水泥混凝土路面舊路改造方法探究

劉瑜龍

(山西省陽(yáng)城縣交通運(yùn)輸局，山西晉城 048100)

1 水泥混凝土路面病害產(chǎn)生原因綜述

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，水泥混凝土路面在山西省農(nóng)村公路中得到了廣泛應(yīng)用，特別是“村村通水泥路”工程的實(shí)施，為我省農(nóng)村公路的發(fā)展起到了極大的促進(jìn)作用。以陽(yáng)城縣為例，至2013年年底，全縣公路通車?yán)锍? 141 km中，水泥混凝土路面已達(dá)到1 610 km，占全部公路通車?yán)锍痰?5.2%。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和車流量的持續(xù)增加，目前許多路面由于建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高、承載能力低、使用年限長(zhǎng)等原因，加之重載車輛多、地基處理不當(dāng)?shù)纫蛩赜绊?，路面破損、通行能力下降等情況已開始逐漸顯現(xiàn)，如何對(duì)水泥路面的舊路進(jìn)行改造，已成為一個(gè)重要課題。

水泥混凝土路面因長(zhǎng)期暴露于大氣中，氣溫周期性變化對(duì)路面影響最為顯著，舊水泥混凝土路面板由此發(fā)生縮脹，并產(chǎn)生溫度應(yīng)力。舊水泥混凝土路面的應(yīng)力在接縫處不連續(xù)，所以舊路面要承受其所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，特別是冬季氣溫較低時(shí)，水泥混凝土路面容易因接縫對(duì)應(yīng)處的應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)生開裂，形成溫度型反射裂縫，從而加劇路面破損。水泥混凝土路面自身的脆性性質(zhì)和體積敏感性，導(dǎo)致這種路面需設(shè)置各種接縫，所以其破損后進(jìn)行修復(fù)相對(duì)困難。破損后的水泥混凝土路面不但影響了行車車速，降低了通行能力，更對(duì)行車安全帶來(lái)了很大隱患。

舊水泥路的改造主要是利用不同的技術(shù)和處理方法，使舊水泥路面的病害不再反映到改造后的路面上，確保作為基層的穩(wěn)定性，并有較高的可利用強(qiáng)度。

2 水泥混凝土路面舊路改造方法簡(jiǎn)述

當(dāng)前對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行改造，主要方法是在舊水泥混凝土路加鋪新的瀝青路面，這種方法比較簡(jiǎn)單有效，目前被普遍用于各種技術(shù)等級(jí)的水泥混凝土路面改造，特別是在低等級(jí)的農(nóng)村公路中應(yīng)用更為多見。這種改造方法，常常帶來(lái)的問(wèn)題是:受舊水泥面板因溫度、濕度變化產(chǎn)生的變形以及翹曲應(yīng)力影響，導(dǎo)致瀝青面層很容易發(fā)生裂縫，使用壽命大大降低，影響了改造效果，造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。

為解決上述問(wèn)題，需要對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行處治后，再鋪裝瀝青路面，常見的處治方法有三種:打裂壓穩(wěn)技術(shù)、碎石化技術(shù)和沖擊壓實(shí)技術(shù)。下面對(duì)三種方法分別進(jìn)行闡述。

2.1 打裂壓穩(wěn)技術(shù)

打裂壓穩(wěn)技術(shù)就是首先把舊水泥混凝土路面進(jìn)行破碎，破碎后的尺寸一般在20 cm～30 cm左右大小，然后反復(fù)進(jìn)行碾壓，各小板塊在相互嵌擠的作用下形成緊密的穩(wěn)定層，將其作為基層或底基層，從而避免了在瀝青面層上產(chǎn)生反射裂縫。

