公路施工中真空灌浆技术的应用分析
马万君
【摘要】水泥混凝土路面在我国已有多年的使用历史，近年来，我国现有的水泥混凝土路面有相当一部分已接近或超过设计年限，随着交通量的增加，尤其是汽车轴载日益重型化，在连续荷载作用下，出现路面损坏，使用品质下降等情况，水泥混凝土路面最严重的病害路面板的断板直至破碎，而这种情况往往是由于板下脱空所引起的。如果能解决板底脱空问题，那么水泥混凝土路面的使用年限将大大延长，板下灌浆技术是很有效的解决办法，它是通过对水泥混凝土路面板下灌注水泥浆液、水泥粉煤灰浆液、水泥砂浆，充实板底脱空空隙，达到稳定水泥混凝土板块的目的，改善路面通车状况的方法。
【关键词】水泥混凝土路面；灌浆技术；应用
【Abstract】Cement concrete pavement in our country has a long history， in recent years， our country's existing cement concrete pavement has quite a part is close to or exceed the design life， with the increase of traffic volume， especially in the automotive axle load is heavy， under continuous loads， the pavement damage， the use of reduced quality etc. until the crushing plate， off road panel the most serious diseases of cement concrete pavement， and this is often the result of cavity beneath slab caused by. If we can solve the slab hollow problems， so the use of cement concrete pavement life will be greatly extended， in grout technology is a very effective solution， which is based on the cement concrete pavement cement slurry， cement fly ash slurry， cement mortar， enrich the slab void void， achieve stability to cement concrete plate methods of improving pavement condition.
【Key words】Cement concrete pavement；Grouting technology；Application
水泥混凝土路面是我国公路路面主要形式之一，在我国公路网构成中占有较大比重。它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但水泥混凝土路面接缝较多，对超载较为敏感，易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害，从而导致路面的破损。如何治理与预防脱空、唧泥等病害，搞好水泥混凝土路面的养护，延长公路的使用寿命，改善其通行能力，具有十分重要的意义。
1. 灌浆加固机理
灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充，渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度高、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”。
2. 真空灌浆技术需要注意的问题
（1）真空灌浆技术是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术，在我国应用比较少，缺乏相应的技术依据，同时真空灌浆施工需要有较高水平的质量控制。因此，需要结合现有的施工材料和设备，摸索能够符合预应力施工质量要求而又切实可行的施工工艺。包括对真空灌浆实施的施工步骤和技术措施：预应力孔道制作过程的质量保证以及材料、机械设备选择的要求等，从工艺设计一材料设备一施工措施进行全面的试验分析和比较，这是实施真空灌浆技术的一个重要内容。
（2）真空灌浆技术同时需要合适的灌浆材料，这是完成真空灌浆技术的一个重要环节。因为在通过施工工艺排除90%以上孔道空气的同时，如何改善水泥浆的水灰比，减少由于水泥浆收缩而产生的孔道空隙就显得尤为重要。因此，和易性好、空隙率低、渗透性小、具有较高强度和耐久性的灌浆材料，是我们研究的主要目标之一。
（3）编制相关的施工操作程序，以便于及时总结，规范施工方法，以达到推广先进的施工工艺，提高工程质量的目的。
