路基缺陷识别与高聚物注浆快速加固技术制造技术

本发明专利技术公开了一种路基缺陷识别与高聚物注浆快速加固技术。利用落锤式弯沉仪（ＦＷＤ）、探地雷达（ＧＰＲ）检测评价路基性能，判断路基的缺陷情况及缺陷存在的位置，实现对路基缺陷的无损快速识别。在需要进行缺陷处治的路段打注浆孔并注射高聚物材料对路基进行修复。这种维修技术施工快捷、耐久性好、针对性强、注射的高聚物材料防水性能优良，不仅可以节省大量经费和工期，避免了长期影响交通而造成的不良社会影响，而且有利于保护环境和节约资源。该发明专利技术将ＦＷＤ、ＧＰＲ路基缺陷无损识别技术与高聚物注浆快速维修技术进行集成，为路基缺陷识别和加固维修提供了先进、高效、经济、实用的整套技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于路基路面检测与养护维修技术，尤其涉及路基缺陷识别与高聚 物注浆快速加固技术。技术背景当前，我国的高等级公路建设正处于迅速发展阶段。路基作为路面结构的 重要组成部分，不仅是实现车辆能在道路上行驶提供基本的条件，而且是路面 的支承结构物，对整个路面的使用性能和使用寿命起着至关重要的作用。但是 许多路面由于路基质量问题，存在压实度不足或者空洞等现象，通车后路面早 期破坏很快就会出现，如沉陷、开裂等，建成不久就不能适应车辆通行的需要， 养护工程量越来越大，对养护技术的要求也越来越高。因此，我国道路建设的 具体发展环境及客观形势对路基检测和养护维修技术提出了严峻的现实要求， 需要积极开展检测与养护维修新技术的开发与应用。准确评定路基缺陷是对其进行养护维修的基础。由于我国公路建设起步较 晚，评价路基性能的检测设备与手段以及修复养护技术仍然相对落后。比如我国现行路基质量检测还主要依赖于人工经验的方法，弯沉检测主要还采用50年 代专利技术的贝克曼梁，这种传统的低头弯腰、肩扛手提的人工手段，不仅效率低， 而且代表性差，安全性也差；另一方面，在路网养护过程中，由于不能对路网 的使用性能做出全面合理的评价，导致养护方案及养护资金分配的不合理性； 同时更重要的一方面，由于缺乏高效、快速、耐久性强的路基修复养护新技术, 使得对于现行由于路基质量问题的修复主要釆用开挖，重新压实路基后再铺筑 路面的方法。这种方法显然费工费时、且要花费大量的资金，造成的社会影响 十分巨大。国内一些单位也研究采用注浆的方法处理路基问题，主要是水泥压 浆方法，该法虽然工期相对上短一些，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，现行传统路基性能评价方法和修复养护技术己不能满足日益繁 忙的交通需要，这种状况与我国当前公路建设的发展很不适应，为此亟需发展快速、简便、有效的路基缺陷无损检测评价和养护维修新技术。随着我国高速公路建设的迅速发展，以落锤式弯沉仪和探地雷达为代表的 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。1988 年美国实施的战略性公路研究计划(SHRP)列专题研究落锤式弯沉仪和探地雷 达应用技术，取得了较丰富的成果。国内近几年引进了不少落锤式弯沉仪和探 地雷达检测系统。但由于缺乏配套的实用技术，尚未充分发挥作用。特别是将 落锤式弯沉仪和探地雷达应用于路基的性能状况的检测评价，目前在国内尚处 于空白领域。落锤式弯沉仪利用液压系统提升一重缍，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。由于高聚物注浆材 料自身体积膨胀可达20倍，因此，它不完全依赖压浆压力来填充脱空区，其膨 胀性能保障了其对路基的压实作用。此外，高聚物压浆技术材料用量较少(只 有水泥注桨体积的25%)，工时较短(只需要几个小时)，压浆孔径只有1.6cm， 轻质(重量相当于同体积水泥、水泥混凝土的5%)，注浆时材料不发生弱交叉结 合，强大的结合力避免了处理后的材料因浸水导致的坍塌。这些特点相对于水 泥压浆方法具有明显的优越性。因此，高聚物注浆快速维修技术在国际上道路 路基、路面的修复处理上获得了大量的应用，取得了巨大的经济社会效益。