采用打裂壓穩(wěn)技術(shù)來(lái)處治舊水泥路面，主要有三種類型:破裂穩(wěn)固、紋裂穩(wěn)固和舊板破碎穩(wěn)固。這三種類型的選擇，是依據(jù)舊路面病害的類別和損害程序來(lái)確定的。破裂穩(wěn)固適用的情形為:舊水泥面板脫空、板塊松動(dòng)明顯;有較多的橫向、縱向裂縫，有唧泥、錯(cuò)臺(tái)等病害;不均勻沉降較為明顯或原路基壓實(shí)度不足。紋裂穩(wěn)固適用的情形為:舊水泥面板支撐較穩(wěn)，存在需灑水才能辨識(shí)的較小較細(xì)裂縫。舊板破碎穩(wěn)固適用的情形為:舊水泥面板破碎嚴(yán)重，路面和基層的病害嚴(yán)重，已達(dá)不到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。

打裂壓穩(wěn)技術(shù)是根據(jù)水泥混凝土路面屬于脆性材料的特性，采用門式破碎機(jī)的破碎錘進(jìn)行沖擊，將舊水泥面板破碎成合適的小板塊，然后用輪胎式壓路機(jī)進(jìn)行壓穩(wěn)，使小板塊移動(dòng)直至與基層緊密結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)層，作為基層或底基層，然后在其上再鋪裝瀝青混凝土面層，達(dá)到舊水泥路面的整治目的。

打裂壓穩(wěn)技術(shù)在施工時(shí)，應(yīng)先作試驗(yàn)段，調(diào)整破碎錘的提升高度和錘頭間距這兩個(gè)參數(shù)來(lái)選擇符合要求的施工工藝，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)主要有打裂塊度、沉降量和彎沉。

2.2 碎石化技術(shù)

碎石化技術(shù)是先把混凝土面板進(jìn)行破碎，破碎后的混凝土塊上表面不得大于8 cm，底面不得大于40 cm，然后用Z型壓路機(jī)進(jìn)一步破碎，鋪撒透層乳化瀝青，用光輪壓路機(jī)靜壓后，重新鋪裝熱拌瀝青罩面或水泥混凝土路面。

碎石化技術(shù)使用的施工機(jī)械主要有多錘頭破碎機(jī)、專用的Z型振動(dòng)壓路機(jī)和光輪壓路機(jī)等。在施工時(shí)，同樣需要先作試驗(yàn)段，確定破碎機(jī)的錘頭高度、頻率、工作速度等指標(biāo)后，方可開始正式施工。各項(xiàng)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)主要有破碎率和破碎尺寸。

舊水泥面板在重力沖擊作用下能夠消除板底脫空，且破碎后的混凝土塊粒徑從上到下逐漸增大，相互之間緊密咬合嵌擠，有效強(qiáng)化路基，經(jīng)撒布透層瀝青穩(wěn)定后，形成了類似于瀝青碎石基層的柔性基層，具有強(qiáng)度高、密度高的特點(diǎn)，為加鋪層提供很高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，同時(shí)可以有效地解決反射裂縫對(duì)瀝青面層的危害，延長(zhǎng)了路面的使用年限。

2.3 沖擊壓實(shí)技術(shù)

一般情況下，舊水泥混凝土路面的頂面彎沉值都比較小，損壞情況嚴(yán)重的路段，板底脫空通常較為嚴(yán)重，斷板比較多的地段彎沉值就比較大，并且彎沉大的測(cè)點(diǎn)比較多，對(duì)這種情況，利用沖擊壓實(shí)技術(shù)最為適宜。

沖擊壓路機(jī)是一種最適合對(duì)舊水泥面板進(jìn)行處理的壓實(shí)機(jī)械，主要利用三邊形或五邊形“輪子”來(lái)產(chǎn)生集中的沖擊能量，從而破碎舊水泥面板、壓實(shí)穩(wěn)定混凝土塊，形成穩(wěn)定堅(jiān)固的材料層。沖擊壓實(shí)機(jī)可采用牽引式或自行式。主要作業(yè)方式是沖擊和滾動(dòng)的復(fù)合行為，主要控制指標(biāo)為沖擊壓路機(jī)的碾壓速度、壓實(shí)深度和結(jié)構(gòu)層厚度。其作業(yè)原理可以采用以下公式表示:

