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路面脱空检测设备开发与路面非开挖式结构加固技术研究

时间:2017-11-08     来源:厅成果处     字体显示:        阅读:{{ pvCount }}次

  一、课题来源与背景 

  本项目是福建省交通运输厅于2013年批准的福建省交通科技发展项目。 

  水泥路面的设计年限通常为20~30年,但实际运营中早期损坏比较普遍,而且往往是从基层、垫层(底基层)的脱空、沉陷开始发展而来的,如果我们能根据“防重于治”的原则,尽早针对板块唧泥、沉陷、脱空采取有效的预防性养护措施,充实、加固板底,加强基础整体强度,使车辆荷载均匀传递,就可延长水泥混凝土路面的使用寿命。由于目前没有快速、准确、有效的路面板底脱空检测设备,造成未能及时发现板下存在的脱空,或是即使发现脱空,也无法对其脱空程度、尺寸、位置等进行综合评价,而一旦板块发生严重唧浆、错台或沉陷时,通常板块已经开裂,从而达不到预防性养护的目的。目前旧路面出现开裂、沉陷、坑槽等病害后,局部位置通常采用开挖式修复方式,即全部挖除面层和基层,对路基进行处治修复后新建路面,或者对面层和基层就地再生或现场再生后直接加铺路面结构层,旧路路面病害是否得到彻底处治,很少引起重视或关注,造成养护或改造工程的工程量大、维修费用高,修复时间长、对交通影响大,而未能取得路面使用寿命长的目的。 

  二、研究目的与意义 

  该项目主要针对水泥路面脱空检测识别和水泥路面脱空处治与沥青路面结构补强与病害处治养护这两个方面存在的问题进行研究。本项目从结构、信号、机械、计算机软件和硬件等途径,开发连续敲击式水泥路面脱空智能检测设备,以期达到水泥路面脱空检测实现快速、准确、完整的目的,通过现场测试,完善其功能并制定相应的路面脱空检测标准;研发适合路面结构补强的地聚合物注浆材料、注浆设备、注浆工法,注浆工艺控制以及路面结构补强后的检测验收指南,实现路面非开挖式结构补强和病害处治。为福建省加铺改建技术的顺利实施提供理论、技术与材料保障,无疑具有重要的实践意义。基于以上技术需求,2014年福建省公路管理局联合西安长大公路养护技术有限公司,以福建省地区多条改建公路工程为实践依托,从水泥路面(板底脱空机理分析、脱空检测现状及评价、脱空智能检测仪现场测试与仪器研发、智能脱空检测及脱空评定标准)、地聚合物注浆材料配制、性能测试与研制、智能注浆设备研发、路面拱起测定仪研发、工程实践应用,开展路面脱空检测设备开发与路面非开挖式结构加固技术研究。系统了开展设备、材料、施工、工程与实施四大领域研究和技术攻关,形成了大量的科技成果。 

  三、主要论点与论据 

  通过总结近些年来福建省道路改造工程实践的经验,可以看到,目前没有快速、准确、有效的路面板底脱空检测设备与脱空评价标准;道路出现病害后,通常采用开挖式修复方式旧路,造成养护或改造工程的工程量大、维修费用高,修复时间长、对交通影响大,而未能取得路面使用寿命长的目的。因此,福建省道路改造工程表现的迫切技术需求主要有:1.水泥路面脱空检测设备与评定标准;2.注浆材料、设备;3.施工关键技术的工艺与质量控制方法4.人员培训与技术宣贯。 

  四、创见与创新 

  本项目的主要技术内容和创新点主要体现在以下方面: 

  1)研发出具有自主知识产权的水泥混凝土路面螺杆提升落球击振智能脱空检测仪器。并开发了相应的数据处理软件,制定相关的仪器设备、检测、施工工艺与脱空判别技术标准。 

  2)自主研制开发出DJZ型单液地聚合物注浆料和CD-1型双液地聚合物料,该地聚合物最大的优点在于:浆液流动性好,易于注浆;凝固时间短,交通干扰小(施工结束后2~4小时即可开放交通);抗折强度高,路面加固效果明显;激化软泥中的惰性材料,固化唧泥材料。  

  3)研制出了路面地聚合物智能注浆整车设备,同时具有钻孔、注浆、清洗等主要功能,实现浆液稠度、浆液流量、注浆压力的可控性,并且兼具数据传输功能。 

  4)研发出了路面拱起测定仪,在检测到路面病害深度后,可确定出钻孔深度;注浆质量以注浆压力、路面拱起与注浆量三个指标控制。 

  5)在研究应用的基础上,整理出版论文,专利。 

  五、社会经济效益 

在课题开展期间指导了大量各种类型的工程实践,解决了大量福建省出现的技术难题,并向全省相关技术人员进行了广泛的技术宣贯和技术交流,累积举办人员培训与技术宣贯5次,参与技术培训人员达500余人,为福建省培训了大量的相关技术人员。通过项目研究,发表了多篇高水平科技论文、8项专利等成果。采用水泥路面智能脱空检测设备检测费用40元/板块,与FWD的检测费用为50元/板块相比,与贝克曼梁检测费用为60元/板块,可分别降低检测费用20%、33.3%。地聚合物注浆加固路面结构,工程造价大约为传统开挖式结构加固的30%~50%,若以福建省每年需要路面加固的面积为100万平方计算,则每年可节约工程费用大约2个亿左右。

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