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乳化沥青/水泥复合材料压力灌浆技术

【经济学毕业论文】前言 针对高速公路路基病害的特殊性,本公司组织相关专家学者参考了国外有关技术文献吸取了其中的先进理论和工法,研究了阳离子乳化沥青复合材料综合灌浆相关机理和工法,并通过在大运高速公路大新路段以及湖南长益高速、长永高速公路

前言

针对高速公路路基病害的特殊性,本公司组织相关专家学者参考了国外有关技术文献吸取了其中的先进理论和工法,研究了阳离子乳化沥青复合材料综合灌浆相关机理和工法,并通过在大运高速公路大新路段以及湖南长益高速、长永高速公路的施工试验后,我们认为该工法和材料是目前处置高速公路路基病害最理想的手段之一,能够有效消除高速公路路面唧水、唧泥等病害。
灌浆材料及其灌浆机理
2.1乳化沥青/水泥复合灌浆料的组成
乳化沥青水泥复合灌浆材料主要由阳离子乳化沥青、水泥、矿粉粉煤灰)、保护助剂(高分子聚合物及高分子表面活性剂)组成。
(1)阳离子乳化沥青
对阳离子乳化沥青的选择要充分了解该产品的几项重要指标①乳化剂的HLB值②ξ电位值③乳化剂溶液的PH值。
(2)保护助剂
可以在低压、中温的环境下控制乳化沥青破乳时间的一种混合物,暂定义为保护助剂。
(3)填料
填料选用硅酸盐水泥或水泥粉煤灰,水泥是典型的水硬性材料,以它作为骨架,而且乳化沥青破乳后的水分可供水泥凝结硬化,较好地解决了沥青“憎水”和水泥水化需要水分之间的矛盾。粉煤灰为偏酸性材料可促进乳化沥青的破乳且颗粒较细是很好的填料。
2.2乳化沥青/水泥复合灌浆料机理及特性
本公司自主研发的阳离子乳化沥青/水泥复合灌浆料是一种高分子聚合物与无机材料的互穿网络结构,刚度介于普通水泥混凝土、沥青混凝土之间,固结成膜后抗压强度可达到3-5Mpa,属于半刚性材料,利用无机纳米粒子独特的表面效应,小尺寸效应和宏观量子隧道效应等,并在保护剂一起共同作用下,具有可灌性好、渗透能力强、在压力灌浆情况下不破乳,固化速度快、固化后强度适中可控、收缩率低以及防水效果良好等综合性能。
乳化沥青复合灌浆的目的
乳化沥青复合灌浆是利用压力将能固化的浆液通过钻孔注入岩土孔隙或构筑物的裂隙中,使其物理力学性能改善的一种方法。其目的是:
①防渗:降低路基的渗透性,消除或减少地下水的渗流量,降低工程场压力或孔隙水压力,提高路基的抵抗渗透变形能力
②堵水:截断水流,改善工程施工、运行条件。
③提高地基承载力:提高路基的力学强度。
施工工艺
4.1乳化沥青/水泥复合材料压力灌浆的一般施工工艺
灌浆的施工工艺基本上采用了静压化学灌浆的施工工艺,具体操作步骤如下:
1、布孔
根据实际情况布置灌浆孔,一般情况下在路肩边沿先钻孔,每隔2-3米布设一个做封堵灌浆,然后在中间和靠近中央隔离带布设灌浆孔,呈梅花状。
2、钻孔
钻孔直径为46mm,钻孔深度为钻穿沥青路面至精加工层。
3、调浆
由专门的技术人员调浆,控制好浆液的浓度、流动性、可泵性。
4、压浆
灌浆采用单液灌浆系统,及将浆液在拌浆桶中预先调制好,用挤压泵压进,使整个路面板块底部充满浆液,达到均匀加固的目的,灌浆完成后,沥青路面与基层之间的脱空层完全填灌密实,整块板底均有密实的固结体。
5、灌浆压力
考虑到沥青路面的特殊性,在灌浆时应严格控制灌浆压力,根据沥青混凝土的抗折强度为标准,再乘以经验系数0.12,例如当抗折强度为5MPa时,最高压力不能超过0.6MPa。
6、灌浆次序
在安排注浆的平面次序时,应考虑以下几个方面:
①以灌浆孔群为单位的注浆次序
受前期注浆孔的影响,后期注浆孔的注入浆液,会随着注浆压力或其他因素而发生偏流,为了获得均匀的流动,得到良好的注浆效果,可适当地划分注浆孔群,包括4点约束、4面约束、无约束、3面约束。
②以堵水、防渗为目的灌浆施工次序
原则上,灌浆的施工次序就是逐渐缩小孔距,即钻孔逐渐加密。根据各次序孔的单位注入量的分析,可反映注浆情况和注浆质量。
