舊水泥混凝土路面改造施工技術(shù)方案探討

姜春光

（中冶東方工程技術(shù)有限公司包頭鋼鐵設(shè)計(jì)研究院，內(nèi)蒙古 包頭014040）

1 工程概況

某城市道路路段為二級(jí)公路，路基寬12m，路面寬9m，長(zhǎng)15.42km。為水泥混凝土路面，建設(shè)通車(chē)已經(jīng)11 年，僅進(jìn)行過(guò)常規(guī)養(yǎng)護(hù)，一直未作大修改造。 由于近年來(lái)經(jīng)濟(jì)和旅游業(yè)的不斷發(fā)展，加之近年來(lái)國(guó)家對(duì)煤炭資源的需求日益加大，隨之交通量日益上升，道路現(xiàn)狀每況愈下，病害面積連年遞增，路面破損狀況嚴(yán)重，公路的服務(wù)水平明顯下降，已不能滿(mǎn)足安全行車(chē)的需要。 該段舊水泥混凝土路面損壞狀況評(píng)價(jià)等級(jí)為次，且舊水泥混凝土路面的斷板率等級(jí)水平為差級(jí)水平。

2 改造施工方案設(shè)計(jì)

根據(jù)調(diào)查評(píng)定等級(jí)結(jié)果以及加鋪層選用原則，舊水泥混凝土路面加鋪層選用分離式瀝青加鋪層。 初步改造方案是：在加鋪前對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行破碎和壓實(shí)穩(wěn)定處理，用做新建路面的基層，同時(shí)為了減少舊路面板對(duì)新加鋪層的影響，減少反射裂縫的發(fā)生，在經(jīng)過(guò)破碎和壓穩(wěn)處理的路面上利用瀝青混合料填補(bǔ)所有裂縫、 接縫和不平處，做一層整平層，最后鋪筑瀝青加鋪層。

（1）改造道路的上面層采用AC-16 型，下面層采用AC-20 型來(lái)加鋪原舊水泥混凝土路面。按照路面設(shè)計(jì)及施工規(guī)范進(jìn)行瀝青混合料的材料配合比設(shè)計(jì)。

（2）改造道路采用110 號(hào)石油瀝青，通過(guò)試驗(yàn)最終確定上面層AC-16 瀝青混合料所使用油石比最佳用量為5.2%， 根據(jù)油石比最終確定瀝青混合料的相對(duì)密度為2.400g/cm3，孔隙率4.4%，穩(wěn)定度9.04kN，實(shí)測(cè)密度2.434g/m3，飽和度70.1%，流值2.3(mm），礦料間隙率15.0%。

（3）通過(guò)試驗(yàn)最終確定下面層AC-20 瀝青混合料所使用油石比最佳用量為4.9%， 根據(jù)以上油石比最終確定瀝青混合料的相對(duì)密度為2.416g/cm3， 孔隙率4.7%， 穩(wěn)定度8.24kN， 飽和度67.5%， 流值2.52(mm），礦料間隙率14.4%。

（4）應(yīng)力吸收層配合比試驗(yàn)是通過(guò)壓實(shí)試驗(yàn)法確定瀝青混合料的體積性能，從而確定混合料的最佳用油量。由相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果可知，混合料的最佳用油量為9.1%， 最佳拌合溫度為170°C， 最佳壓實(shí)溫度為165℃。 將得到的最佳用油量結(jié)果應(yīng)用到疲勞試驗(yàn)和穩(wěn)定度試驗(yàn)中，由此確定生產(chǎn)中的配合比，控制生產(chǎn)質(zhì)量，以達(dá)到減少反射裂縫的目的。

3 舊水泥混凝土路面改造施工技術(shù)