其中，E為勢(shì)能;m為沖擊壓實(shí)機(jī)的總質(zhì)量;h為沖擊壓實(shí)機(jī)內(nèi)外半徑差值。

對(duì)比沖擊壓路機(jī)和一般壓路機(jī)的性能，可得出表1。

表1 沖擊壓實(shí)機(jī)與普通壓路機(jī)性能對(duì)比表

由表1中數(shù)據(jù)可見，沖擊壓路機(jī)的能力是普通壓路機(jī)能力的五六倍。選擇7 km/h～9 km/h的速度進(jìn)行沖壓，效果較好。但這要求控制在標(biāo)示的作業(yè)區(qū)內(nèi)進(jìn)行施工，根據(jù)情況進(jìn)行選擇套壓或者是單道壓實(shí)，以防止有錯(cuò)壓和漏壓等情況出現(xiàn)。在沖壓過(guò)程中應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)觀察沿線建筑物和構(gòu)造物，以防止出現(xiàn)突發(fā)的破壞現(xiàn)象。沖壓過(guò)程中如遇下雨，則應(yīng)該停止作業(yè)并做好作業(yè)區(qū)的遮蓋工作，防止雨水滲入路床等。沖壓結(jié)束后，后續(xù)施工應(yīng)立即跟上，可加鋪水泥穩(wěn)定碎石基層等，從而防止雨水滲入。

3 水泥混凝土路面舊路改造方法的對(duì)比

針對(duì)打裂壓穩(wěn)、碎石化和沖擊壓實(shí)這三種舊水泥混凝土路面的處治技術(shù)，具有各自不同的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合不同的情況來(lái)選用。

打裂壓穩(wěn)技術(shù)的適用范圍較廣，可以通過(guò)調(diào)整破碎錘的高度和錘頭間距，在舊水泥面板病害或損壞程度不同的情況下均可以采用，能夠有效地利用原路面結(jié)構(gòu)層，施工期間可以不中斷交通，工作效率高，便于環(huán)境保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是破碎的尺寸不易控制，在臨近橋涵或其他構(gòu)造物時(shí)使用受限，在處理因滲水等原因引起的病害時(shí)，需進(jìn)行路基換填處理。

碎石化技術(shù)是目前解決反射裂縫問(wèn)題的較為有效的辦法。而且操作簡(jiǎn)便，施工周期短，綜合造價(jià)低。使用碎石化技術(shù)，破碎后的路面可直接用作基層或底基層，再鋪新的面層，是舊水泥路面翻新改造的好辦法。此種碎石化的優(yōu)勢(shì)在于不必把破損的水泥面板進(jìn)行打碎搬走，從而節(jié)約了部分路基材料和運(yùn)輸?shù)某杀?，提高了工程的進(jìn)度，也解決了包括丟棄水泥碎塊等垃圾的產(chǎn)生環(huán)保問(wèn)題。但在施工時(shí)需要對(duì)道路進(jìn)行封閉管理。

沖擊壓實(shí)技術(shù)不僅可用于處治舊水泥混凝土路面，而且可以處理填石路基，加固軟弱路基，進(jìn)一步提高路基整體強(qiáng)度，減少路基工可沉降，適用于路基病害比較嚴(yán)重，特別是因路基軟弱引起的舊水泥路面損壞的情況。

由此可見，三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)際工作中采取哪種方法，主要應(yīng)結(jié)合水泥路面損害的實(shí)際情況，采取經(jīng)濟(jì)有效的方式方法進(jìn)行處理，以達(dá)到節(jié)約資源，更加有效的進(jìn)行舊水泥混凝土路改造的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和水泥混凝土路面的使用年限增長(zhǎng)，大量農(nóng)村公路的舊水泥混凝土路面，都需要逐漸進(jìn)行改造。因此，本著充分利用舊水泥路面的原則，區(qū)別不同的舊路損壞情況和各方面條件，分析研究各種處治技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，科學(xué)合理地采用一種或者多種處治技術(shù)進(jìn)行舊路改造，不僅有利于節(jié)約土地資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，節(jié)約建設(shè)成本，還可以持續(xù)發(fā)揮公路的使用期限，取得良好的社會(huì)效益。

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［2］諶潤(rùn)水，胡釗芳，帥長(zhǎng)斌.公路舊橋加固技術(shù)與實(shí)例［M］.北京:人民交通出版社，2010.

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