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重载交通路面的多维快速检测与非开挖加固
一体化养护技术
吴银潭1郑志刚1黄轶春2阎利华2杜雪明3江建】刘涛1
1.深圳市特区建工集团有限公司广东深圳518034;
2.深圳市交通运输局南山管理局广东深圳518067;
3.郑州大学水利科学与工程学院河南郑州450001
摘要：以城市快速路为代表的基础设施，在繁重复杂的交通荷载作用下，会出现翻浆、坑槽等多种深层次的病害，常规检测与处理技术难以取得理想的维修效果。为解决上述问题，采用探地雷达、落锤式弯沉仪等设备检测路面，获得路面结构的图像信息与力学数据，有效判断路面的病害面积、深度与类型，并据此针对性地设计高聚物注浆加固方案，从根本上解决了路面的中下层病害，有效减少路面上层病害的发生概率，显著提高路面通行效率与服务水平。
关键词：重载交通；路面病害；探地雷达；落锤式弯沉仪；高聚物注浆
中图分类号：TU99文献标志码：A文章编号：1004-1001(2020)12-2328-03DOI:10.14144/jki.jzsg.2020.12.038 Multi-dimensional Rapid Detection and Trenchless Reinforcement Integrated Maintenance Technology for Heavy Traffic Pavement WU Yintan1ZHENG Zhigang1HUANG Yichun2YAN Lihua2DU Xueming3JIANG Jian1LIU Tao1
1.ShenZhen Special Economic Zone Construction Group Co.,Ltd.,Shenzhen,Guangdong518034,China;
2.The Nanshan Administration of Shenzhen Municipal Transportation Bureau,Shenzhen,Guangdong518067,China;
3.The School of Water Conrvancy and Environment of Zhengzhou University,Zhengzhou,Henan450001,China
Abstract:Under the heavy and complex traffic load,the infrastructure reprented by urban expressway will have many kinds of deep-ated dias,such as mud and potholes,etc.It is difficult to obtain ideal maintenance effect by conventional inspection and treatment technology.To solve the above problems,the ground penetrating radar, falling weight deflectometer and other equipment are ud to detect the pavement,obtain the image information and mechanical data of the
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pavement structure,effectively judge the area,depth and type of the pavement dia,and design the polymer grouting reinforcement scheme accordingly,which fundamentally solves the dias of the middle and lower layers of the pavement,e什ectively reduces the occurrenee probability of the upper layer dias of the pavement,and significantly improves the road traffic efficiency and rvice level.
Keywords:heavy traffic;pavement dia;ground penetrating radar;falling weight deflectometer;polymer grouting
近年来，探地雷达技术逐渐被应用于路面检测与养护领域，其具有无损、快速、透视、持续与高精度的特点，能够较好地识别路面结构隐蔽病害、裂缝、脱空、不均匀沉降、含水量异常等详细信息15。
落锤式弯沉仪可以在一定程度上反映路面结构的力学信息，测量速度快，变形识别精度高，能够有效模拟行车荷载的动力作用，通过多点弯沉的测量，为路面结构反演
打下了基础，为美国战略性公路研究计划(SHRP)路面长期跟踪观测与使用性能研究的标准设备。
