基于探地雷達識別的非開挖注漿施工效果研究

梁嘉浩 LIANG Jia-hao

（黑龍江省公投中路交通科技有限公司，哈爾濱 150000）

0 引言

隨著使用時間的增加，公路瀝青路面的內部病害問題日益嚴重。由于半剛性基層無機結合料穩定材料本身的特性、實際施工時的施工工藝與施工溫度、行車荷載以及氣候等因素，使基層的材料性能與力學強度都大幅下降，進而導致瀝青路面出現裂縫、車轍、坑槽等病害，對行車安全性與舒適性造成極大影響[1]。所以要對半剛性基層進行養護處理，阻止病害的持續發展。

在養護施工中已廣泛采用探地雷達這種無損檢測的手段，其原理是不同物質的相對介電常數不同，導致探地雷達發射的電磁波遇到不同物質時的反射速度也不同，因此可以通過此種方式對半剛性基層進行雷達探測，以判斷瀝青路面內部病害情況。同時在現場進行雷達識別后，還可對圖像進行深度處理，更細致的判斷病害所在的位置，具有探測密度高、信息量大、工作效率高等優點[2]。采用探地雷達識別可對非開挖微創注漿施工工藝提供前期準備，針對病害位置制定合理的施工方案，并對注漿施工后的半剛性基層結構變化進行識別，真實客觀的對注漿施工效果進行評價[3]，對于處治半剛性基層病害具有重要意義。

1 研究背景

某高速公路工程為半剛性基層瀝青路面，原設計為一級公路，2008 年在建設期直接擴建為高速公路，于2010年正式交工通車，采用雙向四車道高速公路標準建設。由于通車時間較長，交通量總體呈逐年快速增長趨勢，導致該路段路面出現大量裂縫病害，因此需要針對該路段出現的裂縫病害采取合理的養護方式。

本研究首先采用施工設計圖與人工調研相結合的方式對封閉路段進行隨機考察，接著采用探地雷達設備對裂縫病害位置進行檢測，并對檢測位置進行取芯驗證。最終根據考察與調研結果，選取了該路段中3 公里長作為試驗路開展非開挖微創注漿施工（該路段橫向裂縫較多較寬，部分橫向裂縫貫穿半幅公路，層間脫空與基層松散問題非常嚴重。采用非開挖微創注漿施工技術可有效處治路面基層裂縫病害與路基松散脫空病害）。

2 試驗

2.1 前期準備

開展微創注漿施工前，采用人工考察與探地雷達識別的方式對路段進行路況病害檢測，來判斷路段是否可以采用非開挖微創注漿施工、于何位置開展非開挖微創注漿施工以及采用何種方案進行非開挖微創注漿施工。

采用人工的方式對路段病害進行隨機考察調研并進行觀察分析，裂縫情況如圖1 所示。

圖1 裂縫走勢圖

采用手持探地雷達與鉆取芯樣的方式對路段橫向裂縫進行檢測，檢測結果如圖2 和圖3 所示。

圖2 施工前探地雷達檢測識別圖

圖3 施工前取芯圖

經過人工調研、探地雷達識別以及取芯驗證檢測后，結合原路段結構層位設計，合理制定布孔方法，進而布置非開挖微創注漿施工方案。

2.2 布孔方法

注漿工藝利用注漿設備將混合漿液注入到路面基層中，起到粘接加固基層的目的。在實際應用中，由于打孔位置與打孔深度等因素導致注漿漿液無法注入到位，會出現漿液流向他處的情況，無法起到粘接面層與基層的作用，影響微創注漿施工效果，不利于處治公路基層病害，因此需要提出一種基層微創注漿的布孔方法。首先采用探地雷達對路段橫向裂縫進行識別與檢測，確定橫向裂縫的起點、走向、長度和終點；接下來根據該路段的結構信息，依據我司編制的發明專利《一種基層微創注漿的布孔方法》，確定施工路段的布孔參數。

具體的布孔方案為沿橫向裂縫走向自起點至終點采用“一”字型的深孔、淺孔交替分布形式，深孔的孔深d 深孔為35cm、淺孔的孔深d 淺孔為22cm、深孔的堵頭埋深為16cm、淺孔的堵頭埋深為8cm、深孔與淺孔的孔距為35cm。

2.3 非開挖微創注漿施工

在開展針對半剛性基層裂縫的微創注漿施工時，首先要確定布孔位置，然后開展鉆孔、清孔、檢查、預埋注漿堵頭、微創注漿施工、封孔、清掃路表等工作，施工工藝流程如圖4 所示。

圖4 非開挖微創注漿施工工藝流程圖

2.4 施工效果檢測

在微創注漿施工結束后，對注漿試驗路段進行探地雷達識別檢測與取芯驗證，如圖5 所示。

圖5 注漿施工前后探地雷達識別圖像對比圖

由圖分析微創注漿施工前與施工后的雷達圖像對比可知，mark 點（白線處）處于裂縫處，紅框內注漿前裂縫處及裂縫周邊隱形次生病害（松散、層間不良）信號較強；注漿后紅框內裂縫處及裂縫周邊隱形次生病害（松散、層間不良）信號明顯變弱，非開挖微創注漿對裂縫處及裂縫周邊隱形次生病害處置有一定的效果。

由圖6 可見，經過非開挖微創注漿施工后，芯樣中的裂縫空隙已經被固化后的漿液填充飽滿，結構松散處固結完整，脫空處受漿液的粘接作用粘接十分牢固，半剛性基層瀝青路面內部病害整體性修復效果顯著。注漿后路面平整度較好，小于等于5mm。

圖6 施工后芯樣圖

3 結論

①探地雷達應用于公路病害檢測，具有檢測速度快、識別精度高、檢測費用低等優點，可有效識別判斷道路病害的類型與層位。

②經過探地雷達的檢測與識別，可對該路段的橫向裂縫有清晰地認知，從而對制定微創注漿施工中的布孔方案具有指導性作用，合理布孔。

③通過對比分析注漿施工前后的雷達圖像，并結合取芯驗證的方式，可以得到微創注漿施工效果優異的結論，裂縫處及隱形病害都被漿液填充飽滿，并粘接結構松散處。說明探地雷達的使用可對微創注漿施工做出較好的指導作用，并可在不破壞路面結構的情況下對注漿施工效果進行檢驗。

④基于探地雷達識別的微創注漿施工工藝可有效處治該路段的基層橫向裂縫病害，對以后開展相似路段的微創注漿施工養護方式具有借鑒意義。