淺析S260新合蚌路混凝土路面改建中使用沖擊碾壓技術的弊端

周恒星

1 沖擊碾壓技術的原理及特點

沖擊碾壓技術在混凝土路面改建中是常見的技術方式，但由于這種技術需要利用大功率壓路機連續碾壓路面路基，因此也存在一定的弊端。雖然沖擊碾壓技術在我國沿用的時間較晚，但在機具設備上已經發展成為多種形態，根據壓實輪邊數的不同劃分為不同類型，包括實體和可填兩種模式。沖擊碾壓主要由牽引車和壓實輪這兩個重要部分組成。本混凝土路面采用的是型號為5YT23型壓路機， 型號中的5表示五邊形，23表示沖擊勢能，其計算公式為：

式中：E—勢能（kJ）；

m—動力部件的質量（kg）；

g—重力加速度常數（9.81 m/s2）；

h—輪子外徑與內徑的差值（m），h=R-r。這種設備設備僅壓實輪自重就達到16 t，沖擊勢能為23 kJ，行走時沖擊力可達250 t。沖擊壓路機之所以自重大，還能具備如此高的沖擊力，主要是因為它動力來源范圍非常廣，總體來看，主要有三個層面：（1）沖擊輪中心位置積蓄并釋放的較高勢能；（2）沖擊能轉動過程中具備的較強動能；（3）沖擊輪在滾動過程中與地面摩擦形成的反向作用動力。由此不難看出沖擊作用的高低與壓實輪以及工作環境等因素息息相關。沖擊碾壓的工作原理從本質上來看非常明顯，利用機器自重行走對所建路面施加外力，改變路面各層結構，從而達到加固地面土層密實度以及破碎路面表層的效果。

2 沖擊碾壓施工質量控制

沖擊碾壓技術在我國的起步雖然較晚，但隨著多項工程的投入使用，已經積累了大量的經驗，因此，從本質上來看不屬于新工藝范疇。混凝土路面的破裂重建在實際工程中較為常見，沖擊碾壓技術的運用效果因為工程地質條件、結構設計，路段使用狀況等多種因素的不同而不同，因此對施工質量進行嚴格控制措施非常重要。施工中選取有代表性的路段清掃干凈，標注具有代表性的橫斷面點，進行各項參數如原始高程、彎沉值的測量，并做好原始記錄，路面沖壓試驗段高程測量布置圖如圖1所示。

沖擊壓路機行駛路線圖如圖2所示。沖擊過程中，對于質量的管理主要通過以下幾個方面進行管理：

（1）沖擊實驗多次，檢驗各項指標的測量準確度。（2）將待沖擊路面進行區域清掃，布置測量點位置，檢查沖擊路面的裂紋發展狀況和數量效果（以整塊面板為單位）。（3）第二次沖擊實驗次數較之于第一次明顯增多，一般為6～10遍，此后進行高程測量。（4）按照這種順序進行依次施工，直至累計沖壓遍數達到20次即可。一般來說，在沖擊次數達到第三第四次時，土壤基層的沉降值基本達到穩定，最后進行彎沉測量。根據實驗數據記錄，我們不難發現，當沖壓遍數在1～5遍時，首先出現縱向裂縫的是路面邊緣處，這是因為沖擊應力在結構層間水平方向上累計的效果。其他板上雖然出現裂縫且面積較大，但是相交而言，時間上有所延遲。沖擊遍數增加時，面板表層的裂縫明顯增多，路面開始下沉且幅度較大。在實驗數據基礎上進行大面積施工更有利于質量檢測和控制，這一前提需要實驗數據具有較高的權威性和代表性。

此外，施工前期還需要做好以下準備工作：（1）對待建路面附近的構筑物進行排查，防止沖擊震動碾壓造成破壞，遇到橋梁、隧道等特殊性路段，需要標注避讓。（2）根據設計規范要求，對沖壓性能及指標做出定量檢測，技術人員要及時跟進調整，以達到三項指標同時符合的目的。一旦出現偏差要及時尋找原因，調整施工方案，最大化地確保施工質量。