3.1 舊水泥混凝土路面打裂壓穩(wěn)施工

為了盡量減少原板塊對(duì)上面層的反射裂縫、簡(jiǎn)化施工程序、加快施工進(jìn)度，對(duì)原混凝土路面板塊采取打裂處理。

3.1.1 施工準(zhǔn)備

1）打裂施工前，對(duì)確定的施工路段進(jìn)行交通管制。

2）打裂壓穩(wěn)前要認(rèn)真檢查打裂機(jī)械的各部件及測(cè)量控制部件，確保安全、無(wú)故障、無(wú)偏差運(yùn)行。

3）技術(shù)人員要提前用紅油漆等標(biāo)記材料對(duì)施工路段的構(gòu)造物，如橋梁涵洞、通訊電纜等進(jìn)行標(biāo)記，確定需要進(jìn)行破裂穩(wěn)固的區(qū)域，并對(duì)其進(jìn)行初始高程測(cè)量。

4）在打裂之前對(duì)打裂路段進(jìn)行清掃，清除原路面上所有的填縫材料。

3.1.2 打裂壓穩(wěn)施工工藝

門(mén)式打裂機(jī)采用回轉(zhuǎn)錯(cuò)輪法施工，具體施工過(guò)程是：

1）打裂壓實(shí)機(jī)以施工路段一側(cè)為起點(diǎn)，運(yùn)行至該側(cè)終點(diǎn)時(shí)調(diào)轉(zhuǎn)車(chē)頭，沿施工路段中線碾壓返回至起點(diǎn)，再次調(diào)轉(zhuǎn)車(chē)頭，將壓實(shí)機(jī)的外側(cè)壓實(shí)輪置于第一次沖壓時(shí)的兩條輪跡之間，碾壓至路段的終點(diǎn)，按照這種錯(cuò)輪碾壓的方式逐步從路基一側(cè)推至另一側(cè)，當(dāng)整個(gè)路面板均被碾壓一遍時(shí)記為一遍。

2）經(jīng)過(guò)門(mén)式打裂機(jī)處理后的水泥混凝土路面板上存在大量裂縫，如果后續(xù)工序無(wú)法跟進(jìn)時(shí)，務(wù)必要做好路面的防水工作，可采用的方法包括灑鋪乳化瀝青和撒布石屑，但這兩種防水措施的作用是十分有限的，并不能完全保證在下個(gè)工序開(kāi)展前路面的均對(duì)穩(wěn)定，所以還是應(yīng)做好施工組織，保證工序的緊密銜接以實(shí)現(xiàn)路面的良好防水。 對(duì)于路面板破損嚴(yán)重或板下路基已出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象的路段，首先要對(duì)該路段進(jìn)行開(kāi)挖換填處理，才可進(jìn)行瀝青加鋪層的攤鋪工作。

3）在進(jìn)行加鋪層攤鋪前，一定要做好工作面的清掃工作，避免出現(xiàn)雜質(zhì)混入，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。

4）施工中一定要對(duì)構(gòu)造物避讓。 為保證周?chē)鷺?gòu)造物的安全，要根據(jù)構(gòu)造物的情況，采取必要的減震措施，確定安全的避讓距離。一般來(lái)說(shuō)，避讓距離不能小于30m。不能對(duì)橋梁打裂施工，不能打裂基礎(chǔ)埋深小于2m 的涵洞，以免對(duì)涵洞造成損壞。 不能對(duì)橋梁打裂施工。

5）鄰近交叉口的地方及橋頭兩側(cè)30m 范圍內(nèi)因考慮門(mén)板式打裂機(jī)的沖擊力，對(duì)以上段落不予打裂，考慮在路面彎沉測(cè)量過(guò)程中所經(jīng)村屯路段彎沉值在0-15（1/mm）之間，個(gè)別零星破碎板已做處理更換，橋頭兩側(cè)跳車(chē)都已更換了橋頭搭板，處理了路基。鑒于以上措施，對(duì)此段落進(jìn)行采取加鋪玻纖土工格柵的措施來(lái)避免反射裂縫的發(fā)生。玻纖土工格柵鋪筑在舊路路面之上，保證其平整度良好。

