于设计值而使土质边坡滑坡导致基层与面层纵裂。过去对路面基层不加处理,也无法修复。现在采用介入法可使其纵向开裂处被牢牢粘住。
水泥混凝土路面板底脱空,在重车作用下纵向开裂再加上冰冻效应使边板产生错台。以往对脱空板束手无策,对断板只有凿除重铺。而今在雷达监护下对脱空板采用介入法进行无损修复,其效果立竿见影。
无筋混凝土的重力或桥台横向开裂,无法加筋修补,采用碳化布粘贴成本太高,且缝隙内水分无法排出,冻胀使裂纹向深度发展。而采用介入法进行补缝,可视缝宽采用不同材料，弥补后几乎完璧无瑕。空心板小桥涵因单板宽度窄,施工时横向连结不好,板下支座不处于同一水平面上极易在高速单向交通作用下发生单板受力现象。以往的处治是刨除沥青面层,凿除铺装层加钢筋网来修理。其缺点是不能通车,一幅路要两次修复,而采用介入法可使空心板间的28cm深度内注满高强水泥砂浆,此砂浆的液相材料不是水,而是聚合胶。最终桥面成为一体不再震动,整体刚性达到设计要求。
桥头跳车在所难免,设了搭板后因搭板下沉照样跳车。过去的办法是加铺沥青表面层,须动用摊铺机。而采用介入法在高温季节控制注入乳化沥青水泥砂浆量,合理布点使其恢复桥头路面的平顺性。
可以讲原位无损修复是无孔不入,无处不到的介入法,以上己被工程实案所证实。
创新的养护工艺技术
原位无损修复的工艺流程是:钻孔→吹气排水→调配浆液→压力注入补强剂→封孔→修饰表面。
它的关键技术是合理确定孔位:高压吹气排出水和灰尘:压力注入高效高强的进口粘结剂。不能将它等同于目前流行的压力注浆。它是细致的操作过程,同时又是一龌郧?占路面积极小的施工现场。
无损修复所必需的设备是钻孔成型机,空气压缩机,浆液调配釜,浆液压力注入罐和注入管及专用注入头。根据工程需要配置相应的操作工具和清洗器材。专用开槽机是补明缝的设备。
浆液调配釜有热料釜、冷料釜之分:压力注入罐有孔式注入罐和槽式注入罐之分。釜与罐是无损修复的工作元件。
原位修复的第一道工序是钻孔。根据修复要求合理确定孔位,其间距以浆液流动性及空隙来决定:第二道工序是用5Mpa压力吹气排水(这是其他修复缝隙方法所没有的);第三道工序是根据需要可采取有一定水头压力的静压注入,其后必需的是压力注入,而注入量既能注满又不使原表面被拱起(治理桥头跳车和错台除外);最后一道工序是封孔和清洗路表。以上是暗箱操作工艺。对于封堵表面可见缝隙则采取阳光作业。其方法可有钻孔法和开槽法两种。开槽法适用于沥青路面,钻孔法适用于水泥混凝土路面。
无损修复所用的材料根据修复对象确定。现己采用的结合料均为进口材料, 价格高昂,但因每延米或每平米用量少,所以造价是很低的。封沥青路面裂缝用的是掺20－40%磨细橡胶粉的SBS与PE改性沥青;修复水泥混凝土路面裂缝用的是表面张力系数近于水的高强树脂:修复层间缝隙与大体积混凝土缝隙时用的是流动性极强的高强聚合胶:作为掺加料的是进口高强不断交使用的水泥。现在的无损修复的成功,得益于全部采用进口原料。下一步，公路部门需要充分调动社会企业研发类同进口材料性能的功能材料。
无损修复技术的发展前景
目前,我国高速公路已初具规模,通车里程达到1.7万公里。其快速、高效越来越被社会所认同,其承担的运输量也越来越大,据不完全统计，干线高速公路运输量己占省级以上公路运输量2/3以上。上述提及到的8种新病害,使高速公路遭到早期破坏,严重影响行车安全及舒适性。加之高速公路快速、不断交等特点, 使传统的养护修补技术远远不能满足上述要求,故迫切需要高速公路养护无损修复技术。
经济效益巨大
全国高速公路按通车第3年仅横向裂缝一项病害测定,全国高速公路目前即已存在横向裂缝近85万延米,每米处理费用按50元计算,即4000 多万元,加上其他病害处理,每年即超过3亿元。且高速公路病害逐年都在增多加剧。另外,此技术还可广泛用于其他行业,如铁路、机场等。
社会效益巨大
若高速公路病害处理仍采用传统养护技术,断交、截流等都将给高速公路收费带来巨大损失,保守估计每年至少损失10亿元。同时,也给运输事业带来巨大的负面影响。
综上所述,无损修复技术是经济高速发展的需要,更是高速公路特殊性的强制要求,其技术必然取代传统养护技术。可以断言,无损修复技术前景广阔,发展空间巨大。