阮华夫1，高峰2，章苏亚3
[1．上海城投公路投资（集团）有限公司，上海200335；2．上海城投公路投资（集团）有限公司运管中心，上海200335；3．上海公路桥梁（集团）有限公司，上海200433]
摘要：地聚合物浅层注浆技术是起源于法国的一种基层加固补强新技术，该技术具有免开挖、少扰动、少影响、快速固结、补强效果好、耐水性好等特点，可实现通行道路的无损快速加固，近年来在道路养护、大修中得到长足的发展。以上海北郊环道路大修工程为依托，针对上海G1501北段道路路面沉陷、裂缝，路基及基层的沉降、承载力下降等道路病害，采用地聚合物注浆材料进行注浆加固。通过合理制订注浆方案、确定注浆工艺，注浆后弯沉检测结果均优于验收标准，符合道路修复快速开放交通的要求，取得良好的经济效益。
关键词：地聚合物；非开挖；加固；注浆；大修
中图分类号：U418.6 文献标志码：B 文章编号：1004-4655( 2015) 05-0001-03
为建立便捷的交通网络，自2006年起，上海郊环开始实施弹性收费，大量集卡等重型车辆被引流至郊环线，经过近9a的超负荷运行，郊环道路路面损坏严重，道路路基、路面已无法满足现有交通需求。为根治病因，兼顾道路维修的快速性，地聚合物注浆技术成为最佳选择。本文结合上海G1501高架北段道路大修实例，客观公正阐述地聚合物注浆技术在上海北郊环进行快速有效加固路基、基层的应用效果。
上海郊环现有交通已趋于成熟，周边无道路能承受北郊环的交通负荷。因此，上海G15 01北段大修必须具备快速性，道路不存在进行路基、路面翻建的条件，只能采用地聚合物注浆形式进行路基、基层加固以消除路基、基层自身隐患造成的各种路面病害，提高车辆行驶的安全性与舒适性。
1地聚合物注浆材料性能
地聚合物（geopolymer）是指采用天然矿物或固体废弃物及人工硅铝化物为原料，制备的硅氧四面体( SiO4)与铝氧四面体(Al04) 3D网络聚合胶体。与传统水泥基材料相比，其原材料来源广泛，且制备方便、能耗小、CO2排放量低，同时具有快硬早强、高强高韧、抗渗抗冻、耐腐蚀、耐火及固封重金属等优异性能，使其在工程上特别是在抢修抢建工程中得到很好的应用。
根据设计要求及基层破坏的隐蔽性，本工程采用路基、基层同步加固方案，地聚合物注浆材料选择BH (S) -基层加固用地聚合物注浆料（常规高强型）。该材料浆液具有优异的流动性和黏聚性，在保证优异可注性和有效渗透性的前提下，浆液具有较好的稳定性，不易出现常规注浆材料的易喷浆和冒浆现象；具有适宜的初、终凝结时间，初凝时间控制> 90 min，保证有足够的可操作时间，终凝时间控制< 400 min，确保尽快固化。固化后形成的聚合胶体具有适当的强度与膨胀率，良好的黏结性、耐久性和稳定性。
采用BH( S)-基层加固用地聚合物注浆料（常规高强型）注浆加固后，道路路基形成类复合路基的混合结构，结构层致密，加强软弱路基，提高承载能力，同时重新弥补基层缺陷，大幅度加强板块强度。
因BH (S) -基层加固用地聚合物注浆料（常规高强型）具有高强、快凝等特点，在注浆完成后能快速形成强度，短时间养护后能迅速开放交通，具有良好的社会效益；“非开挖”的加固形式和“快速”施工性，使得道路加固的经济性得到根本性提升。
SZ-G-B04-2007《公路路基与基层地聚合物注浆加固技术规程》规定的地聚合物主要技术性能见表1，BH (S) -基层加固用地聚合物注浆料（常规高强型）主要技术性能见表2。
由表1、表2对比可知，BH (S) -基层加固用地聚合物注浆料（常规高强型）在凝结时间方面适当延长初凝时间的控制，为工地注浆施工提供更长的可操作时间，而在抗压强度方面完全达到快凝早强型的要求，确保注浆施工后尽快开放交通。
2注浆方案的确定2.1设计要求