（4）根据真空灌浆技术的基本原理，经过反复的分析比较，确定总体的施工方法为：真空→真空+灌浆→灌浆三步法不间断施工工艺。
3. 真空灌浆技术的基本流程
3.1浆体配比设计。
（1）这种高性能水泥浆与普通水泥浆相比，在原材料的配比方面主要差异为低水灰比和多成份，其目的是为了增加水泥浆的密实度，改善水泥浆性能，从而达到高强和耐久的目的。
（2）水泥浆试块采用70.7×70.7×70.7mm的钢模型，在常温下24h后拆模，进行试验室养护。试验结果表明：水灰比琥小，强度越高，用525#普硅水泥7天强度最大达到78MPa，大大超过所要求的强度。改选用42聃普硅水泥，7天强度最大达到55MPa以上，因此，选用425#普硅水泥即可达到要求。
3.2真空灌浆施工工艺。
3.2.1预应力筋成孔管材。 预应力混凝土构件中有采用直束、弯曲和u型束等的布筋方式，金属波纹管在预应力筋管成孔方面不能满足小半径的弯曲及u型柬的布筋要求，故采用新型成孔材料——塑料波纹管。与金属波纹管相比，在强度和耐腐蚀方面，有更好的保护作用。
3.2.2施工步骤。
3.2.2.1首先，准备工作。
（1）检查确认材料数量，种类是否齐备，品质是否保证；
（2）检查机具是否齐备、完好。
（3）检查供水、供电是否齐全、方便。
（4）按配方秤量浆体材料，减水剂首先溶于一部分水，待用。
（5）连接装好各部件。
3.2.2.2第二，试抽真空：将灌浆阀、排气阀全都关闭，抽真空阀找开；启动真空泵抽真空，观察真空压力表读数，即管内的真空度，当管内的真空度维持在时（压力尽量低为好），停泵约1分钟时间，若压力能保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。
3.2.3搅拌水泥浆。
（1）搅拌水泥浆之前要求，加水空转数分钟，将积水倒净，使搅拌机内壁充分湿润。搅拌好的灰浆要做至基本御尽。
（2）装料：首先将称量好的水（扣除用于溶化减水剂的那部分水）、水泥、膨胀水泥、粉煤灰倒入搅拌机，搅拌2分钟；将溶于水的减水剂倒八搅拌机中，搅拌3分钟出料；水泥浆出料后应尽量马上进行泵送，否则要不停地搅拌；必须严格控制用水量，否则多加的水全部泌出，易造成管道顶端有空隙；对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用增加水的办法来增加灰浆的流动性。
3.2.1.4灌浆。
（1）将灰浆加至灌浆泵中，在灌浆泵的高压橡胶管出口打出浆体，待这些浆体浓度与灌浆泵中的浓度一样时，关掉灌浆泵，将高压橡胶管此端接至孔道的灌浆管上，扎牢。
（2）关掉灌浆阀，启动真空泵，当真空度达到度维持在-0.06～一0.09MPa值时，启动灌浆泵，打开灌浆阀，开始灌浆，当浆体经过空气滤清器时，关掉真空泵及抽气阀，打开排气阀。
（3）观察排气管的出浆情况，当浆体稠度和灌入之稠度一样时，关掉排气阀，仍继续灌浆2～分钟，使管道内有一定的压力，最后关掉灌浆阀。
3.2.5清洗。 拆下抽真空管的两个活接，卸下真空泵；拆下空气滤清器和灌浆胶管，清洗灌浆泵、搅拌机、阀门、空气滤清器以及粘有灰浆的工具。
4. 质量控制要点
（1）钻孔定位。要根据施工现场的实际情况，不断总结经验，尽量把孔位设在脱空深度最大处，每块水泥混凝土板应钻4～5个孔。
（2）灌浆。
（3）严格控制进场材料的质量，确保达到要求：
（4）严格控制配合比，各种材料计量准确.且拌和均匀，注重用水量：
（5）灌浆时若发现灰浆已从压过或未压过的孔溢出时，应及时用木塞塞紧，10 mln后拔出木塞：
（6）灌浆机压力达到015～110 MPa或水泥灰浆从其它孔溢出或从边缝、裂缝等处溢出时，将自动停机或人工停机，视为压满：
（7）交通控制，灌浆完成后的板块，禁止车辆通行，待灰浆强度大于3MPa以上时方可开放交通。
灌浆技术作为一种新型的加固技术，可广泛地使用到公路施工其他方面，如：高速公路桥头跳车、软土地基处理、机场路加固等。而且由于其处治质量主要控制指标——弯沉与旧板加铺沥青混凝土面层的设计指标相吻合，具有一定科学性，所以也适用于旧板加罩沥青面层的加固处治。大多数破损板本身的质量良好，病害原因主要是由于下承层造成的。有关资料建议灌浆钻孔深度一般为混凝土板底3～5cm，根据施工经验，钻孔深度应穿透基层达到垫层中。传统的“换板”处治，在破碎时由于操作人员的失误或连接杆的传递影响，可能造成相临混凝土板块不同程度的松动或破损，处治一处病害又出现多处新的病害，且只能改善板本身状态，正是所谓的“治标不治本”，而混凝土板下灌浆通过灌浆压力可把浆液渗透到相邻混凝土板下，起到灌浆一块板加固几块板的作用。
总之，由于真空灌浆施工工艺本身有较高水平的质量控制，加上采用合理配比的混合材料，采用真空灌浆技术将能保证孔道灌浆的均匀性，能形成一个密实、不透水的保护层，并能消除孔隙。另外，塑料波纹管是绝缘体，与金属波纹管相比，具有更强的耐腐蚀性，大大改善了构件的防腐蚀性能。因此真空灌浆技术是确保高质量灌浆的一个强有力的手段。
[文章编号]1619-2737（2014）04-08-297
