1、高分子材料注浆技术,主讲：张红春 博士,2013年05月,“高速公路病害系统处治新技术”系列之二,一、传统维修方法 二、高分子材料及其注浆技术 三、高速公路病害处治高分子材料注浆施工 四、应用工程及其推广应用情况 五、总结,主要内容,一、传统维修方法,1.开挖式维修,l 周期长 l 造价高 l 对交通干扰大 l 产生大量废料,2.水泥压浆,l “压”浆 注浆压力 注浆材料（水泥、粉煤灰、水、外掺剂） l 养生要求 l 脆性材料（抗拉强度低） l 耐久性差,3.加铺或罩面,l 均匀加铺 l 路况存在差异，加铺厚度如何确定？ 开裂、基层脱空、唧泥路段：加铺难以根治病害 无病害路段：加铺造成资源浪费
2、,二、高分子材料及其注浆技术,高分子注浆材料分类,本项技术采用的高分子注浆材料属于： 非水反应类 双组份发泡体 闭孔材料 水不敏感型,2.高分子材料特性研究,环保试验 耐化学腐蚀性试验 渗透性能试验 膨胀力试验 抗压强度试验 抗拉强度试验 弯曲试验,环保试验,耐化学腐蚀性试验,抗水渗透性能试验,膨胀力试验,抗压强度试验,抗拉强度试验,弯曲试验试验,3.高分子注浆材料主要特点,（1）高膨胀性：高聚物材料的自由膨胀比可达20:1，可以填充脱空和裂缝，同时可以进一步压密周围介质。 （2）轻质：反应后形成的固体材料自重轻，其密度不到水泥浆或沥青材料的10%。 （3）早强：高聚物材料能够迅速固化，可在1
3、5分钟内达到其最终强度的90%。材料具有良好的弹性，并具有较高的抗拉强度。 （4）防水：固化后材料具有良好的防水性能。 （5）耐久：材料稳定耐久，在地下可达百年以上。 （6）安全：对环境无污染。,4.高分子材料注浆技术,高分子材料注浆技术是20世纪70年代末发展起来的工程维修技术，在国外主要用于建筑物地基加固或地板修复,高分子材料注浆技术原理,按照一定配比，向地基中注射多组份高聚物材料，材料发生反应后体积迅速膨胀并形成泡沫状固体，达到加固地基、填充脱空的目的,高聚物注浆技术原理,国外道路维修高聚物注浆技术研究现状,高聚物注浆技术逐步成为国际上道路非开挖维修技术领域的研究热点。目前在水泥混凝土路
4、面维修方面取得了进展。现存的主要问题：施工工艺依赖于工程经验，与无损检测技术相脱节。,高速公路病害处治关键技术：,病害诊断 无损检测技术（FWD、GPR） 病害处治 精细化高聚物注浆技术无损检测与高聚物注浆技术集成,三、高速公路病害处治高分子材料注浆施工,以无损检测技术为基础的高速公路病害处治高聚物注浆技术,探地雷达(GPR)技术特点l GPR综合应用了瞬态电磁场理论、时域测量技术、纳秒脉冲源技术、超宽带天线技术和信号处理技术等多方面的技术成果l 具有快速、连续、无损伤等特点l GPR已成为路面无损检测技术的重要组成部分，并代表了路面结构层厚度、压实度、含水量（沥青含量）和病害检测技术的发展方
5、向,1.探地雷达无损检测技术,GPR工作原理,传统检测方法 探地雷达快速无损检测方法,基层厚度变化显著,基层松散,底基层松散,底基层松散、底基层和基层沉陷,基层换填混凝土,2.高分子注浆处治高速公路病害施工,注浆前检测诊断病害,注浆方案设计,钻 孔,下注浆管,安装注射帽,注射高聚物材料,注浆后检测注浆效果,封 孔,清扫环境,板底注浆,基底注浆,加载注浆,深部注浆,水泥路面,半刚性基层路面,柔性基层路面,路基,高聚物注浆材料配置,施工工艺示图,标点,下注浆管,钻孔,封孔,雷达检测,注浆,水泥路面高聚物注浆方案及实施效果 （弯沉由8001200微米降至400微米以下）,（1）水泥路面 板底注浆,（
