舊水泥混凝土路面改造施工技術方案探討

姜春光

（中冶東方工程技術有限公司包頭鋼鐵設計研究院，內蒙古 包頭014040）

1 工程概況

某城市道路路段為二級公路，路基寬12m，路面寬9m，長15.42km。為水泥混凝土路面，建設通車已經11 年，僅進行過常規養護，一直未作大修改造。 由于近年來經濟和旅游業的不斷發展，加之近年來國家對煤炭資源的需求日益加大，隨之交通量日益上升，道路現狀每況愈下，病害面積連年遞增，路面破損狀況嚴重，公路的服務水平明顯下降，已不能滿足安全行車的需要。 該段舊水泥混凝土路面損壞狀況評價等級為次，且舊水泥混凝土路面的斷板率等級水平為差級水平。

2 改造施工方案設計

根據調查評定等級結果以及加鋪層選用原則，舊水泥混凝土路面加鋪層選用分離式瀝青加鋪層。 初步改造方案是：在加鋪前對舊水泥混凝土路面進行破碎和壓實穩定處理，用做新建路面的基層，同時為了減少舊路面板對新加鋪層的影響，減少反射裂縫的發生，在經過破碎和壓穩處理的路面上利用瀝青混合料填補所有裂縫、 接縫和不平處，做一層整平層，最后鋪筑瀝青加鋪層。

（1）改造道路的上面層采用AC-16 型，下面層采用AC-20 型來加鋪原舊水泥混凝土路面。按照路面設計及施工規范進行瀝青混合料的材料配合比設計。

（2）改造道路采用110 號石油瀝青，通過試驗最終確定上面層AC-16 瀝青混合料所使用油石比最佳用量為5.2%， 根據油石比最終確定瀝青混合料的相對密度為2.400g/cm3，孔隙率4.4%，穩定度9.04kN，實測密度2.434g/m3，飽和度70.1%，流值2.3(mm），礦料間隙率15.0%。

（3）通過試驗最終確定下面層AC-20 瀝青混合料所使用油石比最佳用量為4.9%， 根據以上油石比最終確定瀝青混合料的相對密度為2.416g/cm3， 孔隙率4.7%， 穩定度8.24kN， 飽和度67.5%， 流值2.52(mm），礦料間隙率14.4%。

（4）應力吸收層配合比試驗是通過壓實試驗法確定瀝青混合料的體積性能，從而確定混合料的最佳用油量。由相關試驗結果可知，混合料的最佳用油量為9.1%， 最佳拌合溫度為170°C， 最佳壓實溫度為165℃。 將得到的最佳用油量結果應用到疲勞試驗和穩定度試驗中，由此確定生產中的配合比，控制生產質量，以達到減少反射裂縫的目的。

3 舊水泥混凝土路面改造施工技術

3.1 舊水泥混凝土路面打裂壓穩施工

為了盡量減少原板塊對上面層的反射裂縫、簡化施工程序、加快施工進度，對原混凝土路面板塊采取打裂處理。

3.1.1 施工準備

1）打裂施工前，對確定的施工路段進行交通管制。

2）打裂壓穩前要認真檢查打裂機械的各部件及測量控制部件，確保安全、無故障、無偏差運行。

3）技術人員要提前用紅油漆等標記材料對施工路段的構造物，如橋梁涵洞、通訊電纜等進行標記，確定需要進行破裂穩固的區域，并對其進行初始高程測量。

4）在打裂之前對打裂路段進行清掃，清除原路面上所有的填縫材料。

3.1.2 打裂壓穩施工工藝

門式打裂機采用回轉錯輪法施工，具體施工過程是：

1）打裂壓實機以施工路段一側為起點，運行至該側終點時調轉車頭，沿施工路段中線碾壓返回至起點，再次調轉車頭，將壓實機的外側壓實輪置于第一次沖壓時的兩條輪跡之間，碾壓至路段的終點，按照這種錯輪碾壓的方式逐步從路基一側推至另一側，當整個路面板均被碾壓一遍時記為一遍。

2）經過門式打裂機處理后的水泥混凝土路面板上存在大量裂縫，如果后續工序無法跟進時，務必要做好路面的防水工作，可采用的方法包括灑鋪乳化瀝青和撒布石屑，但這兩種防水措施的作用是十分有限的，并不能完全保證在下個工序開展前路面的均對穩定，所以還是應做好施工組織，保證工序的緊密銜接以實現路面的良好防水。 對于路面板破損嚴重或板下路基已出現彈簧現象的路段，首先要對該路段進行開挖換填處理，才可進行瀝青加鋪層的攤鋪工作。

