桂林繞城高速公路舊水泥混凝土路面平整度恢復施工效果評價研究

林為為

摘要：文章以桂林繞城高速公路試驗路段為例，分析了高速公路水泥混凝土路面的病害情況與產生原因，介紹了舊水泥路面平整度恢復技術方案與施工工藝，并通過試驗路段路面的平整度恢復情況來對施工效果進行評價。

關鍵詞：高速公路;舊水泥路面;平整度;施工效果評價

中圖分類號：U416.216 文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.010

文章編號：1673-4874（2019）10-0032-04

0引言

作為一種重要的路面結構形式，水泥混凝土路面在目前的道路工程施工中有著廣泛的應用，特別是對于一些重載交通道路，水泥混凝土路面能夠適應當地的交通需求，改善交通運輸環境。對于一些舊水泥混凝土路面的改造，要對平整度恢復施工效果做出評價，進而為后續工作的開展提供理論依據。

1原桂林繞城高速病害調研情況

桂林繞城高速公路（柳州往湖南方向）使用期間，交通組成主要以重型汽車荷載為主。此外，由于受到周期性氣候變化等因素的影響，原有路面出現了嚴重的損壞問題。現階段，隨著當地經濟社會發展速度的不斷提高，原有的路面結構已經不能滿足交通需求，尤其是交通量的急劇增大，超載問題的日益嚴重，加速了路面結構的損毀與破壞。通過調查研究發現，原桂林繞城高速公路水泥混凝土路面的病害與產生原因主要包含以下幾個方面：

（1）水破壞所引發的脫空、錯臺以及斷板病害

水泥混凝土面板有著較強的整體性，在受到水的沖刷作用下，容易在接縫位置處發生唧泥以及錯臺等問題，進而導致行車顛簸，降低了行車過程的舒適性，嚴重時還造成板體斷裂、破碎，導致路面結構徹底喪失結構功能。板底積水的存在、不耐沖刷的基層以及重型軸載的作用是產生唧泥的三個必不可少的因素。

（2）局部沉降不均勻所導致的錯臺、斷板等病害

水泥混凝土路面的一個重要特征就是板體剛度大，因而對沉降不均的變形控制能力相對較差。在水泥混凝土路面結構中，裂縫主要以縱橫向的斷板破壞為主。

（3）填縫料性能劣化對水泥混凝土路面的影響

通過設置橫向與縱向接縫，能夠有效緩解路面結構存在的溫縮斷裂等問題。但是，由于接縫構造的存在，導致了板體的整體性能下降，并且成為了水泥混凝土面板結構的最薄弱部位，該部位容易出現破損。此外，縫料性能的劣化，如被路表硬顆粒物刺穿、嵌入、失粘脫落、老化等，這些原因導致路面首先會失去防水功能，路表流水通過接縫滲入板底，如果不能及時排走，就會導致地基承載力下降、基層;中刷唧泥等問題。因而.在施工與改造工作中.要選用性能優良的填縫材料，這是水泥混凝土路面能長期正常使用的一個重要因素。目前，我國常用的填縫材料主要是聚氨酯類填縫材料和瀝青類填縫材料。從路面調研的結果來看，該調研路段的填縫料存在不同程度的破壞。

2 舊水泥路面平整度恢復技術施工工藝

2.1舊水泥路面平整度恢復方案制定

針對原桂林環城高速公路錯臺病害嚴重的情況（錯臺量大部分>5mm，并且持續路段長），養護過程中主要通過錯臺研磨進行施工，并借助薄層修補等一系列方式予以應對。但是，因為原有道路的交通荷載相對較大，再加之廣西地區的降水相對豐富，因而原有處治沒有收到較為良好的效果。