作者简介：吴银谭(1976—)，男，本科，工程卯。
通信地址：/•东省尿圳卡盘田区课盘路2211号盘田现代产址服务中心一期A座29层(518081)o
电子邮箱：**************
收稿日期：2020-06-22
聚氨酯材料是一种兼具金属和橡胶(即韧性和弹性)双重性质的聚合物，主要由异氟酸酯和多元醇反应生成，包含不少于2个异氧酸酯和径基官能团，其性质主要取决于
合成过程中的异氧酸酯、多元醇及添加剂。在1970年后，高聚物注浆材料逐渐被应用于工业与民用建筑的地基加固、地基沉陷抬升、机场跑道、车间地坪、板底脱空、板底抬升等工程中。
1多维快速检测方法
1.1探地雷达技术
探地雷达(ground penetrating radar,GPR)工作过程是通过探地雷达天线激发高频电磁波，传播到路面结构中，在不同介电特性的接触面上产生反射，并由接收天线予以记录，经过去噪、滤波、构建模型等一系列处理方法，获得相应路面内部雷达图像(图1)。
2020-12•Building Construction
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图1探地雷达检测示意
会引起路面表层的翻浆、坑槽等严重病害，如果仅釆用加
铺、挖掉重修与封缝措施，无法从根本上解决结构性破坏
问题。本文采用高聚物注浆技术治理重载交通路面的中下 层隐蔽病害。研究表明，高聚物注浆材料具有良好的流变 性能，材料的损耗模量远大于储能模量，相位角也都大于
45° ，在交变应力作用下主要发生黏性变形，当材料注入
到半刚性基层病害位置后，能短时间内迅速形成一定的结 构强度，起到支撑自身结构的作用，如图3所示。其黏度随
温度的升高而迅速增加，凝结固化时间加快，因此，在注
浆时可通过改变设备的加热温度而应对不同的温度施工环
结构材料的相对介电常数和磁导率越大，天线的中心
频率越高，探地雷达所能探测的最大深度越小。天线频率 与探测深度的关系如表1所示。
境，保证材料性能。
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5 10
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时间/S
60
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表1不同频率天线的探测深度值
天线频率/GHZ
探测深度值/cm
2.530-601.060~ 100
0.9
75-150
0.5150-3000.3300〜600
0」
1 000 ~
2 000
01 o
1.2落锤式弯沉仪
路表弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路基路面的 表面轮隙位置所产生的总垂直变形（总弯沉）或者垂直回
弹变形值（回弹弯沉），以0.01 mm 为单位，可以有效地反 映路面结构的承载能力，即达到预定的损坏状况之前，能
够承受的行车荷载作用累计次数与使用年限（图2）。
图3高聚物材料流变性能
同时，高聚物注浆材料具有明显的膨胀性.以密度为
0.18 g/m ‘的高聚物材料的固定容器体积试验为例（图4）,
膨胀过程分为3个阶段。首先，是容器的填充阶段，为注
浆开始后的20 s 以内，由于浆液未能完全将空腔填满，因
此，膨胀力测量结果为OMPa ：其次，为膨胀力随着时
间快速增长阶段，可达最大膨胀力的80%以上，时间在
20〜40s 以内，材料已经完全填满注浆容器，但化学反应还
在继续进行，材料体积继续快速膨胀，受注浆容器体积的 限制，导致膨胀力迅速增大，注浆材料密度随之增大；最
后，为膨胀力随时间缓慢增长阶段，作用时间从60s 持续
南瓜的功效和作用到反应结束，说明材料内部有缓慢的化学反应。
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本文所采用的落锤式弯沉仪为Dynatest8000 FWD，由
计算机控制液压系统，提升并落下一个重锤，对路面施加 脉冲荷载，通过改变锤重与提升高度来调整荷载大小，荷 载范围为7-120 kN，弯沉传感器分辨率为1 gm.系统误差
为±2%，弯沉传感器数量为9个，荷载盘直径为30cm 。
2 非开挖加固养护技术
半刚性基层病害位于路面下方，较难识别与治理，常
图4高聚物材料（密度为0.18g/n?）膨胀力变化
高聚物材料具有良好的灌注流变性、膨胀性和韧性，
能够与岩土体较好地协调，密度较轻，不会对结构产生额 外负载。同时，其能够快速反应产生0.5-10 MPa 的膨胀
力，被注入到半刚性基层特定位置后，可迅速填充脱空， 挤密土体进行抬升，排出下层积水，渗入孔隙胶结基层材
料，提升路面强度。高聚物材料本身并不含水，不会产生
干缩现象，能够密实填充脱空。
建筑施工•第42卷•第12期
吴矍蠢豔黜羯廳嘉瞬醫亲為户雲涛:
3工程应用案例分析
3.1工程概况
深圳市南坪快速路自2006年建成通车以来，极大地缓解了中心城区的交通压力，路面在重载交通的反复作用下，部分出现了较为严重的渗水、翻浆、坑槽等病害，常规养护措施难以彻底治理。现场地处两侧山坡谷底，为填方路段，路基是抛石挤淤成形。