3.1.3 打裂壓穩(wěn)施工質(zhì)量控制

1）打裂產(chǎn)生的舊路面板相鄰裂縫圍成的面積介于0.4-0.6m2之間，不規(guī)則開(kāi)裂的面積在75%以上。

2）不能對(duì)原有路面產(chǎn)生過(guò)度破壞。要控制好錘頭下落的高度和間距，在破碎過(guò)程中，要控制好沖擊強(qiáng)度防止碎屑太多及舊面板位移過(guò)大。

3）打裂施工不能損傷周?chē)臉?gòu)造物，同時(shí)還要保護(hù)好基層。

4）打裂壓穩(wěn)后，舊水泥混凝土板破碎成水泥混凝土塊，有效地減少了舊水泥混凝土板收縮造成的新路面結(jié)構(gòu)層的反射裂縫。破碎后的水泥混凝土塊能很好地為新路面面層提供足夠的支撐，該層一般直接用作新結(jié)構(gòu)層的基層。

5）打裂壓穩(wěn)后，舊水泥混凝土路面頂面回彈模量E0 一般都比打裂壓穩(wěn)前有所降低，并且使方差降低，說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)打裂壓穩(wěn)后頂面強(qiáng)度更加均勻，絕大部分路面E0 值在300MPa 以上，個(gè)別路段由于原路基存在質(zhì)量問(wèn)題，E0 值較小。 在進(jìn)行路面改造時(shí)，首先對(duì)存在問(wèn)題的原路基進(jìn)行處理。 因此， 路面典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)E0 取值確定為不小于300MPa，這也是打裂壓穩(wěn)技術(shù)施工的質(zhì)量控制和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層施工

3.2.1 施工準(zhǔn)備

在加鋪工程中，在鋪筑加鋪層前，與新建路面一樣，需要對(duì)瀝青混合料進(jìn)行試拌及試鋪，并檢驗(yàn)以下各項(xiàng)內(nèi)容。

1）根據(jù)加鋪層瀝青路面的類(lèi)型，匹配相應(yīng)的施工機(jī)械、機(jī)械數(shù)量和組合方式。

2）提前對(duì)瀝青混合料的拌合站進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中確定拌合溫度、上料速度、時(shí)間和數(shù)量等工藝參數(shù)。

3）提前對(duì)瀝青混合料攤鋪機(jī)進(jìn)行調(diào)試，通過(guò)試鋪確定攤鋪速度、溫度、寬度，攤鋪的松鋪系數(shù)和自動(dòng)找平方式等參數(shù)和施工工藝，并結(jié)合舊路面的破損狀況和處理方式，確定加鋪層抗裂方法等。

4）按規(guī)范的方法驗(yàn)證瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)結(jié)果，提出生產(chǎn)配合比。

5）采用適合的方法確定瀝青混凝土面層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)密度。

6）根據(jù)施工機(jī)械的功率和人員的配置情況，制定合理的施工進(jìn)度計(jì)劃表。

7）檢查材料及施工質(zhì)量，作好記錄分析，對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)內(nèi)容出現(xiàn)的問(wèn)題和解決措施進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

3.2.2 瀝青加鋪層施工工藝

1）瀝青混合料的拌和

瀝青混合料的拌合對(duì)瀝青混合料的質(zhì)量具有重要影響，所以在拌合步驟應(yīng)嚴(yán)格控制。首先，原材料要按照“粗集料和細(xì)集料應(yīng)分開(kāi)堆放和供料，不同料源的集料分開(kāi)堆放”的原則堆放，以便于瀝青混合料配合比的質(zhì)量控制。 水對(duì)于瀝青混合料的影響最大，所以在拌和前需將粗、細(xì)集料，包括礦粉，充分地烘干，以保證瀝青混合料的質(zhì)量。

