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摘要：地聚物注浆加固技术在沪嘉高速公路大修施工中优势明显，对原硬路肩结构进行加固后，PSSI值提升到80以上，且此技术具有施工周期短、造价低、对交通干扰小、不产生大量废料等优点，由此带来的经济效益和社会效益明显。
关键词：地聚物注浆、高速公路大修、弯沉提升
中图分类号：U412文献标识码： A
一、前言
上海市沪嘉高速公路是上海市区与原嘉定县城区连接的一条快速通道，也是上海市与江苏省沿江高速路网连接的一部分，全长20.5km，其中主线长15.9km，入城段4.6km，道路辟筑宽度45m，路基上口宽度26.5m，双向6车道设计，其中2条为2.5m宽的紧急停车带，沪嘉高速公路采用全封闭、全立交的高速公路标准，设计车速120km/h，互通立交4座。于1984年12月21日动工，1988年10月31日竣工，是中国第一条建成通车的高速公路，其具有一定的历史意义和文物价值。于2012年1月1日起停止收费，S5沪嘉高速公路调整为标准6车道城市快速路，并按照快速路标准实施道路的大修施工。
本文以中铁十五局承建的沪嘉高速公路大修工程1标为背景，研究采用注浆法加固高速公路硬路肩，使其PSSI值提升到80以上，发挥硬路肩的使用寿命，确保其使用年限增加3～5年。
二、注浆加固方案
1、采用注浆加固的路段选择
现状高速公路结构层为18～60cm沥青+25cm三渣基层+10cm砾石砂垫层+1.5～3m土路基，经过近30年的运营，其原结构破损程度不一，由于硬路肩注浆无法改变结构本身，结构本身不足造成的剪切破坏加水损坏会加速路面破坏，故需首先确定需采用注浆加固的路段。
采用弯沉值检测与路面外观观察相结合的手段确定，对于路面沉陷严重、有较大裂隙且弯沉值较高的个别路段提请设计采取注浆+钢混基层结构的方式进行施工，对PSSI（60≤PSSI＜80）值相对较好老路结构完整的路段采用注浆的方式进行加固。
2、注浆材料的选择
注浆材料的选择是加固是否成功的关键之一。由于本工程是在交通开放的路段进行施工，所以传统水泥基注浆材料（养生周期长、脆性材料、抗拉强度低）在本工程中不具优势，最终采用地聚物材料作为本次注浆材料。
地聚物材料是以烧粘土（偏高岭土）、碱激发剂为主要原料，经过适当的工艺处理，通过化学反应的到的一种与陶瓷性能相类似的一种材料。其与传统水泥的主要区别为：地聚物不存在硅酸钙的水化反应，其最终产物以离子键和共价键为主，范德瓦尔斯键为辅，其性能类似天然沸石矿物，主要性能优于水泥。
经试验表明本工程所选地聚物能有如下三大优点:(1)能与三渣材料混合，将松散的三渣重新胶合，提高结构强度；注入土基能较好的与土壤融合，提高土路基的承载力。（2）浆液具有较好的流动性。（3）满足较快开放交通的早期强度，并且后期强度能持续增强。符合《公路路基与基层地聚物注浆加固技术规程》（SZ-G-B04-2007）。
3、路面注浆加固深度范围及注浆孔布置的选择：本工程分路面结构层和路基上路床两个结构层加固，路面加固為道路路面结构层底（0.65米）和路面结构层底以下50cm左右即1.2米（依据老路不同结构层的厚度随时进行调整）。紧急停车带孔位布置为双排梅花形，边距1米，纵向间距为3米，排距0.5米，孔深分别为外侧1.2米，内侧0.60米。涉及2#及紧急停车带孔位布置为4排梅花形，边距1米，纵向间距为4米，排距1.5米，孔深分别为1.2米及0.60米错位布置,孔径均为50㎜。
4、施工工艺：路段取芯→按路面结构厚度修正孔深→检测弯沉→分析裂缝位置深度→按孔距布孔→裂缝路段加密并调整孔深→注浆孔编号→先注外侧一排封锁边坡→标准注浆→记录注浆过程中各类参数→养生→弯沉复测→补浆至满足设计及规范要求→整理数据、结论判断。
