沥青路面唧浆病害成因和处治技术研究

文章来源：微信公众号“沥青路面”

渗入路面中的水在行车荷载的反复作用下，沿着沥青路面空隙和裂缝被挤出路面，同时将基层甚至路基中的细料和泥粉以浆液的形式唧出，这种现象即为路面唧浆现象。唧浆病害广泛分布，是半刚性基层结构沥青面层常见病害，唧浆发展演变快，处治不及时可迅速发展为网裂、松散、坑槽等其他病害，导致路面大面积损坏，唧浆表现于面层，但产生于基层，发生初期较难发现，预防困难。唧浆病害作为高速公路沥青路面水损害形式之一，形成原因复杂，处治难度高，越来越受到养护部门的重视。

唧浆病害产生的原因

G30连霍高速公路古永段为半刚性基层结构，2006年建成通车，全长112.991km，路面结构形式为:上面层为4cm厚中粒式沥青混凝土AC－16，中面层为5cm厚中粒式沥青混凝土AC－20，下面层为6cm厚粗粒式沥青混凝土AC－25;基层采用34cm厚水泥稳定砂砾，底基层采用20cm厚水泥稳定砂砾。沥青路面产生唧浆病害的原因较多，本文分内因和外因2个方面分析。

唧浆病害产生的内因

半刚性基层的特点是产生唧浆病害的重要内因。半刚性基层结构的沥青面层是我国高速公路普遍采用的路面结构形式，半刚性基层具有温缩、干缩大，易开裂，易形成上下贯通的裂缝，成为水进入路面结构层内部的通道;半刚性基层非常致密，基本上不透水，路面水透过沥青面层进入基层表面，既难向下渗透，又难蒸发，长时间滞留在基层和面层之间，浸泡基层使之软化，形成灰浆;半刚性基层抗冲刷性能差，在行车荷载引起的动水压力下，集料容易被冲刷剥蚀。

沥青面层的空隙率和各类病害是产生唧浆病害的关键因素。我国高速公路沥青面层多按照密实、不透水的标准设计，但实际上很难保证沥青面层不透水，原因有三个方面，一是沥青面层的空隙率偏大，由于施工时压实度偏大，混合料离析等原因，高速公路沥青面层的空隙率一般在5%～10%之间，水通过空隙渗透很容易进入路面内部;二是沥青路面裂缝、松散等病害导致渗水，直接引发唧浆，而灰浆唧出时又加剧渗水与唧浆，使得面层病害与唧浆病害互为因果，交替加剧路面损坏。

唧浆病害产生的外因

水是唧浆产生的第一外因。水是产生唧浆的必要条件，即便路面基层存在松散粒料，没有水也不会产生唧浆。水的来源有大气降水、地下水、人工洒水等，但主要来源是大气降水，在预计路面遭受雨水浸泡，更容易发生唧浆病害。

行车荷载是产生唧浆的动力来源。灰浆从基层表面唧出路面的动力主要来自车辆荷载的挤压作用和泵吸作用。降雨时沥青路面表面产生薄层水膜，车轮高速行驶在水膜上，轮下产生巨大的动水压力，在路面裂缝等已深入较多水的部位动水压力更大，在面层空隙率较大处还将水强制压入沥青面层，冲击基层，轮胎驶离后由于泵吸作用基层表面的灰浆通过裂缝或较大的空隙被吸出路面，车辆造成的挤压和泵吸作用反复不断，唧浆病害不断加剧。动水压力的理论得出动水压力与行车速度的平方成正比，即随行车速度呈级数增长。譬如，车速100km/h时的动水压力达到了3m多高水头，长期承受如此之大的动水压力，雨水通过空隙进入路面内部，极易造成路面水损坏。

唧浆病害的处治技术

唧浆病害特点是表现在面层，产生于基层和底基层。因此，唧浆处治就从两个方面着手，一是面层处治，重点是封水，暂时减缓病害的发展;二是路面、基层全深度处治，通过对基层、底基层的处理，彻底解决病害的发生，从而有效的延长道路的使用寿命。

唧浆病害面层处治技术

唧浆属于水损害，凡能防止水进入或滞留于路面内部的措施均可有效防治唧浆病害，面层处治技术在我们日常养护中经常应用，类型包括灌缝、贴缝等，当唧浆病害继续发展并伴随其他病害时，就需要采用开普封层、微表处乃至局部罩面、重新铺筑路面面层等。从沥青面层封堵裂缝，防止地表水下渗的问题，但不能排出滞留在面层内部的水分，因此这些方法只是抑制病害的发展，对唧浆产生的结构性破坏不能有效修复，并不能从根本上解决问题。