3.2多维快速检测方案设计
3.2.1探地雷达检测方案设计
本文采用美国GSSI公司研制的SIR-30E探地雷达设备，由控制主机、天线、笔记本电脑连接件组成，采用
收发一体型天线，频率为400MHz，连续采集方式，里程轮定点，釆样间距为2cm，采集时窗为35ns，指数增益方式。
沿测试路段行车方向布置雷达探测剖面，每个车道布
置2条测线（左、右轮迹处），根据现场实际情况适当加密测线，以便对病害区域准确定位。
雷达数据的处理流程为：读取原始数据文件、编辑文件、水平校正、水平/垂直滤波、彩色变换、注释与数据资料输出。除此之外，还可采用水平与垂直高通滤波方法以消除平直横跳的系统噪声，采用水
平及垂直低通滤波以消除高频噪声，采用反褶积滤波以增强垂向分辨率，采用偏移滤波以消除绕射波与倾斜干扰波，釆用空间域滤波以增强倾斜界面信号。
本次采集的雷达数据经过零点校正、剖面距离校正与增益调整后，根据雷达波形构成的同相轴，以人机交互方式进行资料解释，勾画出路面各结构层界面以及路面中下层存在的缺陷。
3.2.2落锤式弯沉仪检测方案设计
本文对南坪快速路东行段进行弯沉检测（共计100m 长），检测标号为其对应的测点，落锤式弯沉仪设备详细
参数见1.2节所述，荷载设置为5t，测点位置为车道右轮迹间隔5m。
3.3非开挖加固方案设计
针对不同路面病害类型选择不同的注浆布孔方式，注
浆孔直径为0.016m，钻孔深度至路基顶面，注浆管长度一般根据注浆修复需求而定，对整条车道补强加固，孔位布
置宜从路肩向路中心以0.6、1.5、1.5m依次布孔，在车道纵截面上每隔1.0m进行布孔，如图5所示。
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45.'P............................................"注浆扎
I 1.5m
困开头的成语)忒T...........................
图5注浆孔位布置示意
具体过程为：首先，采用冲击钻在标注的注浆孔位置钻孔至设计深度，及时清理路面，不得污染路面：其次，使用切割工具截取不同长度的注浆铁管，并将其通过注浆孔导入；再次，使用专用工具将注射帽凹形边缘清理干净，以便与注射枪更好地结合，把己清理的注射帽安装至注浆管端口；最后，根据病害修复需求确定注浆量，使用夹具把注射枪与注射帽夹牢，为设备提供固定的压力，通过输料管道分别把A及B两类高聚物材料输送到注射枪口，2种材料在注射枪口处通过注浆管输送到路面病害处，并发生化学反应，材料由液体变为固体，体积迅速膨胀，修复病害。
在注浆完成后，采用专用工具把注浆帽去掉，采用探地雷达与落锤式弯沉仪对注浆路段进行检测，评估加固效果，如果不满足要求则进行补注。
为了防止雨水侵蚀与路面破坏，采用道路密封胶封堵注浆孔，使灌注密封胶略低于路面，及时清扫环境后，即可开放交通。
3.4注浆加固的效果评价
3.4.1探地雷达检测的效果评价
通过探地雷达剖面图可基本确定路面各结构层界面，判断检测路面下存在的缺陷位置与注浆前后的效果，水平方向为测试起点的距离，竖直方向为探测深度。路面中下层病害经过注浆加固后，雷达图的反射信号幅度较小，图像均衡，反射界面不明显，能够在一定程度上说明松散、含水量过高的区域被高聚物填充挤压密实，具有良好的加固效果，如图6、图7所示。
图6重载交通路面注浆加固前的雷达图
图7重载交通路面注浆加固后的雷达图
3.4.2落锤式弯沉仪检测的效果分析
由落锤式弯沉仪的检测结果可知，注浆加固前的路
面检测弯沉值最大为285gm，最小为73gm，平均值为151ym。在注浆完成24h后，检测弯沉值最大为173ym，最小为58|im，平均值为114gm.平均下降30pm，满足设
（下转第2338页）
2020•12•Building
Construction
赵建钢、高 辉、朱鹏凤：钢混叠合梁桥面板的安装
为不带动力的钢轮，由布置在桥面前端的卷扬机牵引，大 大降低了运板车的高度，从而降低了整体架板机的工作高
蠲痹汤度，增强了稳定性。
3) 桥面板架设主要包括架桥面板和运输桥面板两部分
工作，其中架板工作工序固定，施工效率相对可以确保，
但由于架设桥面板是由一端向另一端推进的，因此随着桥
梁线路的加长，桥面板的运输往往成为制约架设效率的重 要因素。
4) 在预制桥面板与钢梁之间设有橡胶密封条及环氧砂
浆层，以加强桥面板同钢梁的黏结。由于桥面存在横坡及 纵坡，故在安装橡胶密封条及灌注环氧砂浆时应考虑坡度
影响，控制施工质量(图13)。
图13桥面板施工现场
4
结语
1)本工程采用架板机进行桥面板架设施工，克服了
施工条件的限制，满足了工程需要，取得了较好的经济
效果。
2) 架板机施工时涉及桥面板运输、起吊、就位以及架
板机本身的前移等多道工序，在实施时通过严格控制工序
衔接，可确保施工过程安全。
3) 通过对架板机的提升系统、动力系统以及运输系
统的改进，如采用数控千斤顶等，可以进一步提高施工效
率。同时，通过对总体结构尺寸的调整，使部分组件实现
标准化，可适用于类似桥面板的安装施工，大大提高了通
用性。
===== 参考文献 =
[1] 柴加兵.钢混叠合梁桥设计与分析[J].北方交通,2015(1 ):29-32.