在進行平整度恢復方案的制定工作時，首先對項目所處的環境及自身特點進行了分析，并具體制定了如下幾種不同的處治方案：

方案一：對行車道以及超車道進行銑刨，但不對路肩進行銑刨。

在對行車道進行銑刨的過程中，按照實際錯臺量的調查數據以及調坡設計后路面各點標高，以行車道外側為基準點進行放樣。銑刨作業中，下一銑刨寬度與上一銑刨寬度重疊10cm。銑創作業完畢后，在路肩上每隔10-20m開挖一組橫向排水槽，槽深1.5-2cm，槽寬15-20cm，槽長為路肩寬度。在道路縱向坡度較大（超過0.5%）處，路槽的間距可取較大值?？傊谘杆倥懦访娴姆e水以保證行車安全的前提下，排水槽設置的技術參數（間距、寬度、深度等）可根據實際情況確定。

方案二：銑刨行車道和超車道（不銑刨路肩），并對銑刨后的行車道進行薄層修復。

銑刨作業過程如方案一，銑刨完成后，為防止局部路段出現行車道比超車道或路肩低的現象，在銑刨后的行車道上進行薄層修復。

方案三：全幅銑刨。

對于方案三來說，由于試驗段所處地區降雨量較大，并且廣西地區的雨季周期相對較長，尤其是4-7月，降水量約占全年的62%。如果降落在路表的積水無法及時排出，那么雨水將在路面結構的接縫、裂縫以及邊緣位置進行滲透，并對路面結構造成嚴重損壞，使得路基路面長期處于潮濕的環境中。此外，水的流動還將使填料從縫隙中噴射出來，導致唧泥以及板底脫空等問題的發生。

道路的原有抗滑構造是橫向紋理，精銑刨施工后其路面的抗滑構造由于銑刨設備縱向行駛而變成等間距的縱向紋理?？v向紋理在一定程度上可以減小車輛的噪音，但對道路排水不利，致使水不能夠短時間從橫坡排除，而是沿著縱坡流動。因此，需要采取一定的橫向排水措施比如橫向紋理等。

在進行銑刨施工方案比選時應從施工操作性、路表排水情況和經濟性三方面進行。從施工可行性方面來看，三種方案依據現有施工水平和技術水平是完全可以操作的;從路表排水方面來看，方案二和方案三經過施工后，對原有路面排水方式改變不大，排水效果與原有路面排水設計相同，方案一通過設置溝槽匯集排水也可以達到路表排水的效果，但是在溝槽處可能存在局部排水不暢造成路面積水的現象，對行車安全產生一定影響且路肩與外車道的積水會從縱向接縫滲入，因此建議銑刨時，可以銑刨部分路肩，致使積水部位不在縱向接縫處;從經濟性方面考慮，方案一的工程造價最低，方案三其次，方案二的工程造價最高。

綜合考慮三種方案，方案一只要科學合理地進行橫向排水溝槽位置的選定以及保證橫向排水溝槽的施工質量，就可以做到既滿足經濟高效的銑刨施工，又能夠實現路表排水。

2.2施工前準備

在開展精銑刨施工之前，工作人員應對原有路面存在的相關病害做好處治工作，進而確保后續施工的順利開展。這一過程中，如果不能對原有路面存在的病害進行嚴格的處治，那么僅憑精銑刨是不能完全根治由錯臺所造成的平整度問題的。同時，如果不能進行相應的處治，還將對水泥路面的使用壽命造成影響。具體而言，需要根據以往施工經驗，采取更加經濟合理的方法。由于水泥混凝土路面接縫處錯臺的存在，銑刨施工過程中可能會發生接縫啃邊的現象。為了防止這種現象的發生，應將原有填縫料清除，并將處理后的橫向縮縫重新壓入背襯條，用早強快硬砂漿將接縫填平，以保證銑刨施工過程中工作面的整體性。施工過程中，首先要用到精銑刨機進行平整度的修復，其次還要利用切縫機對銑刨后的接縫進行重新制作，具體規格要求最大鋸深≥8cm。此外，施工中所用的鼓風機，主要用于銑刨后路面粉塵、遺留殘渣等的清理工作。