5、注浆施工：在拌合车上对混合料进行充分搅拌，时间控制在3-5分钟，确保各组份材料均匀混合，而后检查浆液的比重及稠度，浆液比重控制在1.64-1.68g／㎝3之间，稠度为23S-30S，压浆过程中检查压浆初始压力和终止标准，压浆初始压力控制在0.2-0.3MPA，终止压浆指标均在0.5-0.6MPA，停浆终止标准同时结合路面抬升及路侧冒浆情况。
6、注浆补强施工：针对单点弯沉值大于设计指标及连续路段大于21（0.01㎜）的路段（共2个路段）采取二次补强方案，补强依据为弯沉自检数据汇总表，具体布孔形式以双排错位布孔的形式(梅花型)，外排孔控制在距条石0.4米处，纵向间距1.5米，孔深为1.2米，（为防止边排注浆孔注浆时内侧注浆孔冒浆后造成孔堵塞，同时考虑到外排孔起到围幕作用，先实施外排孔注浆，注浆压力控制为0.2～0.5Mpa或以周边溢出浆液为终止注浆条件，待外排孔注浆完成24小时后，再实施内排孔开孔和注浆，压力略大于内侧孔）；内排孔控制在距条石0.8米处，纵向间距1.5米，孔深为0.65米，待二次补强注浆养护龄期到达后，再进行弯沉检测。(二次补强具体布孔见下图)
右侧补强示意
左侧补强示意
三、加固效果分析
在完成二次注浆补强后，委托第三方检测单位对注浆路段进行了弯沉检测，检测结果满足设计及规范要求，弯沉平均提升67%，远超超规范值，硬路肩注浆加固取得了成功。
*上表数据为路段代表弯沉，已换算为贝克曼梁值
四、结语
地聚物注浆加固技术在高速公路大中修施工，尤其是车流量大、不适用大范围长时间施工的路段优势明显，与传统的开挖式修复相比具有周期短、造价低、对交通干扰小、不产生大量废料等优点。随着时间的发展，我国庞大的高速公路网将逐渐进入大中修时期，本技术具有广泛的发展应用前景。
参考文献：
[1] 《公路路基与基层地聚物注浆加固技术规程》（SZ-G-B04-2007）
[2] 郑娟荣：《地聚物材料的研究进展》，《建筑石膏与胶凝材料》，2002年04期
关键词：地聚物注浆、高速公路大修、弯沉提升
中图分类号：U412文献标识码： A
一、前言
上海市沪嘉高速公路是上海市区与原嘉定县城区连接的一条快速通道，也是上海市与江苏省沿江高速路网连接的一部分，全长20.5km，其中主线长15.9km，入城段4.6km，道路辟筑宽度45m，路基上口宽度26.5m，双向6车道设计，其中2条为2.5m宽的紧急停车带，沪嘉高速公路采用全封闭、全立交的高速公路标准，设计车速120km/h，互通立交4座。于1984年12月21日动工，1988年10月31日竣工，是中国第一条建成通车的高速公路，其具有一定的历史意义和文物价值。于2012年1月1日起停止收费，S5沪嘉高速公路调整为标准6车道城市快速路，并按照快速路标准实施道路的大修施工。
本文以中铁十五局承建的沪嘉高速公路大修工程1标为背景，研究采用注浆法加固高速公路硬路肩，使其PSSI值提升到80以上，发挥硬路肩的使用寿命，确保其使用年限增加3～5年。
二、注浆加固方案
1、采用注浆加固的路段选择
现状高速公路结构层为18～60cm沥青+25cm三渣基层+10cm砾石砂垫层+1.5～3m土路基，经过近30年的运营，其原结构破损程度不一，由于硬路肩注浆无法改变结构本身，结构本身不足造成的剪切破坏加水损坏会加速路面破坏，故需首先确定需采用注浆加固的路段。
采用弯沉值检测与路面外观观察相结合的手段确定，对于路面沉陷严重、有较大裂隙且弯沉值较高的个别路段提请设计采取注浆+钢混基层结构的方式进行施工，对PSSI（60≤PSSI＜80）值相对较好老路结构完整的路段采用注浆的方式进行加固。
2、注浆材料的选择