圖1 路面沖壓試驗段高程測量布置圖

圖2 沖擊壓路機行駛路線圖（300 m）

3 S260新合蚌路混凝土路面改建中使用沖擊碾壓技術的弊端

3.1 工程概況

S260新合蚌路混凝土路面改建工程起始于合肥市三十頭互通往北約1 km，終至合徐高速公路雙廟互通立交連接線平交。工程路線全長16.713 km，公路段路基寬度40 m，設計車速80 km/h。穿集鎮段道路寬度50 m，設計車速60 km/h。全線均采用瀝青混凝土路面。S260新合蚌路改建工程因老路通行需要，須采用半幅通行半幅施工措施。原設計老路處理措施包括采取沖擊碾壓方案，路段約7 km長。結合現場狀況可知新老路搭接隔震措施難以實現，并且沖擊震動將對周邊構筑物與新填筑右半幅路基產生較大的影響，進而難以保障沖擊效果。

3.2 S260新合蚌路混凝土路面改建中使用沖擊碾壓技術的弊端

3.2.1 沖碾對周邊環境影響較大

沖擊壓路機因為自重大，形式過程中耗能大，所產生的噪聲污染與震動影響必然會對附近居民的生活產生較大的影響。此外，揚塵等不利于環境保護的諸多的因素也會隨之產生，需要采取一定的有效措施去降低和避免。

3.2.2 對已新建成的半幅道路影響較大

沖壓作用只有連貫性完成才能保證施工質量，半幅施工（要通車）如果與自然條件下形成的雨水條件相碰撞，必然會降低甚至破壞沖壓的效果。

3.2.3 無法保障沖擊效果

由于對周邊環境的影響，原設計的沖擊勢能會有所降低，將無法達到設計的50 cm的破碎程度，極易導致部分塌空板仍保留在新建結構層下，存在質量隱患。

3.2.4 混凝土板塊沖擊后的穩定性較差

由于混凝土板底情況的不確定性，即使較好地完成沖擊，相關檢測手段均不能全面覆蓋，混凝土板塊難以確定穩定，將有可能在通行后較短時間內出現反射裂縫。

3.3 主要對策

3.3.1 改成碎石化工藝

碎石化工藝并不是要求舊板隨意破壞，而是在方向上能有垂直和水平方向上的裂痕。寬度上裂縫不能超過2 mm，垂直方向上的裂縫必須延伸至全板板厚，并且整個混凝土板的破裂在外觀上能相互關聯，形成嵌鎖狀態，進而使其能成為舊基層上的穩固補充，貼合度上也能達到標準要求。實際施工過程中，還要檢測破裂板的穩固性和操作的可行性，這些需要進行實地勘察進行規劃設計。

3.3.2 挖除重新施工

對原板塊混凝土進行破碎，篩分合格的骨料重新利用。對原混凝土板塊進行破碎篩分并檢測合格后，可將骨料優先利用在輔道等相對荷載低的區域，能夠實現資源利用和保證質量的雙重目標。

3.3.3 預防反射裂縫的改進措施

考慮原混凝土路面板塊比較穩定，為節省經濟成本，可對原混凝土進行部分破損板塊的修復施工，采取措施避免產生反射裂縫，如聚酯防裂貼板縫等，可采取直接加鋪措施。加鋪措施是延長裂縫到達面層的時間，使其不足以立刻形成肉眼可觀的直接破壞，但是這種潛在的威脅仍然存在，對于改建維護效果而言并不是最佳的。此外，加鋪還能減少溫度對新舊路面銜接處的破壞，保證拉應力的傳遞逐漸減弱。從力學性能上來看，加鋪厚度可以增強路面的剛度，降低路面因為荷載作用產生的形變，從而使接縫處的彎沉量和彎沉差降低 , 剪應力縮小 。該改建工程的路面加鋪層厚度為16 cm ,接縫處鋪設了貼縫 ,效果很好 。

4 結語

沖擊式壓路機在水泥路面的改建中因為成本低、進度高、效果佳而得到廣泛應用。但由于施工過程中，需要利用多種自重較大的車輛，因此不可避免地會對混凝土路面本身造成傷害，這種反射裂縫一旦形成，對于混凝土路面而言就是潛在的威脅。隨著季節氣候變化，熱脹冷縮效應以及使用年限的增加，破壞的幅度也會成直線增長，進而形成修理改建維護循環。如何有效利用技術方法，消除反射裂縫的存在是利用沖擊碾壓技術的重難點。沖擊碾壓技術的應用范圍以及領域非常廣泛，根據不同的需求都取得了較高的效果，要想進一步提高施工質量，完善施工效果，還需要不斷加強技術研究，增強經驗積累。