水泥混凝土路面舊路改造方法探究

劉瑜龍

(山西省陽城縣交通運輸局，山西晉城 048100)

1 水泥混凝土路面病害產(chǎn)生原因綜述

進入21世紀以來，水泥混凝土路面在山西省農(nóng)村公路中得到了廣泛應用，特別是“村村通水泥路”工程的實施，為我省農(nóng)村公路的發(fā)展起到了極大的促進作用。以陽城縣為例，至2013年年底，全縣公路通車里程2 141 km中，水泥混凝土路面已達到1 610 km，占全部公路通車里程的75.2%。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和車流量的持續(xù)增加，目前許多路面由于建設標準不高、承載能力低、使用年限長等原因，加之重載車輛多、地基處理不當?shù)纫蛩赜绊?，路面破損、通行能力下降等情況已開始逐漸顯現(xiàn)，如何對水泥路面的舊路進行改造，已成為一個重要課題。

水泥混凝土路面因長期暴露于大氣中，氣溫周期性變化對路面影響最為顯著，舊水泥混凝土路面板由此發(fā)生縮脹，并產(chǎn)生溫度應力。舊水泥混凝土路面的應力在接縫處不連續(xù)，所以舊路面要承受其所產(chǎn)生的溫度應力，特別是冬季氣溫較低時，水泥混凝土路面容易因接縫對應處的應力過大而產(chǎn)生開裂，形成溫度型反射裂縫，從而加劇路面破損。水泥混凝土路面自身的脆性性質(zhì)和體積敏感性，導致這種路面需設置各種接縫，所以其破損后進行修復相對困難。破損后的水泥混凝土路面不但影響了行車車速，降低了通行能力，更對行車安全帶來了很大隱患。

舊水泥路的改造主要是利用不同的技術(shù)和處理方法，使舊水泥路面的病害不再反映到改造后的路面上，確保作為基層的穩(wěn)定性，并有較高的可利用強度。

2 水泥混凝土路面舊路改造方法簡述

當前對舊水泥混凝土路面進行改造，主要方法是在舊水泥混凝土路加鋪新的瀝青路面，這種方法比較簡單有效，目前被普遍用于各種技術(shù)等級的水泥混凝土路面改造，特別是在低等級的農(nóng)村公路中應用更為多見。這種改造方法，常常帶來的問題是:受舊水泥面板因溫度、濕度變化產(chǎn)生的變形以及翹曲應力影響，導致瀝青面層很容易發(fā)生裂縫，使用壽命大大降低，影響了改造效果，造成經(jīng)濟上的浪費。

為解決上述問題，需要對舊水泥混凝土路面進行處治后，再鋪裝瀝青路面，常見的處治方法有三種:打裂壓穩(wěn)技術(shù)、碎石化技術(shù)和沖擊壓實技術(shù)。下面對三種方法分別進行闡述。

2.1 打裂壓穩(wěn)技術(shù)

打裂壓穩(wěn)技術(shù)就是首先把舊水泥混凝土路面進行破碎，破碎后的尺寸一般在20 cm～30 cm左右大小，然后反復進行碾壓，各小板塊在相互嵌擠的作用下形成緊密的穩(wěn)定層，將其作為基層或底基層，從而避免了在瀝青面層上產(chǎn)生反射裂縫。

采用打裂壓穩(wěn)技術(shù)來處治舊水泥路面，主要有三種類型:破裂穩(wěn)固、紋裂穩(wěn)固和舊板破碎穩(wěn)固。這三種類型的選擇，是依據(jù)舊路面病害的類別和損害程序來確定的。破裂穩(wěn)固適用的情形為:舊水泥面板脫空、板塊松動明顯;有較多的橫向、縱向裂縫，有唧泥、錯臺等病害;不均勻沉降較為明顯或原路基壓實度不足。紋裂穩(wěn)固適用的情形為:舊水泥面板支撐較穩(wěn)，存在需灑水才能辨識的較小較細裂縫。舊板破碎穩(wěn)固適用的情形為:舊水泥面板破碎嚴重，路面和基層的病害嚴重，已達不到結(jié)構(gòu)強度要求。

打裂壓穩(wěn)技術(shù)是根據(jù)水泥混凝土路面屬于脆性材料的特性，采用門式破碎機的破碎錘進行沖擊，將舊水泥面板破碎成合適的小板塊，然后用輪胎式壓路機進行壓穩(wěn)，使小板塊移動直至與基層緊密結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)層，作為基層或底基層，然后在其上再鋪裝瀝青混凝土面層，達到舊水泥路面的整治目的。

打裂壓穩(wěn)技術(shù)在施工時，應先作試驗段，調(diào)整破碎錘的提升高度和錘頭間距這兩個參數(shù)來選擇符合要求的施工工藝，各項檢測指標主要有打裂塊度、沉降量和彎沉。

2.2 碎石化技術(shù)

碎石化技術(shù)是先把混凝土面板進行破碎，破碎后的混凝土塊上表面不得大于8 cm，底面不得大于40 cm，然后用Z型壓路機進一步破碎，鋪撒透層乳化瀝青，用光輪壓路機靜壓后，重新鋪裝熱拌瀝青罩面或水泥混凝土路面。

碎石化技術(shù)使用的施工機械主要有多錘頭破碎機、專用的Z型振動壓路機和光輪壓路機等。在施工時，同樣需要先作試驗段，確定破碎機的錘頭高度、頻率、工作速度等指標后，方可開始正式施工。各項質(zhì)量檢測指標主要有破碎率和破碎尺寸。

