舊水泥混凝土路面打裂壓穩技術淺析

李榮華

（上海市政工程設計研究總院集團佛山斯美設計院有限公司，廣東 佛山 528200）

舊水泥混凝土路面打裂壓穩技術淺析

李榮華

（上海市政工程設計研究總院集團佛山斯美設計院有限公司，廣東 佛山 528200）

簡要介紹了舊水泥混凝土路面打裂壓穩技術的產生背景、原理、要求、工藝、質量控制等內容，有關經驗可供相關專業人員參考。

舊水泥混凝土；打裂壓穩；路面再利用

1 水泥混凝土路面再利用的背景[1,2]

與瀝青混凝土路面相比，水泥混凝土路面有許多優點，如承載能力強、彎拉強度高、疲勞壽命長、材料來源廣泛、建成初期養護管理費用較低等。但同時也存在缺點，主要是后期修復難度大、成本高、時間長、效果不好。尤其是在現實情況下，重型車輛越來越多，而水泥混凝土路面結構形式對重載超載的高度敏感，使用壽命急劇縮短，養護費用增長快速。當水泥混凝土路面出現病害后，往往發展迅速，在短短兩三年內病害成倍增長，很快便使整個路段的使用性能不滿足行車的要求。

目前，一方面由于重型車的影響，水泥混凝土路面出現了較多病害；另一方面，修建于早期的水泥混凝土路面到了使用壽命，也出現了破損嚴重的問題，大量水泥混凝土路面面臨改建問題。如何對舊水泥混凝土路面進行經濟、迅速、有效的維修或改建，是目前必須解決的問題。水泥混凝土路面病害比較嚴重，當修補無效的時候，傳統方法是將舊水泥混凝土路面挖除，重新設計和修建新的路面。挖除的舊水泥混凝土板廢棄后，造成資源浪費和環境污染，成本也較高，社會反響也比較強烈。

近些年，隨著一些新型設備和關鍵技術的發展，舊水泥混凝土路面利用出現了一些好的方法。在保證工程質量的同時，大大降低了工程造價，節約了資源，解決了水泥混凝土廢棄垃圾污染環境的問題，甚至一些民用建筑的垃圾經過適當處理，都可以作為道路建設的優良材料，在取得經濟效益的同時，也取得了很好的社會效益。

舊水泥混凝土路面利用方法分為再生利用和回收再生利用。

再生利用的方法有水泥混凝土路面碎石化技術、水泥混凝土路面沖擊壓實技術和水泥混凝土路面打裂壓穩技術。回收再生利用主要是指將舊水泥混凝土塊填入專用破碎機如顎式破碎機破碎成一定粒徑的碎石，如作為水泥穩定碎石材料進行利用，或作為片石、漿砌利用。

原路利用主要是指利用舊水泥混凝土路面作為基層，在上面加鋪其他結構層的方法，主要有“白+黑”和“白+白”。

本文主要介紹水泥混凝土路面打裂壓穩技術的一些方法。

2 打裂壓穩技術國內外研究概況

20世界80年代，打裂壓穩施工工藝開始在國外應用，在美國是一種普遍采用的水泥路面破碎技術。英國最早研究和開發該項技術的是運輸實驗中心，美國運輸研究委員會在20世紀80年代進行了總結，發表了許多相關論文，各州也制定了相關的施工規程。打裂的斷片面積要求在0.4～0.6m2，在打裂作業時嚴禁將路面和基層震碎。

為把損壞的面板打裂，人們制造出了各種機器設備。早期是利用裝在挖掘機臂架上的液壓破碎鎬進行打裂，其施工速度和效果難以適應大面積工程的要求。在實際施工作業中，一般采用門板式破碎機打裂壓穩舊混凝土路面。

理論上的分析研究和實際施工情況都表明，沖擊壓路機的打裂—壓穩，與門板式打裂機和常規壓路機聯合作業施工的效果近似。打裂壓穩工藝可以延緩加鋪瀝青混凝土面層反射裂縫的出現，并充分利用原有路面的強度，降低工程成本。且施工速度快，節省資金，保護環境。該技術可以使使用壽命延長8 a以上。

3 板式打裂壓穩設備

打裂壓穩技術主要設備是門板式打裂機（見圖1）和壓穩設備25 t膠輪壓路機。該技術具有破碎顆粒大，生產效率高，施工速度快、節約路面改造費用及環境保護的特點。同時也可以通過調試門板式破碎機落錘的高度，進一步破碎水泥混凝土路面，滿足徹底清除路面的要求。

圖1 門板式打裂機

4 原理討論

打裂同樣是一個能量轉換的過程，門板式重錘通過自行式設備提升，然后自由下落，與路面接觸，將舊水泥混凝土路面打裂成表面具有規則裂縫的整體，而又不損壞基層。接著用輪胎壓路機碾壓使破裂的板塊穩定。被打裂的舊水泥混凝土板的裂縫并不是縱向垂直的，而是帶有一定不規則的傾斜角度。因此，打裂后的舊水泥混凝土塊相互嵌擠在一起，形成強度。由于打裂后塊度較原水泥板小很多，通過重型壓路機的碾壓，使塊體與基層也能有效地嵌擠在一起，消除了原路脫空的影響，恢復了基層對水泥混凝土板的支承作用。在減少反射裂縫的同時，也更加有利于基層或底基層承載能力的提高。由于破碎塊較碎石化和沖壓技術后的塊度較大，還存在一定的結構性能和荷載傳遞能力，打裂壓穩后的頂面回彈模量較碎石化和沖壓技術要高，有利于減薄加鋪層結構，降低工程造價。

