[发明专利]水泥混凝土路面脱空识别与高聚物注浆快速维修技术

说明书

技术领域

本发明属于路基路面检测与养护维修技术，尤其涉及水泥混凝土路面脱空识别与高聚物注浆快速维修技术。

背景技术

20世纪90年代以来，我国高速公路建设发展迅速。水泥混凝土路面作为高等级公路的主要路面类型之一，在我国占有大约25％的份额。据预测，至2010年底，我国水泥混凝土路面公路里程将突破15万公里。但是许多由于多种原因，许多水泥混凝土路面建成不久就不能适应车辆通行的需要，产生了诸如脱空、沉陷、拱起、严重的破碎和裂缝等各种各样的破坏现象，其中脱空是最常见和普遍的病害，如果不及时对脱空进行识别和处治，势必造成混凝土路面板的断裂和路面使用性能的加速衰变。可以看出，随着水泥混凝土路面的迅速发展，通车里程的不断增加，检测与养护管理任务将日益繁重，对其检测和维修新技术的需求十分迫切。

准确评定混凝土板下脱空状况是对水泥混凝土路面进行养护维修的基础。大量的研究表明，准确的进行混凝土板下脱空状况评定是很困难的，现行的脱空的检测主要以经验和人工方式为主，因此需对脱空评定方法及其理论进行进一步的研究。在养护维修方面，目前，我国对水泥混凝土路面的养护维修还主要依赖于以经验为主的传统决策方式，使得养护维修长期处于“头痛医头，脚痛医脚”的被动局面。传统的养护维修方法一是开挖式维修，费时、费力、造价高，也不利于环保；另一种是对病害部位进行水泥压浆处理，这种方法是目前解决路面沉陷、脱空等病害的主要方法。该法的基本原理为通过压浆泵的压力推动，将拌和好的材料经过压浆管压入到基层或底基层，直至渗透到路基，以达到充分填充孔隙的目的。该法虽然与破坏性的开挖式维修相比工期较短，但是存在压浆孔较大，对路面有一定的损害、压浆压力不容易控制、浆液的流动性不好，需要一定的养护时间、耐久性能不好等不足。

可以看出，现行传统的水泥混凝土路面检测与养护维修方法已不能满足日益繁忙的交通需要，急需发展快速、高效的水泥混凝土路面脱空识别与养护维修新技术。

随着我国高速公路建设的迅速发展，以落锤式弯沉仪(FWD)和探地雷达(GPR)为代表的无损检测技术受到日益广泛的重视。落锤式弯沉仪较好地模拟了实际行车荷载对路面的动力作用，测速快，精度高，在国内外已得到普遍应用。探地雷达在快速检测路面结构层厚度方面具有明显的优越性，在水泥混凝土路面脱空识别、基层及路基缺陷识别、压实度及含水量快速分析方面显示出广阔的发展应用前景。

落锤式弯沉仪利用液压系统提升一重锤，释放后对路面施加脉冲荷载，应用高精度传感器采集路面多点弯沉信息，为进一步分析路面结构层刚度和承载能力提供了基础。探地雷达通过发射天线对路面发射高频电磁波，电磁波遇到结构层界面时发生反射，反射信号由接收天线采集，从而为分析路面结构层介电特性及厚度、脱空状况等提供了基础。

国际上关于高聚物注浆快速维修技术的研发起步较早，90年代取得了重大进展，并在美国、加拿大、澳大利亚等国家得到广泛应用。存在的主要问题是高聚物注浆施工工艺一直建立在经验基础上，与落锤式弯沉仪(FWD)、探地雷达(GPR)等先进检测技术相脱离。因此，虽然高聚物材料耐久性达到10年以上，但注浆维修效果却不能得到保证。

上述的高聚物注浆快速维修技术包括浅部注射和深部注射，其中浅部注射技术主要用于混凝土面板的脱空修复及提升，深部注射技术主要用于路基及基础设施地基的加固。

高聚物注浆技术通过注射双组分高聚物液体来维修路面基层和加固路基。注射的高聚物液体通过化学反应形成固体，同时体积迅速膨胀，从而填充路面结构中的脱空，并向周围介质施加可控的压力。

发明内容

本发明的目的是克服以上现有技术不足，基于落锤式弯沉仪(FWD)、探地雷达(GPR)无损检测技术开发水泥混凝土路面脱空识别技术，并将落锤式弯沉仪、探地雷达脱空识别无损检测技术与高聚物注浆快速维修技术进行集成，建立注浆基本参数与落锤式弯沉仪及探地雷达检测评价指标之间的相关关系，为水泥混凝土路面脱空检测和养护维修提供先进、高效、经济、实用的整套技术。

本发明是通过以下技术方案实现的：

水泥混凝土路面脱空识别技术，

(1)利用落锤式弯沉仪(FWD)识别水泥混凝土板下是否有脱空的方法为：在路面板同一测点测出3个不同级别荷载下的弯沉，建立荷载与弯沉的相关关系，如果该位置没有脱空，则荷载弯沉相关直线经过原点或弯沉轴截距小于50mm，否则，如果截距大于50mm，则可认为该测点位置板下脱空；

(2)利用探地雷达(GPR)识别水泥混凝土路面脱空的方法为：