[2]
搞笑节目刘鹏.钢混叠合梁分析方法的计论[J].天津建设科技,2016,26(3):64-65.
[3] 周家勇.装配式桥梁预制混凝土桥面板安装施工工艺[J].工程与建
设,2016,30(3):403-406.[4]
韩石，王永亮，王文帅，等.大跨组合梁斜拉桥桥面板预制安装施工
技术[J].筑路机械与施工机械化,2019(5):95-101.
⑸葛芸.钢混叠合梁受力分析及研究[J].山西交通科技,2013(4):45-47.
[6] 蒲开良.浅谈预制装配式钢-混组合桥梁结构及其安装方法[J].江西
建材,2017(10):177-17&[7]
杨新刚，刘鹏.钢-混叠合连续梁负弯矩区计算分析[J].工程建设与 设计,2016(8):102-104.
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(上接第2330页)
计弯沉要求，平均下降幅度为20%，具有良好的注浆加固
效果。
343道路修复前后的效果分析
在注浆加固修复前，雨后道路经常岀现翻浆、坑槽 等病害，尝试了多种类型的路面结构材料，维修效果不理
想。2019年10月，实施了注浆加固方案，目前，道路使用
状况良好，证明了该方案切实可行。
4 结语
1) 探地雷达技术能够较为有效地识别重载交通路面中
古钟园
下层位置的隐蔽病害，结合日常巡查与历史资料，能够大 致确定病害的范围、深度等信息，为注浆加固提供了相应 的技术依据。
2) 落锤式弯沉仪能够对重载交通路面的受力性能提供
具体的判断依据，结合雷达图像，有效提升了路面健康评 价的准确程度。
3) 釆用高聚物注浆技术，可以解决路面翻浆等较难根
治的病害，同时也避免了对路面的开挖与回填，有效缩短
了路面的封闭时间，减少了交通的中断与拥堵对社会的不 利影响，且价格也相对理想，具有很好的社会效益与经济
效益。
'■ —参考文献----
[1]
张蔣.路面结构层材料介电特性及其厚度反演分析的系统识别方 法：路面雷达关键技术研£[D].t 庆：重庆大学,2003.
[2] GUO C,SUN B,HU D,et al.A field experimental study on the diffusion
behavior of e xpanding polymer grouting material in soil[J].Soil mechanics
and foundation engineering,2019,56(3):171-177.
[3] 王复明，李文挥，郭成超，等.基于高聚物渗透注浆的半刚性基层路
面承载性能恢复研究[J].北京交通大学学报,2019,43⑶:1-7.[4]
边学成，程种，王复明，等.高速铁路路基沉降高聚物注浆修复后动 力性能及长期耐久性的试验研究[J].岩土工程学报,2014,36(3): 562-56&
[5] 周子龙，杜雪明，陈钊，等.考虑孔隙曲折效应的浆液扩散压力[J]•中
促进社区
国有色金属学报,2016,26( 8):1721-1727.[6]
李术才，韩伟伟，张庆松，等.地下工程动水注浆速凝浆液黏度时变
特性研究[J].岩石力学与工程学报,2013,32(1):1-7.
[7]
李新法，李巍，刘楠，等•改性聚氨酯防水材料的流变性能[J].高分子
材料科学与工程,2009,25(1):115-117.
2020 - 12 • Building
Construction
