淺談舊水泥混凝土路面板處理方案

潘欣虹,鄭東明

(1.黑龍江省收費公路管理局;2.齊齊哈爾農(nóng)墾分局交通局)

水泥混凝土路面在長期使用過程中,不可避免地會出現(xiàn)路面破損、斷裂、板底脫空以及基層松散等各種病害,對于舊水泥混凝土路面板的病害處理,根據(jù)舊水泥混凝土路面板的病害狀況,可采取以下幾種處理方案:(1)對舊路面板切縫、灌縫。(2)對舊路面板局部換板、壓漿。(3)對舊水泥混凝土板塊打裂壓穩(wěn)。(4)對舊水泥混凝土板塊碎石化。對舊路面板切縫、灌縫屬于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)內(nèi)容,不具體闡述,重點闡述后面三種處理方案,處理完后加鋪瀝青面層。

原路面的整體狀況還算良好,但有少量板塊存在脫空或較嚴(yán)重斷板而使路面的行駛品質(zhì)難以滿足道路使用者對路面行駛舒適性或安全性要求的情況。此種情況下采用對舊舊路面板局部換板、壓漿。此種方案的優(yōu)點為能較充分的利用原有路面的剩余結(jié)構(gòu)強度,舊水泥混凝土路面板可提供穩(wěn)定、堅實的基層,而瀝青混凝土路面可提供一個摩阻系數(shù)較高、平整度好的面層,大大改善路面的使用性能。缺點為舊混凝土路面的接縫與裂縫處不能承受剪應(yīng)力和拉應(yīng)力,所以在溫度應(yīng)力和荷載應(yīng)力重復(fù)作用下,瀝青加鋪層的相應(yīng)位置上就易受到損傷,產(chǎn)生反射裂縫,產(chǎn)生反射裂縫后,水分很容易進(jìn)入路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生剝落,同時誘發(fā)裂縫的擴展,加速路面性能的惡化。

原路面存在較大量的斷裂板,采用灌漿、換板等方案對原路面進(jìn)行維修處治已不經(jīng)濟(jì)的情況下,可采用對舊水泥混凝土板塊打裂壓穩(wěn)方案。將舊水泥混凝土路面板破碎穩(wěn)固處理后可減小板的水平位移,消除產(chǎn)生反射裂縫的溫度應(yīng)力,還能使混凝土塊與塊之間形成嵌鎖,保持住水泥混凝土路面原來具有的大部分結(jié)構(gòu)強度,舊水泥混凝土路面經(jīng)碎塊穩(wěn)固處理后可為其上的加鋪層提供較好的支撐。打裂壓穩(wěn)一般要求 75%以上的面板打成不規(guī)則開裂,打裂后的板塊大小為 0.4～0.8m。打裂壓穩(wěn)采取兩種工藝:(1)打裂壓穩(wěn)一般采用板式?jīng)_擊錘打裂設(shè)備,裝備有寬度為2.5m寬的板式?jīng)_擊錘,錘頭重 5 t,提升高度可從 0～2.5m自由調(diào)節(jié),具備足夠的能量使混凝土路面產(chǎn)生深度的開裂;設(shè)備沖擊破碎間距可根據(jù)需要在 1m以內(nèi)任意調(diào)節(jié),打裂壓穩(wěn)技術(shù)將破碎與壓實由兩臺設(shè)備完成,板式?jīng)_擊鍾沖壓 1次即可完成破碎,故破碎效率比較高,其破碎速度約為 400～500m/h。板式?jīng)_擊錘工作時對路面板沒有水平作用力且對基層破壞較小,處理后小板塊緊密嵌擠,板體穩(wěn)定,強度損失小。破裂后裂紋分布均勻且以橫向較多,解決反射裂縫更加有效。(2)采用蘭派沖擊壓實機震裂,沖擊壓實機是利用多邊形鋼輪行走時反復(fù)升落,將巨大的沖擊能量作用于地面,與普通振動壓路機的自振式高頻低幅不同,它具有低頻、高振幅動力特性。該方案的優(yōu)點為舊板塊打裂后一般仍具有較高的剩余強度,破碎板之間形成集料嵌鎖,有一定的傳荷能力,減小板塊的尺寸效應(yīng),延緩反射裂縫的產(chǎn)生。一般不需要結(jié)構(gòu)補強,因而可以適當(dāng)減小加鋪層的厚度。缺點為打裂壓穩(wěn)技術(shù)的要點在于使每塊板都貼到基層上而不產(chǎn)生松動,但從以往工程經(jīng)驗看,施工中壓穩(wěn)控制存在難度,由于很難使每塊板都貼到基層,加鋪路面結(jié)構(gòu)層后,車輛荷載作用造成板塊的松動,很快造成路面結(jié)構(gòu)層的開裂,水分的浸入最后造成整個結(jié)構(gòu)層的松散。由于混凝土破碎后尺寸仍比較大,因此仍有出現(xiàn)反射裂縫的可能,但不會短時間內(nèi)出現(xiàn),即存在反射裂縫的隱患。打裂壓穩(wěn)的沖擊力很大,對周圍的房屋安全影響很大。