5 原路技術狀況要求

打裂壓穩后的舊水泥混凝土路面一般用于道路的基層和底基層，國外多用于基層，因此對原路技術狀況的要求比碎石化工藝和沖壓工藝更高一些。用作基層時建議如下：

（1）原路面基層基本無松散，具有較好的整體性，以保證路面打裂后，其頂面回彈模量不小于3 000 MPa。建議原路面總厚度不小于55 cm，路面基層為水泥穩定碎石或二灰碎石結構。

（2）路面病害PCI應處于70%～80%。

（3）路面脫空率小于30%。

（4）路面層彎沉基本小于45（0.01 mm），符合要求的測點大于70%。

6 施工工藝

（1）調查路線上隱藏的構造物，對于埋深小于1.5 m的，在水平方向安全距離的起點和終點進行標注。調查沿線建筑物距路緣石的距離，對于水平距離小于10 m的建筑物，在水平方向安全距離的起點和終點進行標注。對埋深在0.5～1.5 m的構造物的路段可適當降低落錘高度，降低破碎強度；對于小于0.5 m和橋涵上面則禁止破碎，采用其他方法處理，特別要注意對橋臺后搭板的保護。對于水平距離小于10 m的建筑物應適當降低落錘高度或在路側開挖邊溝等措施，減少對建筑物的影響。

（2）進行交通管制。

（3）清潔路面。

（4）在正式開始施工之前，應通過100 m單車道的試驗段確定適合本項目的破裂程序。主要是確定門板的提升高度和打裂間距。試驗中首先選擇有代表性的路段，通過調整門板高度和間距觀察破碎的效果，符合要求的打裂程度和頂面回彈模量的對應的參數就是實驗的結果，可以指導施工。

在門板高度一定的情況下，破碎后路面的回彈模量隨著打裂間距的增大而增大，間距越大，破壞力就越小，板的整體性就越強。在打裂間距一定的情況下，破碎后路面的回彈模量隨著門板高度的增大而減小。同理分析，門板提升得越高，對板體的破壞作用就越強，整體性就越差，破碎后板體的模量隨之降低。在門板打裂間距一定的情況下，打裂后路面的模量變異系數隨著打裂高度的增加先減小后增大；同樣，在打裂高度一定的條件下，變異系數隨著打裂間距的增加也是先減少后增大，說明變異系數與打裂的均勻性有密切關系。打裂高度控制在115～125 cm，打裂間距控制在35～45 cm。具體施工參數的選擇要通過試驗段確定。

在確定破裂程序滿足要求后，應確定壓穩程序，一般壓穩遍數為3～5遍。控制標準：在按確定程序施工的試驗路段，每25 m取一點，在破裂完成后對這些點進行水準測量，并在每壓穩1遍時測量每點的沉降量變化，如果每次壓穩后最大沉降變化量小于5 mm，則認為壓穩施工達到要求。任何情況下壓穩次數不得小于兩遍。壓實速度不應超過4.8 km/h。

（5）破裂和壓穩施工在確定破裂和壓穩程序后，應嚴格按確定程序施工。操作人員可以根據路面的具體情況進行設備的細微調整，以滿足破裂要求。

（6）清掃。在混凝土路面破裂后，應清除表面所有的松散、破碎的混凝土，塵土和外來物。

（7）挖補。如果原有混凝土路面局部在施工中發現已不穩定或暴露出了軟弱或損壞基層，應清除不穩定路面板和軟弱基層，并全深度用適宜材料填充壓實。

（8）清縫和封縫。在布灑粘層油前，應清除接縫中的松散料。如果接縫寬度較大應采用許可的封縫料進行封縫。

（9）撒布粘層油。在瀝青面層施工以前在混凝土路面表面撒布瀝青粘層油，數量為0.2～0.5 L/m2，如有必要，可以改變材料類型和撒布量以保證混凝土路面和瀝青面層的結合。

（10）HMA罩面。破裂壓穩技術要求的最小厚度為8 cm。

（11）排水邊溝。在以下情況下必須設置排水邊溝：豎曲線底部、原路面翻漿處、平曲線超高低側和所有存在排水問題的地段。

施工現場照片見圖2。

圖2 施工工藝

7 質量控制

（1）破裂程度要求

一般水泥混凝土路面破裂效果應使75%以上的路面不規則開裂相鄰裂縫圍成的面積為0.4～0.6m2。鋼筋混凝土路面的破裂程度應達到使80%的破碎板的尺寸小于50 cm，且最大不超過60 cm。

打裂尺寸的檢查：需要在打裂路面一定范圍內均勻灑水后施工，可以看到有氣泡產生，水消失后應可看見清晰的裂縫痕跡，并由此鑒定開裂的程度是否滿足要求。也可以通過現場取芯的方法確定開裂的程度和深度。

（2）頂面回彈模量

打裂后的路面回彈模量與打裂前比較意義不大，主要是強度變異系數更有價值。由于打裂壓穩后，破碎塊得到了基層更好的支撐，其回彈模量變異系數均小于打裂前。

經過試驗和施工經驗，取頂面回彈模量標準值為300 MPa。小于標準值的路段的路基應進行相應處理。

8 效益分析

打裂壓穩后舊水泥混凝土路面用做底基層時，在成本、資源、能源、交通影響等方面的效益較好。當作為基層時，其經濟效益和社會效益更加顯著。

[1]李昌鑄.水泥混凝土路面再生利用關鍵技術[M].北京:人民交通出版社,2009.

[2]杜艷偉,王江帥.低碳公路建設技術[M].北京:科學出版社,2013.

U416.2

B

1009-7716（2017）08-0162-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.08.050

2017-04-17

李榮華（1983-），男，黑龍江綏化人，工程師，從事道路設計工作。