3）在進行加鋪層攤鋪前，一定要做好工作面的清掃工作，避免出現雜質混入，出現應力集中現象。

4）施工中一定要對構造物避讓。 為保證周圍構造物的安全，要根據構造物的情況，采取必要的減震措施，確定安全的避讓距離。一般來說，避讓距離不能小于30m。不能對橋梁打裂施工，不能打裂基礎埋深小于2m 的涵洞，以免對涵洞造成損壞。 不能對橋梁打裂施工。

5）鄰近交叉口的地方及橋頭兩側30m 范圍內因考慮門板式打裂機的沖擊力，對以上段落不予打裂，考慮在路面彎沉測量過程中所經村屯路段彎沉值在0-15（1/mm）之間，個別零星破碎板已做處理更換，橋頭兩側跳車都已更換了橋頭搭板，處理了路基。鑒于以上措施，對此段落進行采取加鋪玻纖土工格柵的措施來避免反射裂縫的發生。玻纖土工格柵鋪筑在舊路路面之上，保證其平整度良好。

3.1.3 打裂壓穩施工質量控制

1）打裂產生的舊路面板相鄰裂縫圍成的面積介于0.4-0.6m2之間，不規則開裂的面積在75%以上。

2）不能對原有路面產生過度破壞。要控制好錘頭下落的高度和間距，在破碎過程中，要控制好沖擊強度防止碎屑太多及舊面板位移過大。

3）打裂施工不能損傷周圍的構造物，同時還要保護好基層。

4）打裂壓穩后，舊水泥混凝土板破碎成水泥混凝土塊，有效地減少了舊水泥混凝土板收縮造成的新路面結構層的反射裂縫。破碎后的水泥混凝土塊能很好地為新路面面層提供足夠的支撐，該層一般直接用作新結構層的基層。

5）打裂壓穩后，舊水泥混凝土路面頂面回彈模量E0 一般都比打裂壓穩前有所降低，并且使方差降低，說明現場打裂壓穩后頂面強度更加均勻，絕大部分路面E0 值在300MPa 以上，個別路段由于原路基存在質量問題，E0 值較小。 在進行路面改造時，首先對存在問題的原路基進行處理。 因此， 路面典型結構設計時E0 取值確定為不小于300MPa，這也是打裂壓穩技術施工的質量控制和檢驗標準。

3.2 舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層施工

3.2.1 施工準備

在加鋪工程中，在鋪筑加鋪層前，與新建路面一樣，需要對瀝青混合料進行試拌及試鋪，并檢驗以下各項內容。

1）根據加鋪層瀝青路面的類型，匹配相應的施工機械、機械數量和組合方式。

2）提前對瀝青混合料的拌合站進行調試，在調試過程中確定拌合溫度、上料速度、時間和數量等工藝參數。

3）提前對瀝青混合料攤鋪機進行調試，通過試鋪確定攤鋪速度、溫度、寬度，攤鋪的松鋪系數和自動找平方式等參數和施工工藝，并結合舊路面的破損狀況和處理方式，確定加鋪層抗裂方法等。

4）按規范的方法驗證瀝青混合料配合比設計結果，提出生產配合比。

5）采用適合的方法確定瀝青混凝土面層的壓實標準密度。

6）根據施工機械的功率和人員的配置情況，制定合理的施工進度計劃表。

7）檢查材料及施工質量，作好記錄分析，對各項試驗內容出現的問題和解決措施進行經驗總結。

3.2.2 瀝青加鋪層施工工藝

1）瀝青混合料的拌和

瀝青混合料的拌合對瀝青混合料的質量具有重要影響，所以在拌合步驟應嚴格控制。首先，原材料要按照“粗集料和細集料應分開堆放和供料，不同料源的集料分開堆放”的原則堆放，以便于瀝青混合料配合比的質量控制。 水對于瀝青混合料的影響最大，所以在拌和前需將粗、細集料，包括礦粉，充分地烘干，以保證瀝青混合料的質量。

加鋪工程中瀝青混合料拌合時，主要參考普通重載交通瀝青混合料的拌合條件，集料溫度應比瀝青溫度高10-15℃，熱拌混合料成品在儲料倉儲存后，其溫度下降不應超過10℃，儲料倉的儲料時間不得超過72h。 溫度控制是瀝青混合料拌合的重要環節，不能讓混合料在拌合過程中發生老化、炭化及起泡現象，一旦發生以上現象應作為廢料處理。

要嚴格控制瀝青混合料成品質量，以滿足配合比的要求。 控制好進料的速度和原材料的比例，防止混合料過于松散。 用油量的多少和溫度高低也會影響混合料的質量，防止出現團結塊和混合料花白。 不滿足質量要求的混合料不能在工程上使用。

2）瀝青混合料的運輸

在本路段工程中， 瀝青混合料的運輸工具為大噸位的自卸式汽車。 為防止瀝青與車廂板粘結，在裝運前在車廂側板和底板涂抹一層洗滌劑水溶液，卸車后，車廂內必須清理干凈，不得有瀝青混合料或水溶液殘留。