舊水泥面板在重力沖擊作用下能夠消除板底脫空，且破碎后的混凝土塊粒徑從上到下逐漸增大，相互之間緊密咬合嵌擠，有效強化路基，經(jīng)撒布透層瀝青穩(wěn)定后，形成了類似于瀝青碎石基層的柔性基層，具有強度高、密度高的特點，為加鋪層提供很高的結(jié)構(gòu)強度，同時可以有效地解決反射裂縫對瀝青面層的危害，延長了路面的使用年限。

2.3 沖擊壓實技術(shù)

一般情況下，舊水泥混凝土路面的頂面彎沉值都比較小，損壞情況嚴重的路段，板底脫空通常較為嚴重，斷板比較多的地段彎沉值就比較大，并且彎沉大的測點比較多，對這種情況，利用沖擊壓實技術(shù)最為適宜。

沖擊壓路機是一種最適合對舊水泥面板進行處理的壓實機械，主要利用三邊形或五邊形“輪子”來產(chǎn)生集中的沖擊能量，從而破碎舊水泥面板、壓實穩(wěn)定混凝土塊，形成穩(wěn)定堅固的材料層。沖擊壓實機可采用牽引式或自行式。主要作業(yè)方式是沖擊和滾動的復合行為，主要控制指標為沖擊壓路機的碾壓速度、壓實深度和結(jié)構(gòu)層厚度。其作業(yè)原理可以采用以下公式表示:

其中，E為勢能;m為沖擊壓實機的總質(zhì)量;h為沖擊壓實機內(nèi)外半徑差值。

對比沖擊壓路機和一般壓路機的性能，可得出表1。

表1 沖擊壓實機與普通壓路機性能對比表

由表1中數(shù)據(jù)可見，沖擊壓路機的能力是普通壓路機能力的五六倍。選擇7 km/h～9 km/h的速度進行沖壓，效果較好。但這要求控制在標示的作業(yè)區(qū)內(nèi)進行施工，根據(jù)情況進行選擇套壓或者是單道壓實，以防止有錯壓和漏壓等情況出現(xiàn)。在沖壓過程中應安排專人負責觀察沿線建筑物和構(gòu)造物，以防止出現(xiàn)突發(fā)的破壞現(xiàn)象。沖壓過程中如遇下雨，則應該停止作業(yè)并做好作業(yè)區(qū)的遮蓋工作，防止雨水滲入路床等。沖壓結(jié)束后，后續(xù)施工應立即跟上，可加鋪水泥穩(wěn)定碎石基層等，從而防止雨水滲入。

3 水泥混凝土路面舊路改造方法的對比

針對打裂壓穩(wěn)、碎石化和沖擊壓實這三種舊水泥混凝土路面的處治技術(shù)，具有各自不同的優(yōu)缺點，應結(jié)合不同的情況來選用。

打裂壓穩(wěn)技術(shù)的適用范圍較廣，可以通過調(diào)整破碎錘的高度和錘頭間距，在舊水泥面板病害或損壞程度不同的情況下均可以采用，能夠有效地利用原路面結(jié)構(gòu)層，施工期間可以不中斷交通，工作效率高，便于環(huán)境保護等優(yōu)點。缺點是破碎的尺寸不易控制，在臨近橋涵或其他構(gòu)造物時使用受限，在處理因滲水等原因引起的病害時，需進行路基換填處理。

碎石化技術(shù)是目前解決反射裂縫問題的較為有效的辦法。而且操作簡便，施工周期短，綜合造價低。使用碎石化技術(shù)，破碎后的路面可直接用作基層或底基層，再鋪新的面層，是舊水泥路面翻新改造的好辦法。此種碎石化的優(yōu)勢在于不必把破損的水泥面板進行打碎搬走，從而節(jié)約了部分路基材料和運輸?shù)某杀荆岣吡斯こ痰倪M度，也解決了包括丟棄水泥碎塊等垃圾的產(chǎn)生環(huán)保問題。但在施工時需要對道路進行封閉管理。

沖擊壓實技術(shù)不僅可用于處治舊水泥混凝土路面，而且可以處理填石路基，加固軟弱路基，進一步提高路基整體強度，減少路基工可沉降，適用于路基病害比較嚴重，特別是因路基軟弱引起的舊水泥路面損壞的情況。

由此可見，三種方法各有優(yōu)缺點，實際工作中采取哪種方法，主要應結(jié)合水泥路面損害的實際情況，采取經(jīng)濟有效的方式方法進行處理，以達到節(jié)約資源，更加有效的進行舊水泥混凝土路改造的效果。

4 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和水泥混凝土路面的使用年限增長，大量農(nóng)村公路的舊水泥混凝土路面，都需要逐漸進行改造。因此，本著充分利用舊水泥路面的原則，區(qū)別不同的舊路損壞情況和各方面條件，分析研究各種處治技術(shù)的優(yōu)缺點，科學合理地采用一種或者多種處治技術(shù)進行舊路改造，不僅有利于節(jié)約土地資源，保護生態(tài)環(huán)境，節(jié)約建設成本，還可以持續(xù)發(fā)揮公路的使用期限，取得良好的社會效益。

［1］沙慶林.瀝青面層的技術(shù)狀況與發(fā)展方向［J］.公路，2003(8):1-3.

［2］諶潤水，胡釗芳，帥長斌.公路舊橋加固技術(shù)與實例［M］.北京:人民交通出版社，2010.

［3］李小峰，劉建華，韓紅福.水泥混凝土路面病害的預防與處治［J］.山西建筑，2012，38(18):156-157.