南武大道武鳴段水泥混凝土路面大修施工技術分析

廖暉

摘要：受溫度、水患等環境因素的影響，水泥混凝土路面極易受到破壞，破壞的形式主要表現為裂縫等病害。文章以南武大道武鳴段水泥混凝土路面大修施工為例，對路面大修施工技術進行分析。

關鍵詞：水泥;混凝土;路面大修;施工技術

0 引言

作為國民經濟的命脈，公路發揮著不可替代的作用。我國水泥混凝土公路建設起步于20世紀60年代，自20世紀80年代以來，國民經濟得到了充分發展，公路作為承載經濟發展的主要平臺也得到了迅猛發展。進入21世紀后，隨著客流、物流的發展進步，公路交通量進一步增大，隨之而來的是諸多重型車輛的超載問題越發突出，給路面造成了功能性和結構性的損壞，一些公路使用性能逐年降低，給行車的安全性和舒適性帶來了一定的影響。所以，對水泥混凝土路面的大修改造進行研究，具有十分重要的現實意義和長遠意義。

1 水泥混凝土路面的主要特征

水泥混凝土路面就是以水泥混凝土作為路面覆蓋層的路面，其在負重載荷下，可以產生一定的板體作用，作為剛性程度較好的路面，其破壞程度主要受彎拉強度的影響。水泥混凝土路面主要由面層、墊層和基層組成，由于其剛性高、穩定性好、使用時間長、便于養護等特點，在實際道路施工建設中被廣泛采用。從使用情況分析，其也存在較為明顯的缺陷：（1）投資較大，尤其是高等級路面的鋪設;（2）道路的接縫較多，且鋪設后不能立即開放;（3）后期維護修理費用較高;（4）受溫度、超載等主客觀因素的影響，路面易出現沉陷、錯臺、斷板等病害，導致路面使用性能急劇下降，縮短使用壽命[1]。

2 導致病害的主要原因分析

通過分析，水泥混凝土路面病害發生的原因主要有以下三種情形：

（1）施工缺陷引起。主要表現為水泥混凝土路面鋪設厚度較薄，對于一般交通量的數據分析不準，對于路面板塊的劃分不夠科學等。在實施路面鋪設時，水泥混凝土配比不合適也會導致路面的先天承載力不足。在水泥混凝土路基建設時，路基強度不夠也會導致路面在受壓后產生變形。排水設施施工不科學導致路面積水，也會導致病害的發生[2]。[HJ1.45mm]

（2）路面養護不夠。一些路面維護方式較為單一，導致維修效果不夠理想。一些傳統的維護手段主要結合技術人員經驗和路面使用情況來制定養護對策，這其中的主觀因素占較大比例，考慮的因素不夠全面，導致對于路面養護的科學性不夠，維修資金使用效率較差。一些路面的維修理念還停留在事后的矯正性維護上，對于預防性理念在公路養護中的運用并未真正樹立起來，維修養護決策體系還需進一步健全和完善。

（3）外界其他因素的影響。隨著物流量的不斷增大，很多大噸位和超重車輛增加，這些都是造成路面發生斷板和開裂的主要原因。

3 路面大修施工調查研究及基本原則分析

3.1 注重搞好前期的調查研究

水泥混凝土路面出現問題，必須科學實施路面的調查和分析，從而有針對性地制定大修的方案計劃，這是前期調查研究的起點和落腳點。主要開展好以下幾項調查：

（1）開展路基調查。主要對公路修建的基礎資料展開調查，比如養護情況、修建年代等。要采取挖探的方式對路面實施試驗和檢測，切實找準病害。要針對排水情況實施調查，包括排水系統的使用情況、使用效果和完整情況。

（2）開展路面調查。主要實地勘察路面病害情況，要做好路面結構強度的調查，主要采取貝克曼梁與落錘式彎沉儀相結合的方式進行。要做好路面厚度的調查，弄清當前混凝土強度。

（3）開展橋梁和涵洞的調查。主要針對橋梁荷載等級和橋梁設計規范展開調查，主要調查發生病害的原因以及后續可能出現的問題，提出針對性的橋梁涵洞大修方案。

（4）開展沿線設施的調查。公路沿線的設施對于公路也會產生一定的影響。比如防撞墻的設置、隔離柵的設置、波形梁設置、鋼護欄布設及沿線標示牌、防眩設施設置等情況。

（5）開展交通數據調查。要科學設置交通流量觀測點，區分不同的車型和路幅，結合歷年數據資料，對交通量增長率進行科學推算。

3.2 水泥混凝土路面大修基本原則

實施水泥混凝土路面大修既不能按照最低價的方法實施方案的優選，也不能按照新建路面的方案和思路去設計，應根據上文所述的調查方法和內容，采取最合適、最有效的方法手段實施路面修復工作。要結合當前國內外前沿技術，并遵循以下五點基本原則：