聚合物注浆全深式处治技术

路面唧浆全深式处治，就是利用高分子聚合物对裂缝进行注浆，填充唧浆点处路面结构层脱空，封闭唧浆点处结构层空洞，注浆材料与松散的基层或土壤形成结石体，提高道路的承载能力与结构强度，有效处治路面唧浆病害使路面结构层粘合为一个整体。特点是对路面进行结构性修复，施工工艺简单，施工速度快，早期强度高，低碳环保。我们在G30连霍高速公路古永段行车道唧浆病害处治中采用了DJZ型地聚合物注浆材料，这种材料主要是利用工业废渣矿物活性成分等材料，通过碱激活剂形成胶凝体结构的无机高性能高分子胶结材料，其特点是超高流动性与渗透性，激活基层或土壤中的惰性材料发生聚合反应，抗水冲刷能力强、早期强度高，封闭交通时间短。

施工设备。主要包括发电机、钻机、搅拌罐、水罐、水泵、液压注浆机、空压机、清洗机。施工设备、材料由一辆中型卡车全部装载，转场灵活。

施工工艺流程。(1)放样与定孔。按照施工设计要求，标记需要注浆的位置;然后采用卷尺，进行现场放样与定孔，横向裂缝布孔形式采用之字形，纵向裂缝主要在轮迹带处，采用沿裂缝每1.5m布设一个注浆孔。

(2)钻孔与清孔。使用直径18mm的钻头钻孔，钻孔深度70cm(根据路面结构层厚度调整，应保证穿透路面结构层)。采用空压机吹孔清理粉尘，清理干净后塞入Φ16长20cm的PVC管，以防止在注浆过程中由于压力作用导致沥青面层与水稳层之间拉裂剥离。

(3)注浆。制浆:制浆配合比为:水:DJZ型地聚合物混合料=0.34:1，按照该配比在搅拌桶内做水位标记，同时安装注浆管和注浆头。

注浆与封孔:压力控制人员开启注浆泵，调整液压泵站的压力，观测注浆泵的压力，注浆泵的压力达到设计的压力时，液压泵站的压力不再调整，以稳压状态注浆。注浆时，若有相邻的孔冒浆或路面抬升立即停止注浆。注浆结束后，采用木塞封孔，清理注浆孔周围溢出洒落的浆液。

(4)养生。注浆完成后对沥青路面残留的浆液进行清理，清理干净后封闭交通养生。地聚合物注浆材料养生2～4h后开放交通。

(5)为了防止雨水渗入裂缝，重复发生唧浆，对路面超车道裂缝进行贴缝处治。

注浆效果分析。(1)动态弯沉检测。注浆养生1d后进行动态弯沉检测，通过与注浆前动态弯沉检测对比。选取未唧浆完好路段，进行动态弯沉检测。

可以看出，注浆后的单点动态弯沉值都小于完好路段动态弯沉值平均值的1.2倍(15.47×1.2=18.56)，满足技术要求。

(2)开挖试验效果分析。通过现场开挖1.1×2.4m探坑观察可见:挖至基层，裂缝中有浆液分布;挖至路基土壤，底基层与路基间有地聚合注浆材料分布，已形成结石体，层间孔隙被地聚合物注浆材料填充，呈块状粘结;层间松散碎石被地聚物注浆料包裹密实，固化凝结效果较好。

(3)处治结果分析。通过2015年7月15日至10月31日观测，处治3240m2，重复唧浆66.5m2，合格率为98%。处治效果分析。(1)施工便捷，交通影响小，封闭单车道即可作业，避免交通中断。

(2)通过开挖探坑查看，地聚合物材料注浆后，底基层、基层间脱空部分已经填充饱满，通过浆液胶结为一个整体，对路面裂缝进行结构性修复，总体上提升了路面使用寿命。

(3)环保清洁，聚合物材料为钢渣、矿渣、粉煤灰等再生材料制备，材料本身制备过程节能环保，施工采用的是小设备，减少了施工碳排放污染。

结论

沥青路面唧浆病害应早预防，要同时注重面层预防性养护和基层预防性补强，高速公路半刚性结构沥青路面出现唧浆、开裂病害，路面各结构层之间已出现脱空、松散等破坏，采用传统的表面灌缝、加铺封层、重铺面层等方式并不能从根本上消除路面唧浆病害，而且会随着时间的推移病害发展更严重。从古永高速唧浆注浆结果表明，对半刚性基层路面唧浆、裂缝采用高分子聚合物注浆处治后，路面动态弯沉值提高约50%左右，与未破坏、无病害路面处弯沉相当，解决了不开挖补强基层的难题，实现了半刚性路面结构层基层裂缝修复问题。在注浆完成后对唧浆路段路面渗水问题进行处理完善后，可有效的延长沥青路面使用寿命，因此，注浆处治沥青路面唧浆病害技术是一种不开挖补强基层的技术，减少开挖造成的环境污染，施工速度较快，特别适用于交通量大的路段，是一种绿色、快速修复技术，在高速公路养护中具有较高的推广应用价值。