【摘要】水泥混凝土路面在我国已有多年的使用历史，近年来，我国现有的水泥混凝土路面有相当一部分已接近或超过设计年限，随着交通量的增加，尤其是汽车轴载日益重型化，在连续荷载作用下，出现路面损坏，使用品质下降等情况，水泥混凝土路面最严重的病害路面板的断板直至破碎，而这种情况往往是由于板下脱空所引起的。如果能解决板底脱空问题，那么水泥混凝土路面的使用年限将大大延长，板下灌浆技术是很有效的解决办法，它是通过对水泥混凝土路面板下灌注水泥浆液、水泥粉煤灰浆液、水泥砂浆，充实板底脱空空隙，达到稳定水泥混凝土板块的目的，改善路面通车状况的方法。
【关键词】水泥混凝土路面；灌浆技术；应用
【Abstract】Cement concrete pavement in our country has a long history， in recent years， our country's existing cement concrete pavement has quite a part is close to or exceed the design life， with the increase of traffic volume， especially in the automotive axle load is heavy， under continuous loads， the pavement damage， the use of reduced quality etc. until the crushing plate， off road panel the most serious diseases of cement concrete pavement， and this is often the result of cavity beneath slab caused by. If we can solve the slab hollow problems， so the use of cement concrete pavement life will be greatly extended， in grout technology is a very effective solution， which is based on the cement concrete pavement cement slurry， cement fly ash slurry， cement mortar， enrich the slab void void， achieve stability to cement concrete plate methods of improving pavement condition.
【Key words】Cement concrete pavement；Grouting technology；Application
水泥混凝土路面是我国公路路面主要形式之一，在我国公路网构成中占有较大比重。它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但水泥混凝土路面接缝较多，对超载较为敏感，易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害，从而导致路面的破损。如何治理与预防脱空、唧泥等病害，搞好水泥混凝土路面的养护，延长公路的使用寿命，改善其通行能力，具有十分重要的意义。
1. 灌浆加固机理
灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充，渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，经一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度高、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”。
2. 真空灌浆技术需要注意的问题
（1）真空灌浆技术是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术，在我国应用比较少，缺乏相应的技术依据，同时真空灌浆施工需要有较高水平的质量控制。因此，需要结合现有的施工材料和设备，摸索能够符合预应力施工质量要求而又切实可行的施工工艺。包括对真空灌浆实施的施工步骤和技术措施：预应力孔道制作过程的质量保证以及材料、机械设备选择的要求等，从工艺设计一材料设备一施工措施进行全面的试验分析和比较，这是实施真空灌浆技术的一个重要内容。
（2）真空灌浆技术同时需要合适的灌浆材料，这是完成真空灌浆技术的一个重要环节。因为在通过施工工艺排除90%以上孔道空气的同时，如何改善水泥浆的水灰比，减少由于水泥浆收缩而产生的孔道空隙就显得尤为重要。因此，和易性好、空隙率低、渗透性小、具有较高强度和耐久性的灌浆材料，是我们研究的主要目标之一。
（3）编制相关的施工操作程序，以便于及时总结，规范施工方法，以达到推广先进的施工工艺，提高工程质量的目的。