因基层病害具有一定的潜伏性和不可见性，路基及基层加固在不能判断基层是否需要加固时，统一采用基层用地聚合物注浆材料。注浆过程应控制注浆压力，深入路基注浆压力宜为1.2~1.5 MPa，单纯路面基层注浆压力宜为0.5~1.0 MPa，避免路面严重拱起。
经注浆加固后，连续配筋段路面注浆处理验收弯沉≤0.35 mm．主线三层式加罩补强段路面注浆补强后验收弯沉值应≤0.25 mm，主线两层式加罩段路面注浆补强后验收弯沉≤0.21 mm（以上弯沉检测值均为20℃现状路面的贝克曼梁值）。
2.2施工方案选择
本次北环大修采用的交通组织方案为单幅封闭，单幅两来两往的通行方案。注浆区域均在封闭区域内，有效避免车辆动载对地聚合物固结料的扰动。同时为保证现场安全文明施工及施工进度，地聚合物注浆优先加固第一、二号车道，为连续配筋等后续工期较长的工序提供有效的工作面，也为路面泥浆和注浆料的清理带来方便。本次地聚合物注浆布置如下。
1)平面布置。布孔孔位间距1.5 m（取设计1.0~2.0 m的中值进行试注）；交叉布置呈“梅花”形，全部为垂直孔，注浆孔平面布置图见图1。注浆孔布设后应留有释放孔，4个注浆孔宜设1个释放孔，利用相邻的注浆孔作为释放孔，注浆孔直径选择50 mm。
2)垂直布置。根据20 cm沥青混合料+40 cm三渣／水稳路面结构，路基加固钻孔深度1.4 m，基层加固利用路基注浆孔、注浆压力及良好的流动性进行渗透封闭。注浆断面见图2。
3施工工艺及技术措施
施工采用的主要设备为柴油发电机、钻孔设备、潜水泵、灰（砂）浆搅拌机、液压注浆设备、数据存储及打印设备。注浆施工前做好详细的施工方案，确定合理的施工工艺，本工程施工的总体施工工艺图见图3。
在按既定的施工工艺进行注浆施工过程中，需要注意以下关键技术措施。
1)注浆前除释放孔和注浆孔外，其他待注浆孔均用木塞封闭，避免压力流失。
2)注浆过程中应对注浆区域周边范围的道路设施进行监测，防止路面抬升起拱或浆液流失。注浆过程中应控制路面的抬升高度，路面抬升宜≤3 cm。
3)观察释放孔的出浆情况，当浆体稠度和灌入之前稠度相同时，仍继续灌浆1~2 min。
4)注浆过程中，基层注浆压力控制为0.3 MPa左右，路基注浆压力控制为1.2~1.5 MPa。
5)注浆结束后，原则上浆液达到初凝状态方可拔管；为提高施工效率，注浆稳压后拔管，该注浆孔拔管后立即用木塞封堵，并初凝前在相邻注浆孔进行二次补浆，依次类推，直至所有注浆孔全部注浆完毕。
6)注浆施工结束后，应根据设计要求进行路面弯沉检测和注浆料强度验证。
4效果分析与结论
4.1弯沉效果验证
本次注浆后，弯沉检测基本在3—7d进行，检测所得弯沉值较注浆前均有很大程度的提高，弯沉数据见表3。
由表3可知，路基承载能力得到根本性改善，且随时间增加，路基承载力将有一定幅度的提升，有效提高上海G15 01北段路面对重载交通的承载能力。
4.2工期效果验证
上海冬至后因气温较低，工期较为紧张，同时考虑到材料在实测强度指标上基本可以在24—30 h达到10 MPa。为有效保证后期连续配筋混凝土养护龄期，地聚合物注浆时间及养护期采取如下控制措施。
1)优先实施第1、2号车道，地聚合物注浆钻孔与注浆流水进行。施工效率要求每班组完成300~350 m2（含移机等时间）。
2)地聚合物注浆完成后24~30 h内进行弯沉检测，经过现场实践，在15℃情况下，30 h后检测弯沉数据均能满足验收弯沉要求。
5结语
地聚合物注浆在上海G15 01北环重载交通道路上实践和应用是成功的。在工艺质量方面，从根本上解决高速公路软弱地基带来的路面病害；在成本方面，也较“大开挖”维修方案更经济；在工期方面，通过实践更能满足高速公路快速施工的特殊要求；对提高路基承载力作用非常明显，值得在道路大修、高速抢修及日常养护等领域推广。
