角江南路段共振碎石化注浆试验段施工工艺研究

角江南路段共振碎石化注浆试验段施工工艺研究

罗文艺邓新建李雅杰何虎曹昀

中建五局土木工程有限公司福建漳州363107

摘要：共振碎石化技术在旧有道路改造中应用越来越广泛，为掌握其在具体工程施工中的变化特性，开展试验段显得尤为重要。本文就G324国道至角江南路段共振碎石化道路注浆试验段开展了施工工艺研究。分析了该路段详细地质条件，研究制定了详细的施工工艺、弯沉检测标准、具体的保障措施。经过项目实际施工检验，该施工工艺合理可行，可以为同类工程施工提供技术支持与指导。

关键词：共振碎石化、注浆、试验段、施工工艺

1前言

共振碎石化技术是借助碎石化机所产生的高频低幅化的振动能量，让旧路面的水泥混凝土板产生破裂的技术，在对这一技术进行应用以后，公路施工单位可以将破碎后的水泥混凝土结构看作是新路面结构层的基层部分[1]。共振碎石化技术具有以下优点：破碎后的碎石尺寸理想均匀；破碎深度可控，避免冲击基层与路基；碎石化后的纹路规则排列，利于碎石化层的稳定；施工效率高，不中断交通[2]。因此，共振碎石化技术在旧水泥混凝土路面改造中应用越来越广泛。高璇等以成都市华怀路崇双段旧线路面改造工程为依托，结合GZL-600型全浮动式共振破碎机为破碎设备，分析了共振碎石化层粒径尺寸、回弹模量和沥青路面层现场弯沉，研究表明以共振碎石化作为基层时，沥青路面各结构层的技术性能，共振碎石化层优越性明显[3]。王勇对水泥路面改建中共振碎石化技术应用情况进行了研究，阐述了共振碎石化施工准备工作内容、共振碎石化施工工艺内容介绍、共振碎石化施工中相关措施等内容[4]。甘春燕等通过对旧混凝土路面共振碎石化技术的探讨，认识到混凝土路面共振碎石化技术的概念和影响因素的必要性；从技术指标方面分析了碎石的级配的筛分，说明了碎石化的复杂性；从加铺路面的方案中，体会到不同的地区采用不同的路面铺筑类型。通过对旧混凝土路面共振碎石化技术探讨得出，它是一种综合性、复杂性、经验性融为一体的技术[5]。

本文就结合G324国道至角江南路段共振碎石化道路试验段施工问题，开展了试验段施工工艺研究，以评价共振碎石化在该路段实施的可操作性。

2工程岩土体特征

其工程地质特征自上而下为：

（1）路基结构层：

原道路结构层（18-22cm素砼+10-15cm水稳+10-15cm级配）。

（2）路床结构：

1）素填土（Q4ml）①：灰黄、浅黄、灰色等，松散，稍湿，均匀性较差，欠固结，成分以粘性土为主，局部含碎石块，碎块石含量30-40%，粒径50-200mm，少数块径可达300-400mm，碎石坚硬程度为较坚硬，碎、块石岩性为中风化状花岗岩。为近期堆填，均匀性差。分布于道路区表层，全部钻孔均有揭示，部分钻孔揭示为道路面层及路基水稳层。

2）粉质粘土（Q4m）②1：灰褐色、灰黄色，可塑，主要成分以粉粘粒为主，切面稍光滑，粘性较强，稍有光泽，局部含较多砂粒，干强度中等，韧性中等，无摇震反应，海积成因，属于硬壳层。场地部分钻孔揭示于海积平原区。

3）淤泥质土（Q4m）②2：黑色，软塑，主要由粘性土及砂粒组成，土体粘性强，污手，干强度高，韧性高，无摇震反应，稍有光泽，切面较光滑，海积成因。场地部分钻孔揭示，揭示于海积平原区。

4）粉质粘土（Q4al+pl）③1：灰褐色、灰黄色，可塑，主要成分以粉粘粒为主，切面稍光滑，粘性较强，稍有光泽，局部夹2-5mm中细砂夹层，干强度中等，韧性中等，无摇震反应，冲洪积成因。部分钻孔揭示。

5）中砂（Q4al+pl）③2：灰白、灰黄色，饱和，中密～密实，颗粒组分以中砂粒为主，分选性较差，含少量泥质，冲洪积成因。全部钻孔均有揭示。

6）残积砂质粘性土（Qel）④：浅黄色，硬塑，由花岗岩风化残积而成，主要成分为次生粘土和石英砂，遇水易软化、崩解，土体稍具粘性，切面较光滑，干强度中等，韧性中等，摇震反应无，稍有光泽反应，残积成因。