（4）根据真空灌浆技术的基本原理，经过反复的分析比较，确定总体的施工方法为：真空→真空+灌浆→灌浆三步法不间断施工工艺。
3. 真空灌浆技术的基本流程
3.1浆体配比设计。
（1）这种高性能水泥浆与普通水泥浆相比，在原材料的配比方面主要差异为低水灰比和多成份，其目的是为了增加水泥浆的密实度，改善水泥浆性能，从而达到高强和耐久的目的。
（2）水泥浆试块采用70.7×70.7×70.7mm的钢模型，在常温下24h后拆模，进行试验室养护。试验结果表明：水灰比琥小，强度越高，用525#普硅水泥7天强度最大达到78MPa，大大超过所要求的强度。改选用42聃普硅水泥，7天强度最大达到55MPa以上，因此，选用425#普硅水泥即可达到要求。
3.2真空灌浆施工工艺。
3.2.1预应力筋成孔管材。 预应力混凝土构件中有采用直束、弯曲和u型束等的布筋方式，金属波纹管在预应力筋管成孔方面不能满足小半径的弯曲及u型柬的布筋要求，故采用新型成孔材料——塑料波纹管。与金属波纹管相比，在强度和耐腐蚀方面，有更好的保护作用。
3.2.2施工步骤。
3.2.2.1首先，准备工作。
（1）检查确认材料数量，种类是否齐备，品质是否保证；
（2）检查机具是否齐备、完好。
（3）检查供水、供电是否齐全、方便。
（4）按配方秤量浆体材料，减水剂首先溶于一部分水，待用。
（5）连接装好各部件。
3.2.2.2第二，试抽真空：将灌浆阀、排气阀全都关闭，抽真空阀找开；启动真空泵抽真空，观察真空压力表读数，即管内的真空度，当管内的真空度维持在时（压力尽量低为好），停泵约1分钟时间，若压力能保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。
3.2.3搅拌水泥浆。
（1）搅拌水泥浆之前要求，加水空转数分钟，将积水倒净，使搅拌机内壁充分湿润。搅拌好的灰浆要做至基本御尽。
（2）装料：首先将称量好的水（扣除用于溶化减水剂的那部分水）、水泥、膨胀水泥、粉煤灰倒入搅拌机，搅拌2分钟；将溶于水的减水剂倒八搅拌机中，搅拌3分钟出料；水泥浆出料后应尽量马上进行泵送，否则要不停地搅拌；必须严格控制用水量，否则多加的水全部泌出，易造成管道顶端有空隙；对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用增加水的办法来增加灰浆的流动性。
3.2.1.4灌浆。
（1）将灰浆加至灌浆泵中，在灌浆泵的高压橡胶管出口打出浆体，待这些浆体浓度与灌浆泵中的浓度一样时，关掉灌浆泵，将高压橡胶管此端接至孔道的灌浆管上，扎牢。
（2）关掉灌浆阀，启动真空泵，当真空度达到度维持在-0.06～一0.09MPa值时，启动灌浆泵，打开灌浆阀，开始灌浆，当浆体经过空气滤清器时，关掉真空泵及抽气阀，打开排气阀。
（3）观察排气管的出浆情况，当浆体稠度和灌入之稠度一样时，关掉排气阀，仍继续灌浆2～分钟，使管道内有一定的压力，最后关掉灌浆阀。
3.2.5清洗。 拆下抽真空管的两个活接，卸下真空泵；拆下空气滤清器和灌浆胶管，清洗灌浆泵、搅拌机、阀门、空气滤清器以及粘有灰浆的工具。
4. 质量控制要点
（1）钻孔定位。要根据施工现场的实际情况，不断总结经验，尽量把孔位设在脱空深度最大处，每块水泥混凝土板应钻4～5个孔。
（2）灌浆。
（3）严格控制进场材料的质量，确保达到要求：
（4）严格控制配合比，各种材料计量准确.且拌和均匀，注重用水量：
（5）灌浆时若发现灰浆已从压过或未压过的孔溢出时，应及时用木塞塞紧，10 mln后拔出木塞：
（6）灌浆机压力达到015～110 MPa或水泥灰浆从其它孔溢出或从边缝、裂缝等处溢出时，将自动停机或人工停机，视为压满：
（7）交通控制，灌浆完成后的板块，禁止车辆通行，待灰浆强度大于3MPa以上时方可开放交通。
灌浆技术作为一种新型的加固技术，可广泛地使用到公路施工其他方面，如：高速公路桥头跳车、软土地基处理、机场路加固等。而且由于其处治质量主要控制指标——弯沉与旧板加铺沥青混凝土面层的设计指标相吻合，具有一定科学性，所以也适用于旧板加罩沥青面层的加固处治。大多数破损板本身的质量良好，病害原因主要是由于下承层造成的。有关资料建议灌浆钻孔深度一般为混凝土板底3～5cm，根据施工经验，钻孔深度应穿透基层达到垫层中。传统的“换板”处治，在破碎时由于操作人员的失误或连接杆的传递影响，可能造成相临混凝土板块不同程度的松动或破损，处治一处病害又出现多处新的病害，且只能改善板本身状态，正是所谓的“治标不治本”，而混凝土板下灌浆通过灌浆压力可把浆液渗透到相邻混凝土板下，起到灌浆一块板加固几块板的作用。
总之，由于真空灌浆施工工艺本身有较高水平的质量控制，加上采用合理配比的混合材料，采用真空灌浆技术将能保证孔道灌浆的均匀性，能形成一个密实、不透水的保护层，并能消除孔隙。另外，塑料波纹管是绝缘体，与金属波纹管相比，具有更强的耐腐蚀性，大大改善了构件的防腐蚀性能。因此真空灌浆技术是确保高质量灌浆的一个强有力的手段。
[文章编号]1619-2737（2014）04-08-297