（1）盡可能減小對現有交通的影響，對于交通流量較大的現狀，道路的暢通非常重要，包括施工車輛對正常車輛的干擾都要盡可能地減少。

（2）標段的互通十分重要，要以互通為核心進行大修路段的合理設計，以便施工材料、機械的進出。

（3）盡可能地縮短大修施工時間，提高施工效率，這也要求施工單位要科學編制施工計劃，加強施工現場管理，統籌施工步驟和相關人力、設備資源。

（4）確保大修施工的質量，這就要求施工單位實施精細化、高質量施工，確保大修后規定時間內，不出現再次被破壞的情形，使用耐久性必須達標。

（5）大修施工方案必須充分考慮原有路面實際情況，確保施工方案的科學性。

3.3 科學設計使用年限

要統籌考慮大修施工造價和后續養護成本，還要充分考慮到后續交通量的增長和大型車輛的通過情況，要對國內外公路大修成功和失敗案例實施研究分析，科學確定水泥混凝土大修設計的基準期。

[BT（2+1]4 南武大道武鳴段水泥混凝土路面大修施工技術實例分析

4.1 南武大道基本情況

南武大道武鳴段全長17.135km（其中K0+000～K5+895段為水泥混凝土路面），道路紅線寬度為60m，雙向6車道，道路等級為城市主干路，設計行車速度為60km/h。由于該道路沿線分布了幾家石場，往返該路段運送石料的大型載重貨車較多，超載現象比較嚴重，導致水泥混凝土路面出現了連續斷板、碎裂等嚴重病害。同時一些板塊雖然比較完好但也存在崩角現象，縱坡路段存在相鄰板高差、縱橫縫間隙超過5mm甚至部分超過2cm現象，雖然不影響正常通車但達不到賽道的標準。瀝青路面也出現了少量坑槽及裂縫。由于舉辦自行車世界巡回賽的需要，需對比賽賽道進行維修，賽道建設的標準是瀝青（或水泥）路面，要求路面平整度最大間隙≤5mm;水泥路面縱縫高差、相鄰面板之間高差≤5mm。

4.2 路段病害產生的主要原因

本路段主要存在錯臺、連續斷板、破碎板、崩角、板角斷裂等病害。究其原因，一方面是施工設計和施工質量的原因，另一方面則是行車導致和環境因素導致，以超載荷原因為主。具體來說：

（1）由于排水設置不夠完備，導致大量水滲入路面，進一步導致了道路承載力的下降。另外，一些積水滯留在基層頂面，在行車荷載下會形成一定的高壓水流，對頂面進行不間斷的沖刷，從而導致路面的錯臺、板塊的斷裂等。

（2）此路段超載十分嚴重。據不完全統計，該路段超載車輛占據當日交通量的1/3～1/4，超載現象十分突出，這也極易導致水泥混凝土的破碎和斷裂，大大縮短使用年限。

（3）養護不夠到位。主要表現為灌縫不夠及時，導致縫隙出現脹縫、縮縫等情形，也會導致填縫材料松脫。如果不及時進行填縫料的更換，則極易導致路面水對基層的沖刷，造成路基的軟化，從而進一步導致板底脫空、混凝土板的開裂以及邊角破裂;如果不及時修補，則會由小病發展為大病，直至非大修不可。

4.3 基本處置方法

（1）對有輕微裂縫的混凝土面板進行補強及灌縫處理。

（2）對混凝土面板出現開裂、破損的板角進行切割、破碎、清除后，澆筑與舊路面等厚的混凝土面板。

（3）對破碎、嚴重斷裂的混凝土面板進行碎石化工藝處置。

[BT（3]4.4 南武大道水泥混凝土路面碎石化工藝技術分析

4.4.1 碎石設備的選擇

目前市場上的碎石設備主要分為兩種類型：（1）單頭共振式破碎機;（2）多頭沖擊式破碎機，其又可以分為12個和16個重錘兩種子類。這兩種類型的碎石設備其工作原理是不同的：前者主要通過錘頭頻率控制，使其頻率與水泥固有頻率相近，利用共振原理獲得較好的破碎效果;后者則是通過控制錘頭的高度進行沖擊破碎[3]。由于原理不同，其產生的破碎效果也不同。具體如圖1所示。