控制好攤鋪機的各種參數，攤鋪機才會合理的速度下運行，攤鋪出來的瀝青混凝土質量才更好。在連續攤鋪過程中，運料車、攤鋪機和壓路機的配合很重要。運料車不能撞擊攤鋪機，攤鋪機不能過死剎車，以免造成攤鋪機的移動使新鋪層出現波紋。施工中運輸的速度要大于攤鋪速度，一輛運輸車在攤鋪時，有另外一輛車在等候，但最多等候車輛被控制不超過5 輛。

3）瀝青混合料的攤鋪

在攤鋪瀝青混合料攤鋪前， 首先采用大功率空壓機吹走表面雜物，保證表面潔凈。 在加鋪前，為防止攤鋪機上掛粘瀝青混合料，影響攤鋪效果，所以首先對熨平板提前加熱，在進行攤鋪工作?？紤]瀝青粘度、氣溫、攤鋪層厚度等，選擇瀝青混合料的攤鋪溫度為120℃±10℃。根據瀝青混合料的類型、施工機械和施工工藝等選擇瀝青混合料的松鋪系數為1.1，經過試鋪后，得出該溫度和系數均可用。

4）瀝青混合料的壓實及成型

試驗計算結果得出，本加鋪工程的加鋪方案是：5cm（AC-16）中粒式瀝青混凝土，6cm（AC-20）中粒式瀝青混凝土，在底部增設一層瀝砂應力吸收層。 按初壓、復壓、終壓三個階段壓實瀝青混合料。 碾壓速度太快，路面的平整度會不好，所以壓路機應低速碾壓以一定的頻率。

首先，初壓采用振動壓路機碾壓1 遍，碾壓時關閉振動。相鄰碾壓帶重疊1/3-1/2 輪寬；

其次，復壓時采用15t 以上的重型輪胎壓路機碾壓4-6 遍，直到達到壓實要求為止。 同樣，相鄰碾壓帶要保持1/3-1/2 的輪寬疊加。

最后，終壓采用振動壓路機，關閉振動模式，碾壓兩遍以上，檢查路面上午碾壓輪跡。

5）接縫

在本工程中，橫向施工接縫為主要工作縫，大部分工作縫為平接縫，上下兩層的橫向施工接縫保持1.5m 的間隔。為保證橫向接縫的平順，避免雜物掉落其中影響工作性能，采用雙輪壓路機對橫向接縫進行碾壓，碾壓寬度為15cm。 然后以每15cm 的速度向新鋪的混合料推進，直至壓路機全部置于新鋪層上為止，再改為縱向碾壓。

3.3 應力吸收層施工技術

3.3.1 應力吸收層施工準備

1）清掃破損的舊水泥混凝土路面，保證路面的縫隙內無雜質；

2）裂縫的寬度和深度大于2cm 的地方必須修補；

3）相鄰板間的彎沉差大于0.06mm，需要灌漿處理；

4）板底脫空嚴重時，要及時更換水泥板。

3.3.2 應力吸收層施工工藝及質量控制

1）應力吸收層混合料拌和前準備工作

施工前應將混合料拌和機械進行全面檢查，以何證機械能夠連續穩定的運轉；根據混合料的類型確定應該準備的篩孔尺寸；準備好除塵器具。

2）應力吸收層混合料施工中配合比調整

將熱混合料在冷卻倉中冷卻，依據混合料的目標配合比，用水篩法進行試驗，并根試驗結果調整拌和機的工作狀態；根據篩分結果確定最佳用油量。

3.3.3 應力吸收層混合料的運輸

應力吸收層混合料的運輸工具為大噸位的自卸式汽車。在裝運前在車廂側板和底板涂抹一層洗滌劑水溶液防止粘結。 卸車后，車廂內必須清理干凈，不得有混合料殘留。在裝滿料的汽車頂面用帆布遮擋，起到保溫、防雨、防污染的作用。

3.3.4 應力吸收層混合料的攤鋪與碾壓

在攤鋪過程中，針對該路段舊水泥混凝土路面，采用兩臺攤鋪機進行攤鋪。 要嚴格控制攤鋪的速度和混合料的溫度，原有舊路面的施工縫和縱縫要與新混合料的接縫錯開至少30cm。 要用鋼輪壓路機進行碾壓成型。 碾壓要緊跟著攤鋪工作進行，防止熱量損失影響攤鋪壓實效果。

4 結語

在舊水泥混凝土面層上鋪設加鋪層，是一項可在較長時期內恢復或提高路面使用性能的經濟、有效的修復技術措施，也是目前對舊水泥混凝土路面進行改造的主要方式。目前在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青層以其工期短、對交通影響小、修復后路面服務性能好等諸多優點，被廣泛用于舊水泥混凝土路面的修復工程中。

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