注浆材料的选择是加固是否成功的关键之一。由于本工程是在交通开放的路段进行施工，所以传统水泥基注浆材料（养生周期长、脆性材料、抗拉强度低）在本工程中不具优势，最终采用地聚物材料作为本次注浆材料。
地聚物材料是以烧粘土（偏高岭土）、碱激发剂为主要原料，经过适当的工艺处理，通过化学反应的到的一种与陶瓷性能相类似的一种材料。其与传统水泥的主要区别为：地聚物不存在硅酸钙的水化反应，其最终产物以离子键和共价键为主，范德瓦尔斯键为辅，其性能类似天然沸石矿物，主要性能优于水泥。
经试验表明本工程所选地聚物能有如下三大优点:(1)能与三渣材料混合，将松散的三渣重新胶合，提高结构强度；注入土基能较好的与土壤融合，提高土路基的承载力。（2）浆液具有较好的流动性。（3）满足较快开放交通的早期强度，并且后期强度能持续增强。符合《公路路基与基层地聚物注浆加固技术规程》（SZ-G-B04-2007）。
3、路面注浆加固深度范围及注浆孔布置的选择：本工程分路面结构层和路基上路床两个结构层加固，路面加固為道路路面结构层底（0.65米）和路面结构层底以下50cm左右即1.2米（依据老路不同结构层的厚度随时进行调整）。紧急停车带孔位布置为双排梅花形，边距1米，纵向间距为3米，排距0.5米，孔深分别为外侧1.2米，内侧0.60米。涉及2#及紧急停车带孔位布置为4排梅花形，边距1米，纵向间距为4米，排距1.5米，孔深分别为1.2米及0.60米错位布置,孔径均为50㎜。
4、施工工艺：路段取芯→按路面结构厚度修正孔深→检测弯沉→分析裂缝位置深度→按孔距布孔→裂缝路段加密并调整孔深→注浆孔编号→先注外侧一排封锁边坡→标准注浆→记录注浆过程中各类参数→养生→弯沉复测→补浆至满足设计及规范要求→整理数据、结论判断。
5、注浆施工：在拌合车上对混合料进行充分搅拌，时间控制在3-5分钟，确保各组份材料均匀混合，而后检查浆液的比重及稠度，浆液比重控制在1.64-1.68g／㎝3之间，稠度为23S-30S，压浆过程中检查压浆初始压力和终止标准，压浆初始压力控制在0.2-0.3MPA，终止压浆指标均在0.5-0.6MPA，停浆终止标准同时结合路面抬升及路侧冒浆情况。
6、注浆补强施工：针对单点弯沉值大于设计指标及连续路段大于21（0.01㎜）的路段（共2个路段）采取二次补强方案，补强依据为弯沉自检数据汇总表，具体布孔形式以双排错位布孔的形式(梅花型)，外排孔控制在距条石0.4米处，纵向间距1.5米，孔深为1.2米，（为防止边排注浆孔注浆时内侧注浆孔冒浆后造成孔堵塞，同时考虑到外排孔起到围幕作用，先实施外排孔注浆，注浆压力控制为0.2～0.5Mpa或以周边溢出浆液为终止注浆条件，待外排孔注浆完成24小时后，再实施内排孔开孔和注浆，压力略大于内侧孔）；内排孔控制在距条石0.8米处，纵向间距1.5米，孔深为0.65米，待二次补强注浆养护龄期到达后，再进行弯沉检测。(二次补强具体布孔见下图)
右侧补强示意
左侧补强示意
三、加固效果分析
在完成二次注浆补强后，委托第三方检测单位对注浆路段进行了弯沉检测，检测结果满足设计及规范要求，弯沉平均提升67%，远超超规范值，硬路肩注浆加固取得了成功。
*上表数据为路段代表弯沉，已换算为贝克曼梁值
四、结语
地聚物注浆加固技术在高速公路大中修施工，尤其是车流量大、不适用大范围长时间施工的路段优势明显，与传统的开挖式修复相比具有周期短、造价低、对交通干扰小、不产生大量废料等优点。随着时间的发展，我国庞大的高速公路网将逐渐进入大中修时期，本技术具有广泛的发展应用前景。
参考文献：
[1] 《公路路基与基层地聚物注浆加固技术规程》（SZ-G-B04-2007）
[2] 郑娟荣：《地聚物材料的研究进展》，《建筑石膏与胶凝材料》，2002年04期