但 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，与落綞式弯沉 仪、探地雷达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。高聚物注浆快速维修技术的核心是高聚物材料及其注射技术。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。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服以上现有技术不足，以落锤式弯沉仪(FWD)和探地雷 达(GPR)等高新检测技术为基础，研究开发路基缺陷无损识别技术，并将FWD、 GPR等病害无损检测技术与高聚物注浆快速维修技术进行集成，开发路基高聚物 注浆技术，为路基缺陷识别和加固维修提供先进、高效、经济、实用的整套技术。本专利技术是通过以下技术方案实现的 一种路基缺陷识别技术，(1) 利用落锤式弯沉仪(FWD)判断路基缺陷的方法为对选择路段采用 落锤式弯沉仪进行弯沉测试；基于落锤式弯沉仪弯沉测试数据利用力学特性反 算软件SIDMOD反算路基模量；根据路基模量反算结果，分段判断路基缺陷情况， 为制定合理的注浆方案提供依据；(2) 基于探地雷达(GPR)的路基缺陷识别方法为对所选择的路段采用 探地雷达进行连续测试，然后利用介电特性及缺陷分析技术对探地雷达数据进 行分析，得到路基的介电特性，找出路基存在压实不足、空洞等缺陷的路段及 缺陷具体位置，为制定合理的注桨方案提供依据。本专利技术的优点为实现了对路基缺陷的无损、快速检测，克服了现行的路 基缺陷识别主要以经验和人工方式为主的不足。 路基高聚物注浆快速加固技术，(1) 利用FWD、 GPR检测技术检测评价路基性能，根据路基性能评价结果， 判断路基的缺陷情况及缺陷存在的位置，确定需要进行处治的路段；(2) 对于需要处治的路基，沿行车方向，以一定的纵向间距和横向间距钻 注浆孔，孔深由检测的缺陷深度决定；(3) 根据路基缺陷检测结果，在每个注浆孔中埋设多根不同深度的注浆管， 并安装注射头；(4) 根据FWD和GPR检测结果及施工经验确定注浆量(5) 通过注浆孔先向最浅的注浆管中注射高聚物材料，依次按注浆管深度 由浅到深的顺序注射高聚物材料，最后注射最深的注浆管，达到压实路基、填 充脱空、排除积水等路基缺陷修复目的，路面抬升量用压浆泵通过控制高聚物 注射速率控制；(6) 注射完成后，将注射枪从注浆管中退出来；(7) 利用FWD、 GPR检测技术检测评价路基性能，确定注浆效果，如满足 要求，则停止注浆；如不满足要求，则需进行补注，直到达到要求为止；(8) 将剩余的高聚物材料清离施工区域，然后用非膨胀性的薄水泥浆封上 注浆孔；(9) 处治路面高程，用激光水平仪进行监控。 本专利技术具有以下几个优点1、 耐久性好。注射的高聚物材料防水性能优良，基本无收縮(io年内体积 收縮1 3%)，并具有较好的弹性。而传统水泥压浆会产生干縮，固结后为脆性 材料，抗折强度低，因此耐久性较差。2、 施工快捷，不需养生。材料注射后15分钟内即形成90%的强度，即可放行交通。而传统水泥压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种路基缺陷识别技术，其特征在于：　　　　（１）利用落锤式弯沉仪（ＦＷＤ）判断路基缺陷的方法为：对选择路段采用落锤式弯沉仪进行弯沉测试；基于落锤式弯沉仪弯沉测试数据利用力学特性反算软件ＳＩＤＭＯＤ反算路基模量；根据路基模量反算结果，分段判断路基缺陷情况，为制定合理的注浆方案提供依据；　　　　（２）基于探地雷达（ＧＰＲ）的路基缺陷识别方法为：对所选择的路段采用探地雷达进行连续测试，然后利用介电特性及缺陷分析技术对探地雷达数据进行分析，得到路基的介电特性，找出路基存在压实不足、空洞等缺陷的路段及缺陷具体位置，为制定合理的注浆方案提供依据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王复明，蔡迎春，张蓓，钟燕辉，石明生，李强，
申请(专利权)人：郑州大学，郑州优特基础工程维修有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]