6、2）加载注浆,基层松散路面,碎石基层路面,荷载,荷载,注浆管,注浆管,注浆孔,注浆孔,碎石基层沥青路面高聚物加载注浆实施效果,注浆前检测,实施加载注浆,注浆前基层松散,注浆后取出完整芯样,注浆 补强层,探地雷达检测结果,（3）深部注浆技术 适用路面类型：路基深部病害,注浆管,填充空洞,压实路基,路基,半刚性基层沥青路面高聚物注浆方案及实施效果 （ 弯沉由500700微米降至400微米以下）,（4）半刚性基层沥青 路面基底注浆,高聚物注浆排除积水、填充脱空；一次注浆，多层修复。,施工现场录像,施工工法示意,预防性养护（整车道注浆）布孔方式及FWD测点,150cm,150cm,125cm,注浆孔,
7、125cm,FWD测点,FWD测点,预防性养护（整车道注浆）钻孔深度,钻孔深度,沥青面层,半刚性(刚性)基层,底基层,150cm,150cm,路基,注浆管深度,局部唧泥点位置：注浆孔以唧泥点为中心，呈梅花形 分布，纵横向距离唧泥点0.30m,唧泥点注浆孔布置示意图,注浆效果, 注浆后既要填充脱空，又不提升路面； 注浆前对每条缝进行弯沉检测； 注浆前弯沉值大于300微米的点注浆后进行复测； 注浆前后弯沉值应达到的标准： 注浆后弯沉值达不到上述标准的，应实施补注，直至达到上述标准。,3.高分子材料注浆系统 系统组成 （1）动力子系统 （2）供料子系统 （3）配比子系统 （4）注射子系统 （5）辅助
8、器械,系列多功能高聚物注浆系统,四、应用工程及其推广应用,路段唧泥病害严重,开挖维修不能根治病害，而且造价高，工期长，对交通干扰大，并产生大量废料。,试验段实施效果,试验段情况主要病害是横缝，且大部分为比较严重的宽缝，数量多，缝间距短，雨后唧泥现象极为严重。2006年11月底做过超薄磨耗技术(NovaChip)处理后，但面层很快又出现裂缝和唧泥。,试验段施工现场,排除泥水,注浆前后弯沉对比结果,试验段维修结果,注浆前后弯沉对比结果,试验段维修结果,注浆前后弯沉值统计表,未注浆路段雨后第二天情况,K498+388-K498+980西行高聚物注浆路段雨后第二天情况,钻芯结果,全面检测和采用高聚物注
9、浆技术进行针对性快速维修,应用高聚物注浆前后年度维修费用支出对比,国家发改委综合运输研究所： 高速公路快速维修高聚物注浆技术经济社会效益研究,采用高聚物注浆技术后年度维修费用支出明显减少,节省工期70%以上 节省造价30%以上 延缓高速公路大中修35年,推广应用情况 三年内完成河南、湖北、安徽、贵州、广西、四川、浙江等省60多条高速公路病害处治，累计修复病害面积达100多万平方米,高聚物注浆施工现场,高聚物注浆维修前后对比,河南省某高速公路高聚物注浆施工现场,其他应用情况,河南省某高速公路高聚物注浆施工现场,河南省某高速公路高聚物注浆施工现场,河南省某高速公路高聚物注浆施工现场,湖北省某高速公
10、路高聚物注浆施工现场,贵州省某高速公路高聚物注浆施工现场,贵州省某高速公路高聚物注浆施工现场,安徽省某高速公路高聚物注浆施工现场,广西某高速公路高聚物注浆施工现场,1.高速公路快速维修高聚物注浆技术主要特点,快速：施工快捷，不需养生，大幅度节省工期，减少对 交通的干扰。耐久：根治病害。采用高聚物注浆技术，一次注浆，多 层修复，即基层与底基层、底基层与路基之间 脱空、开裂、松散和唧泥病害均被处治。经济：维修具有针对性，节省维修经费。环保：避免了开挖维修造成的资源浪费和环境污染。,五、总结,2.高聚物注浆技术的发展,桥头搭板的处治隧道脱空与渗漏处治堤防大坝防渗加固,82,桥头搭板沉陷防治高聚物注浆技术,板底注浆法梁底注浆法,83,注浆前沉陷3cm,注浆后抬平,工程应用,84,隧道病害处治高聚物注浆技术 隧道底板脱空高聚物注浆快速维修技术,85,隧道渗漏高聚物注浆处治技术 开发了高聚物自膨胀止浆塞封孔和反压注浆复合技术，解决了高水压、大流量渗漏处治关键技术难题,86,注浆前渗漏水严重,注浆后有效封堵渗漏水,野三关隧道渗漏水现场,高聚物注浆,