7）全风化花岗岩（γ52）⑤1：浅黄色，原岩结构较模糊，主要矿物成分为石英、长石为主，岩芯呈砂土状，手捏易碎，砂感强，遇水易软化、崩解。岩体完整程度为极破碎，岩石坚硬程度为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，少数钻孔有揭示。

8）砂土状强风化花岗岩（γ52）⑤2：浅黄色，散体结构，原岩结构较清晰，主要矿物成分为石英、长石为主，岩芯呈砂土状，手捏易碎，砂感强，遇水易软化、崩解。岩体完整程度为极破碎，岩石坚硬程度为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，岩石质量指标为极差的，少数钻孔有揭示。

9）碎块状强风化花岗岩（γ52）⑤3：灰黄、浅黄色，碎裂结构，主要矿物成份以长石、石英为主，组织结构较清晰，裂隙发育，岩芯呈碎块状，手可折断，少数锤击易碎。岩体完整程度为极破碎，岩石坚硬程度为软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，岩石质量指标为极差的。

10）中风化花岗岩（γ52）⑤4：浅灰、浅灰白、肉红色等，花岗结构，块状构造，主要矿物成分为长石、石英、云母等，节理裂隙发育-较发育，沿节理裂隙面见铁锰质氧化物浸染，岩体较破碎-较完整，岩芯呈柱状、长柱状为主，节长5-40cm，锤击声清脆，且不易击碎，为较硬岩。

3施工工艺方案

3.1施工部署

（1）前期准备

施工前充分做好各项准备工作，包括控制测量工作；原材料检验，砂浆配合比设计；施工用水；电力供要；道路交通疏导；管线调查；施工材料等统筹安排；进场人员进行技术、安全教育等确保满足施工需要。

（2）人员组织

根据施工计划，为顺利完成道路注浆工程，项目部组织各部门的管理人员进行配合，并组织技术过硬、操作熟练的施工人员进行施工作业。注浆中测量技术员采用水准仪对现场原路面标高进行监测，防止路面起拱等，配备一台水车及2个工人对现场注浆中溢浆进行冲洗。

（3）试验段选取

根据弯沉数据根据弯沉数据选取道路左幅11.5米宽度范围，选取K2+520-K2+600左幅第一车道（靠中分带），K2+600-K2+640左幅第一、二车道（靠中分带），弯沉在100-190为第一试验区间，注浆深度为2.5米；选取K2+700-K2+740左幅第一、二、三车道（靠中分带），选取K2+760-K2+800左幅第一车道（靠中分带），弯沉在190以上为第二试验区间，注浆深度为3米+井点降水。

（4）机械安排

机械、设备配置原则：按照施工工艺进行机械设备的选型配备，同时考虑特殊情况下的应急设备、备用设备，以确保施工工期和工程质量，满足工程施工的需要。施工机械、设备投入计划详见表1。

表1施工机械、设备投入计划表

（5）过程控制

严格执行隐蔽工程的检查签证制度，隐蔽工程未经检查签证，不得进行下一道工序施工。实行工序间的转序检查，每一道工序完成后，经自检、专检达标后，经监理工程师、业主检查后，方可进行下一道工序施工。

3.2注浆工艺

（1）施工准备

调查注浆路段既有涵洞、管线（含各类军用光缆、电力、通讯等过街管涵、管道）、新建地下管线（特别是各类横穿管线）等地下构造物的位置、分布情况，现场作出标记，提出相应的注浆安全作业方案，避开管线位置，管线周边3米范围内不允许施工。

根据路面现场检测弯沉数据进行现场标定注浆区域，按安全文明施工要求，对注浆段每150~200米为一施工段进行流水施工作业，采用标准化钢管防护，并采用安全网进行隔离，对路口安放标准指示牌及其它安全设施，并安排专人组织交通疏导与设备、材料进场。

（2）技术准备

①根据弯沉检测报告绘制CAD施工平面图，钻孔间距为1.5m*1.5m，呈梅花状布置，标明孔位位置及编号、施工顺序及施工机械运行路线、临时设施和材料堆放位置，确定成孔和注浆机械及施工工艺等相关技术参数。确定施工质量检验工具和方法。

②施工顺序即施工机械运行路线按附图施工。

③临时设施和材料堆放位置，确定成孔和注浆机械及施工工艺等相关技术参数。确定施工质量检验工具和方法。

（3）孔位布设

根据已绘制施工平面图，现场管理人员组织工人对现场场地进行清理，清除杂物等，用油漆对需要注浆的板块区域、钻孔孔位、降水井位及观察井位进行放样，注浆钻孔间距为1.5m*1.5m，呈梅花型布置，标明孔位位置及编号、施工顺序及施工机械运行路线、临时设施和材料堆放位置。附现状施工平面图。