2.3 測量工作

測量人員應對路面高程做好測量，具體來說要對外側車道板塊邊緣的標高進行嚴格的測繪，同時還要對內側車道板塊邊緣標高進行相應的測繪。

2.4 調坡設計

在開展路面的調坡設計工作時，不僅要對縱坡和橫坡因素進行考慮，還需要對路面的錯臺量進行研究。在調坡設計過程中，可以在舊水泥道路的坡度基礎上，通過對錯臺狀況做出全面的分析，開展相應的路面坡度設計工作。

2.5 施工放樣

放樣時要對原有路面的寬度進行分析，同時還要對銑刨機的單幅銑刨寬度進行研究，將施工作業的相應標段分為9幅。一方面，對于作業面最外側道路的放樣工作來說，可以使用拉鋼絲繩等方式進行。另一方面，施工時要確保單幅銑刨寬度和上一幅的寬度要進行10cm左右的重疊。施工時要對放樣工作引起重視，以免對后期施工恢復工作造成不利的影響。

2.6 銑刨施工工藝分析

在開展銑刨施工環節時，其工藝流程如下：（1）銑刨施工主要囊括了銑刨、廢料運輸以及銑刨面復查等諸多施工工序。（2）銑刨的深度要從車道方向進行考慮，并且要做好相應的拉線引導工作。（3）在刨機進入到施工現場之后，應對銑刨機的銑刨深度進行合理設定，進而確保施工環節能夠滿足相應的規定要求。需要注意的是，銑刨時要確保現行道路的順暢性與圓滑性。（4）銑刨工作開始之前，料車應到達相應的位置，并做好廢料的運輸工作。

3 桂林繞城高速的舊水泥路面平整度恢復施工效果評價研究

3.1更換接縫對施工效果的影響

銑刨往往會造成縮縫臨近處板塊破碎的現象（“啃邊”），參考國外精銑刨的經驗，精銑刨前采取了更換早強快硬砂漿接縫工藝;同時為了對比，選擇了15m（k1115+740-k1115+725）路段不更換早強快硬砂漿路段直接銑刨。其中，圖1、圖2為銑刨后的效果對比圖。

從對比圖中可以看出，未更換縮縫，“啃邊”現象嚴重，波及面較大;而更換縮縫后銑刨“啃邊”現象較輕，說明更換接縫對“啃邊”有一定的減輕作用。

3.2 錯臺恢復效果評價

水泥路面使用環節中，錯臺作為一種常見的路面病害形式，將顯著拉低水泥路面的結構性能和使用質量，并且對路面結構的進一步破壞起到促進作用。錯臺問題的存在，也在一定程度上提高了水泥道路的使用成本。其中，表1為規范對錯臺病害的分級狀況分析。

通過對精銑刨前后路面縮縫處錯臺進行檢測發現，在銑刨施工前，路面錯臺病害較嚴重，大部分縮縫錯臺量為中等和嚴重級別，影響了路面的行車性能。

通過對銑刨后的路面錯臺量進行檢測，發現大部分的接縫錯臺量為零，僅有幾處殘留錯臺較大?，F場核對后，發現板塊局部有凹陷，而且原錯臺量就較大，如按統一的橫坡度完全消除錯臺，則銑刨深度太大，所以該處錯臺未銑刨掉。

表2為內道1-20號板間錯臺數據對比表。

通過對內道1-20號板間的縮縫錯臺量對比分析，經過銑刨后半年、一年兩次錯臺量的檢測，發現大部分錯臺量仍為0，只有少數的幾個點偏離正常水平，總體施工效果較好。圖3為施工前后錯臺量的對比狀況。