通過圖1的比較不難看出，共振破碎具有碎石較為均勻的優點，不會形成壓轍，且整個路面均可以得到有效支撐。在本案例中，可以根據具體路段情況具體選擇。本文試驗段采取的就是多頭沖擊式破碎技術。

4.4.2 確定試驗路段

針對上文指出的武鳴段部分路段水泥混凝土面板破碎、斷裂嚴重的現象，可對其實施碎石化工藝處置。為了確保施工技術的可行和質量合乎標準要求，一般優先選擇一段試驗路段，確保參數合理后再實施大修。如本文所選取的路段就選擇長90m、寬5m的路面進行試驗，落錘的高度一般設置為1.1～1.2m，確保有10cm的落錘間距。這些參數設定后再一級一級地調整破碎參數，直至參數符合要求和實際施工情況。在調整參數的同時尤其要注意碎石的破碎效果，碎石的最理想狀態是達到鱗片狀。此時要做好參數記錄，不管是實施參數調整還是碎石需要，都要相關機械設備參與其中[4-5]，具體如表1所示。

4.4.3 碎石化施工工藝

（1）質量檢驗評定

其評定標準具體如表2所示。

（2）具體工藝分析

如果需要實施較大面積的施工，單幅破碎長度>1km時，在粒徑突變處必須采取挖探方式實施抽檢和驗證，對于不符合標準要求的必須進行調整。

如果碎石化施工后，其表面凹處<10cm×10cm，則在實施壓實前，必須實施密級配碎石回填。若>10cm×10cm，則以3%的水泥實施碎石回填。對于施工前后出現的裂縫，可以以石屑實施回填并增加強度和密實度。

4.4.4 對周邊環境的影響與保護

碎石化工藝會產生一定的沖擊波，對周圍構造物會產生一定的影響，必須高標準做好調查工作，并記錄好走向埋深等方面情況。具體碎石施工要求如表3所示。

4.4.5 做好路面的壓實工作

路面實施碎石化后，在路面中會有一些較小的凹處，這些位置需要引起高度重視，必須采取密級配碎石工藝實施回填。回填的碎石要做好粒徑的控制，大小以13～27mm為宜。要高度關注下層塊料的穩定，并對顆粒實施破碎壓實，在實際施工中可以采取Z型壓路機實施碾壓，速度控制為5km/h，次數為2次。

4.4.6 做好施工質量的科學控制

對于水泥混凝土路面大修施工，必須高度重視其質量控制。為確保施工整體效果，必須在施工后及時將高性能聚酯布填充非碎石化和碎石化混凝土路面接縫處，這一工藝至關重要，可以有效避免施工中不可預見因素影響路面質量，也便于后續施工。還要加強施工一線員工的管理，確立施工質量第一的觀念。要高度關注施工中的天氣因素，及時掌握天氣情況，因為雨天會對路面基層產生消極影響，導致路面承載力下降，最終導致路基路面不符合標準要求。施工中如遇到雨天等惡劣天氣，必須做好防護工作，及時對破碎層實施遮蓋，并確保排水設施良好。

5 結語

傳統公路大修施工中，常常采取增加水泥路面厚度的方式進行修補，以達到減緩反射裂縫等問題發生的目的，但從科學的角度分析，這一技術工藝是不可取的，其可能會導致縱橫裂縫問題。本文以南武大道武鳴段為例，研究碎石化施工技術工藝為此類問題提供了較好的處置方式。此工藝要求施工人員應記錄好相關參數，選擇合適的施工輔助設備，科學做好施工質量控制。大量的施工實踐證明，此技術應用范圍較廣，且較為經濟實用，具有較好的市場推廣價值。

參考文獻：

[1]張懷宇.高速公路大修工程路面結構及材料設計研究[J].湖南交通科技，2017（12）：64-68.

[2]吳超凡，黃治湘，張繼森.G4高速公路湖南耒宜段大修工程路面結構方案設計[J].公路工程，2014（8）：153-156.

[3]鄧 超.水泥混凝土路面斷板碎石化改造技術探討[J].西部交通科技，2018（8）：86-89.

[4]孔凡友.碎石化施工技術在混凝土路面大修中的應用[J].西部交通科技，2018（6）：89-91.

[5]楊興明.水凝混凝土路面大修養護碎石化方案應用分析[J].科技創新與應用，2019（7）：166-167.