（4）井点降水

根据设计要求，钻孔3米的施工段采用“井点降水+注浆”相结合的方案，钻井深度为10.0米，井点降水布置方案设置在施工段的道路中分带和土路肩位置，间距为10米，钻好孔后，在井底布置1米左右碎石过滤层，再将水泵以滤网包裹，沉于井内，接通电源，进行24h不间断抽水，以满足注浆范围内整体降水深度大于4m为准。

井点降水作业时，应注意以下几点：

1）在施工区域每20米设有一降水观察孔，掌握了解降水情况，保证降水效果。

2）设备正常工作后，应设置专人24小时不间隔值班，以防出现异常应及时修复。

3）在临近本工程的建筑物上设置沉降观测点；开始降水时，应缓慢进行，防止降水速度过快，影响原地基发生不均匀沉降；随时观察沉降情况，控制降水速度。

（5）注浆钻孔

注浆孔可采用旋转式或冲击式钻机等机具钻孔。孔径为70mm，钻孔位置距板自由边缝和裂缝不得小于50cm。钻孔孔位和设计孔位偏差不大于10cm，注浆孔钻孔为垂直孔，偏差应小于3%。钻机安装就位后，使其平稳，钻头对准桩孔位，下沉钻进，钻孔深度为3米。钻好孔后，现场管理人员对每个孔位的深度及竖直度进行复测，检查是否有塌孔、堵孔现象，做好记录并通知监理到场验收。

（6）埋管

根据钻孔大小，打入直接φ50mm，长度3050mm，壁厚4mm的镀锌钢管，钢管顶标高低于现状路面标高5cm，上部采用φ20mm带阀门的钢管注浆接口；钢管管顶往下40cm无需钻孔，40cm至管底钻间距10mm*10mm梅花孔，孔径10mm，钢管埋入深度适当离开孔底，确保浆液能顺畅压入底基层。在埋管之前，通知监理到场，对钢管的长度及钻孔间距进行复核验收，验收合格之后再进行下一步工序。

钢管埋好后，先将钻孔时周边清理干净，采用M10水泥砂浆对路面以下25cm进行钢管周边空隙封堵，路面以上15cm左右高及钢管周边半径15cm同样M10砂浆进行封口，来防止溢浆及保证注浆时压力值。

（7）制浆

本工程采用净水泥浆+外加剂作为注浆材料，水灰比为0.55；水泥采用42.5普通硅酸盐水泥，水采用市政自来水。考虑到工期，要求参入2%的氯化钙作为早强剂，考虑到普通硅酸盐水泥的收缩性，要求加入1%铝粉作为膨胀剂。

浆液拌制采用现场机械拌合的方式，严格控制各原材料的参量，现场配备符合要求的称重量计量装置。

（8）压浆

将压浆软管套在钢管顶部的栓塞上并固定好，确保牢固和密闭，防止发生漏浆、爆孔、压力不稳等现象发生。

压浆时，缓慢均匀增压，当压力达到试验最大压力2mpa时，保持压力不变，直至邻孔或接缝中溢浆或无溢浆而板块略有上升（不大于5mm）为止，确保浆液在土体中充分扩散和渗透，达到挤密和充实的效果。持压过程如发现压力有损失情况，及时加压补足。持压时间满足要求后，打开卸荷开关，缓慢降压，直至压力回零。

在注浆过程中，派专人对注浆孔位周边进行高程测量，一旦发现有起拱现象，则立即停止注浆。

注浆作业时，应注意以下几点：

①注浆施工过程中应通过现场试验对布孔方式、注浆参数及浆液配比作经一步优化确定，根据现场实际情况做适当调整，保证注浆效果。

②注浆施工应中做好注浆施工记录，包括混凝土板号、注浆孔位、注浆时间、注浆流量、注浆压力、总注浆量等数据，及时了解注浆压力和流量的变化情况并进行综合分析，判断注浆效果是否满足要求。

③注浆过程中应加强对周边环境、道路交通及地下管线的巡视监测工作，防止意外情况发生。

（9）封孔

压浆结束时应立即拔出灌浆栓塞，并立即插上木塞，以便有足够的时间使灰浆充分凝固，在确保灰浆不会从孔中被挤出来时，方可将木塞拔出，并用快凝水泥砂浆永久性密封孔口，密封孔口时应先用钎子捣实，然后抹平。