3.3平整度恢復效果評價

在進行水泥混凝土路面結構的評價工作時，平整度是一項重要的評定指標。路面平整度不僅與道路的使用性能、行車安全狀況有關，同時也直接影響到司乘人員的舒適度和路面所受的沖擊力作用。因而，平整度達不到要求的水泥路面，將導致行車阻力的急劇增加，同時還會提高行車環節的附加振動作用，使司乘人員感覺極為不適。此外，由于振動作用的存在，還會導致路面結構所受的沖擊力急劇增加，進而加速交通工具零件的損壞，加速車輛輪胎的磨損，還會導致油耗量急劇增加。在桂林等南方多雨地區，不平整的路面還將造成雨水積滯的時間增加，進而對水泥路面結構造成嚴重的水損壞問題。因此，通過提高路面結構的平整度，能夠有效降低振動沖擊力對于車輛與司乘人員造成的影響，進而有效改善行車過程的舒適狀況，提高行車環節的安全性。

3.3.1平整度常用的檢測方法

現階段，平整度檢測工作中最為常用的方法就是3m直尺法，同時可以采用連續式平整度儀以及顛簸累計儀進行平整度的檢測。其中，本研究采用3m直尺測量方法連續測定。每一處連續測定10尺，記錄每一尺測量的最大間隙，并計算數據的標準差，以此來評價水泥混凝土路面的平整度。

3.3.2 測量結果與分析

在經過銑刨施工后，用3m直尺檢測出的最大間隙較銑刨前明顯減小，但也有部分最大間隙較大。通過現場核對，這些位置的板塊均有不同程度的凹陷，所以導致最大間隙偏大，影響該段平整度值。以內道右輪為例，平整度數據如表3所示。

通過對表3的內容進行分析，可以看出平整度標準差較銑刨前也有所下降;施工后半年及一年后，經過對路面平整度復測，路面平整度標準差較之前都有所減少。

3.4 施工后路面紋理與抗滑性能評價

水泥路面抗滑性能一般通過鋪砂法檢測構造深度來衡量。精銑刨后的舊水泥路面表面粗糙，紋理深度卻不夠，為此采用擺式儀檢測抗滑性能，作為鋪砂法檢測的對比。經過檢測，試驗路銑刨前后抗滑性能如表4所示。

通過表4能夠看出，銑刨后的平均構造深度為0.54，是精銑刨前平均構造深度0.76的71.1%;銑刨后的平均擺值是銑刨前的73.6%。施工后抗滑能力有所降低，但在規范的要求范圍之內。

3.5施工效率分析

對于切縫效率而言，施工時使用一臺切割機，1d可切2.5條縮縫（兩人合作，包括劃線放樣）;對于開槽效率來說，針對20條縮縫，4個人12d可以開好槽，平均每人1d開鑿2.5個傳力桿槽;對于澆筑混凝土效率而言，在進行20條縮縫的澆筑施工時，需工時2d，每天9個人，主要包括現場材料準備、基槽清理和一些輔助工作。工作總體效率為：實際用工量/實際完成量（縮縫條數）=（14+70+18）/23=4.5，相當于完成一條縮縫（6-8個傳力桿）的增設傳力桿需要約4.5個人工。銑刨路面效率為1個工日大概銑刨260m的單車道，平均1個工日銑刨大約975m的水泥路面。通過銑刨實現了3個效果：（1）提高了路面平整度;（2）恢復了路面橫坡利于排水;（3）消除了接縫錯臺。

4 結語

隨著國內城市化進程的不斷加快，我國高速公路事業獲得了快速的發展。在進行高速公路的施工建設過程中，要注重對水泥混凝土這一路面結構形式的應用，同時還要做好路面的加固與恢復工作，并且要對恢復施工效果做出評價。對于路面平整度的恢復，采用路面精銑刨的施工方法。本文主要介紹了精銑刨施工的方法、步驟等。銑刨施工后，路面的錯臺量和平整度都有了較好的改善，并且能夠長期保持施工效果，施工后抗滑性能有所下降，但在規范規定的范圍之內。