③以加固地基为目的的灌浆孔施工次序
该类注浆施工次序必须遵循逐渐加密的原则。先钻、灌入第一次序孔,而后开始第二次序孔的钻进和灌浆,依次类推。这样还可以随着个次序孔的推进,及时地检查灌浆效果。
4.2治理不同病害的施工工艺举例
1、唧水路段治理步骤
①布孔:每块混凝土板根据实际情况布灌浆孔隙,一般情况下每块板布设5个灌浆孔,特殊板块(如断裂板)可以加设灌浆孔,在满足灌浆要求的情况下,尽可能少布孔。
②钻孔:钻孔直径为46mm,钻孔深度为钻穿混凝土板至脱空层既可,下陷板钻孔至软弱的土层(46cm)。
③浆液配比:基础脱空充填乳化沥青/水泥复合材料灌浆浆液配比为,水泥:水:保护剂:乳化沥青=10:5-8:0.5-1:1:5-7,按照上述配比搅拌均匀后采用单液灌浆方法灌浆。
④灌浆压力:灌注脱空层控制在0.2-0.4 Mpa,将积水从施工缝中挤出以浆液代替,略抬动路面砼板块即可;灌注下陷板控制在0.8-1.2 Mpa,通过劈裂、挤密将板块台升到指定位置即可。
⑤后处理:灌浆完成后,拆除灌浆头,去除灌浆管,立即清洗灌浆系统以免堵塞,将灌浆孔用水泥砂浆抹平,清洗路面。
2、唧泥路段治理步骤
采用乳化沥青/水泥复合灌浆料将路基充填密实,具体操作步骤如下:
布孔同上。
钻孔:钻孔直径为46mm,钻孔深度钻至泥浆层即可(58≤h≤90cm)。
乳化沥青浆液配比与唧水处理配比不同,其配比为,水泥:水:保护剂:乳化沥青=10:5-8:0.8-1:1:3-5,按照上述配比搅拌均匀后采用单液灌浆方法灌浆。
灌浆压力:灌浆压力控制在0.2-0.4 Mpa,将空隙中的空气、水和泥浆排出,灌入的乳化沥青-其他助剂对空隙进行充填,对软基层渗透,压密提高其密实度和承载力,略抬动路面砼板块即可。
后处理:灌浆完成后,拆除灌浆头,去除灌浆管,立即清洗灌浆系统以免堵塞,将灌浆孔用水泥砂浆抹平,清洗路面。
4.3注意事项
1、灌浆中断
找出灌浆中断原因,尽快解决恢复灌浆;如不能立即恢复灌浆,应立即冲孔或扫孔,而后恢复灌浆;如冲孔或扫孔有困难,则应松开止浆塞,上拔注浆管,以免造成灌浆事故。
2、串浆
防止串浆的主要措施有:加大第一序孔间的孔距;适当延长相邻几个序孔先后施工间隔时间,待前一次序孔灌浆的浆液基本凝固后,再开始后一序孔的钻注工作。
3、冒浆
防止冒浆的主要措施有:其一是采取表面堵盖处理的办法;其二是采用低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆的方法灌注,必要时可在浆液中掺入速凝剂。
4、大量漏失
防止大量漏失的主要措施有:采用低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆的方法处理;必要时,可注入砂浆或其他充填料先堵大通道;采用水泥-水玻璃或其他速凝材料。
5、路基瞬间下沉
因浆液配合比的失误,或冒浆、漏浆严重,地基扰动后路面在轴载的作用下,即可产生瞬间沉降。采取的措施有:马上停止灌浆,调整水灰比;用高吸水性材料吸收土层中的自由水;用低压、浓浆、限流、限量做好帷幕。
6、非需要性隆起
控制灌浆期间因产生水平劈裂,在灌浆压力作用下,对地层产生抬动,对湿陷性大的土体产生挤压变形,导致非沉陷局部隆起。主要采取限压、限流的方法,在保持注浆压力的前提下,控制注浆率,防止非需要性抬升,也可以采用降低灌浆压力的方法,先做帷幕再抬升纠偏。
5 检测方法
灌浆质量一般是指灌浆施工是否严格按设计和施工规范进行。例如灌浆材料的品种,浆液的性能,钻孔深度,灌浆压力等都要符合规范要求;灌浆效果则是指灌浆后能把地层的物理力学性质改善到什么程度。灌浆质量高不等于灌浆的效果好,因此,设计书和施工规范中除应明确规定某些质量标准外,还应规定所要达到的灌浆效果及检查方法。


 
 
 
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