（10）清洗

每次压浆施工收工时或中途长时间停止时，必须用清水冲洗搅拌桶，此时液压泵照常工作，使水经管道、压浆泵从高压管中排出，将各部件残留浆液彻底排出冲洗干净，防止水泥浆堵塞压浆泵。灌浆后残留在路面的灰浆要及时清扫并用水冲刷干净。

避免灰浆流入路面缝隙，防止污染路面，影响沥青混凝土加铺层的粘结。

（11）养护

灌浆后养生期间禁止车辆通过灌浆区，养生期为7天。

（12）验收

注浆完成后，通知业主、监理到场，根据弯沉检测数据及施工图对现场注浆范围及孔数进行验收，并做好相应记录。

（13）后序清理

养生期后采用人员及挖机对裸露在外的钢管进行挖除或切割，对钢管周边封堵的砂浆等进行清理。

3.3弯沉检测

7天后，对两个实验区段按原有的测点进行弯沉检测，对比原弯沉检测数据，综合分析评判，选取效果理想，经济最优的方案作为不同弯沉区间注浆处理的最佳参数。

3.4保障措施

（1）技术保证措施

1）加强计量、测量、试验工作；严格控制水泥浆的配合比；试验室配备足够的试验设备，并随工程进展及时进行试验检验工作。

2）严格把好材料关。本工程所需的原材料、设备一律从正规厂家购进，只采用通过国家认证合格的产品或建设单位推荐使用的合格产品。地产材料的品质符合国家现行标准。材料进场后经工地试验室进行复检实验合格后使用，不合格材料坚决不用。

3）施工过程中认真记录、整理内业及原始施工资料，做到准确、详实、工整，使工程质量检验资料统一规范化，符合工程档案资料立卷归档要求。

（2）安全生产保证措施

1）施工人员必须接受三级安全教育，学习有关施工安全规范、规程和规定。

2）建立健全安全管理组织，设立专职安全员，班组内要设兼职安全员，建立安全生产检查制度，把事故消灭在萌芽中。

3）机具、设备、电器、电力线路、运输装置，要经常检查，定机定员严格交接班制度，做好原始记录，严禁机具设备带病工作。

4）施工操作人员，必须穿工作服、戴安全帽。

5）夜间施工要求配足照明设备.

（3）文明施工措施

1）车辆不准带泥土出现场，如有泥砂带入场外道路，要及时清扫处理，绝不影响市容环境。

2）施工现场的材料堆放要有明确的位置，水泥必须进库，有防水垫仓板，堆放要成垛。

3）本工程将在施工现场设置废料堆放点，确保施工现场的零星材料、废料能够规范的定点堆放。

4）现场的机械设备机容、机貌整齐，机械停放按照施工要求布置。中小型机械设备在室外施工的均要配置防晒棚，做到定机、定人。现场的机械设备安装使用将按照建设工程现场安全标准化管理标准中的施工机械标准严格执行。

（4）雨季施工措施

1）在雨季施工时密切注意天气变化情况，随时与气象部门取得联系，以便及时采取必要的防雨措施。

2）施工现场的电器设备做好防雨罩，小型机械用苫布盖好免受雨淋。电器设备雨后经电工测试，合格后方可继续使用。

3）如遇到暴雨天气不宜施工，并且使施工现场排水通畅，不得使道路周边积水。

4）注浆施工后应尽快进行封孔施工，避免下雨天遭受雨水浸泡。施工单位必须做好物资储备，预备好防雨遮盖布。

5）施工现场配备足够的覆盖材料（如塑料薄膜或缝布），注浆过程中或注浆完毕如遇下雨，应立即覆盖。

4结论

共振碎石化道路注浆效果对于旧路改造质量控制非常重要，本文结合G324国道至角江南路段共振碎石化道路注浆，选取试验段开展了施工工艺研究。主要形成了如下结论：

（1）对该路段工程地质情况进行了详细的分析，充分掌握了该路段地质条件，为后续注浆工艺的实施奠定了基础；

（2）制定了详细的施工工艺方案，包括了施工准备、注浆工艺、弯沉检测、保障措施等。形成了较为完善的施工方案，为后续合理高效施工提供了理论依据。

经过与实际施工过程进行对比，该施工工艺合理可行。

参考文献

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[2]张叔林，支喜兰，史仍超等。旧水泥混凝土路面共振碎石化施工质量评价方法研究[J]。公路交通科技，2017，（10）：55-57.

[3]高璇，吴彦。共振碎石化技术在水泥混凝土路面养护中的应用[J]。交通世界，2018，（24）：40-47.

[4]王勇。水泥路面改建中共振碎石化技术应用[J]。价值工程，2018，（7）：228-230.

[5]甘春燕，王向锋。旧混凝土路面共振碎石化技术探讨[J]。交通世界，2018，（34）：50-51