原舊水泥混凝土路面出現(xiàn)了嚴(yán)重的損壞,如大量錯臺、翻漿和角隅破壞,原水泥混凝土板塊已經(jīng)沒有修復(fù)或利用可能的情況下可采用對舊水泥混凝土板塊碎石化。路基材料損壞太嚴(yán)重,不能承受破碎路面負(fù)荷的地區(qū)不宜采用;地下水位較高,路基積水的路面,以及路基中含有較濕的粘土和混入泥沙的粘土地區(qū)不宜采用。水泥混凝土路面碎石化處理技術(shù),就是采用破碎機將水泥混凝土路面破碎成混凝土塊,其中表面部分最大尺寸不超過 7.5 cm,中間部分不超過22.5mm,底部部分不超過 37.5mm。碎石化一般采用多鍾頭破碎機和 Z型壓路機組合完成。多鍾頭破碎機是由兩部分組成,前半部分為動力系統(tǒng)、柴油發(fā)動機及液壓傳動裝置;后半部分為破碎系統(tǒng),中間備有 2排各 3對 650 kg的錘頭,兩側(cè)各有 1對 865 kg的翼錘。每對錘頭提升高度可獨立調(diào)節(jié),最大提升高度為 1.3 m,重錘下落時可產(chǎn)生 1.38～11.1 kW的沖擊能量(錘擊功可以調(diào)節(jié))。多鍾頭破碎機具備一次全寬破碎 4m的能力(寬度可以調(diào)節(jié)),設(shè)備工作速度一般為單車道 15 km/d。Z型鋼輪壓路機為單鋼輪振動壓路機,鋼輪外包Z型鋼箍并通過螺栓固定在壓實輪表面。振動壓路機的最小毛重不低于 9 t,該壓路機主要用于多鍾頭破碎機破碎混凝土后的補充破碎及壓實。該方案的優(yōu)點為碎石化技術(shù)防止反射裂縫的效果比打裂壓穩(wěn)、震裂壓穩(wěn)及增加應(yīng)力緩沖層等技術(shù)更為有效;破碎并壓實的混凝土路面是由破碎混凝土塊組成的緊密結(jié)合、內(nèi)部嵌擠、高密度的材料層;施工簡便迅速,每小時破碎面積為1 600m2;多錘頭破碎機碎石化施工時,沖擊力相對較小,一般不會影響到項目沿線周圍的房屋安全。缺點為碎石化后的水泥混凝土板塊具有不均勻性,可能會存在承載力不足;相對于舊板利用、舊板打裂壓穩(wěn)工藝,碎石化后水泥混凝土板的整體強度衰減最多,可能需要基層補強。

在設(shè)計過程中,要結(jié)合設(shè)計項目的舊路狀況,把幾種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比選,最終確定改造方案。