加鋪工程中瀝青混合料拌合時(shí)，主要參考普通重載交通瀝青混合料的拌合條件，集料溫度應(yīng)比瀝青溫度高10-15℃，熱拌混合料成品在儲(chǔ)料倉(cāng)儲(chǔ)存后，其溫度下降不應(yīng)超過(guò)10℃，儲(chǔ)料倉(cāng)的儲(chǔ)料時(shí)間不得超過(guò)72h。 溫度控制是瀝青混合料拌合的重要環(huán)節(jié)，不能讓混合料在拌合過(guò)程中發(fā)生老化、炭化及起泡現(xiàn)象，一旦發(fā)生以上現(xiàn)象應(yīng)作為廢料處理。

要嚴(yán)格控制瀝青混合料成品質(zhì)量，以滿(mǎn)足配合比的要求。 控制好進(jìn)料的速度和原材料的比例，防止混合料過(guò)于松散。 用油量的多少和溫度高低也會(huì)影響混合料的質(zhì)量，防止出現(xiàn)團(tuán)結(jié)塊和混合料花白。 不滿(mǎn)足質(zhì)量要求的混合料不能在工程上使用。

2）瀝青混合料的運(yùn)輸

在本路段工程中， 瀝青混合料的運(yùn)輸工具為大噸位的自卸式汽車(chē)。 為防止瀝青與車(chē)廂板粘結(jié)，在裝運(yùn)前在車(chē)廂側(cè)板和底板涂抹一層洗滌劑水溶液，卸車(chē)后，車(chē)廂內(nèi)必須清理干凈，不得有瀝青混合料或水溶液殘留。

控制好攤鋪機(jī)的各種參數(shù)，攤鋪機(jī)才會(huì)合理的速度下運(yùn)行，攤鋪出來(lái)的瀝青混凝土質(zhì)量才更好。在連續(xù)攤鋪過(guò)程中，運(yùn)料車(chē)、攤鋪機(jī)和壓路機(jī)的配合很重要。運(yùn)料車(chē)不能撞擊攤鋪機(jī)，攤鋪機(jī)不能過(guò)死剎車(chē)，以免造成攤鋪機(jī)的移動(dòng)使新鋪層出現(xiàn)波紋。施工中運(yùn)輸?shù)乃俣纫笥跀備佀俣龋惠v運(yùn)輸車(chē)在攤鋪時(shí)，有另外一輛車(chē)在等候，但最多等候車(chē)輛被控制不超過(guò)5 輛。

3）瀝青混合料的攤鋪

在攤鋪瀝青混合料攤鋪前， 首先采用大功率空壓機(jī)吹走表面雜物，保證表面潔凈。 在加鋪前，為防止攤鋪機(jī)上掛粘瀝青混合料，影響攤鋪效果，所以首先對(duì)熨平板提前加熱，在進(jìn)行攤鋪工作?？紤]瀝青粘度、氣溫、攤鋪層厚度等，選擇瀝青混合料的攤鋪溫度為120℃±10℃。根據(jù)瀝青混合料的類(lèi)型、施工機(jī)械和施工工藝等選擇瀝青混合料的松鋪系數(shù)為1.1，經(jīng)過(guò)試鋪后，得出該溫度和系數(shù)均可用。

4）瀝青混合料的壓實(shí)及成型

試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果得出，本加鋪工程的加鋪方案是：5cm（AC-16）中粒式瀝青混凝土，6cm（AC-20）中粒式瀝青混凝土，在底部增設(shè)一層瀝砂應(yīng)力吸收層。 按初壓、復(fù)壓、終壓三個(gè)階段壓實(shí)瀝青混合料。 碾壓速度太快，路面的平整度會(huì)不好，所以壓路機(jī)應(yīng)低速碾壓以一定的頻率。

首先，初壓采用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓1 遍，碾壓時(shí)關(guān)閉振動(dòng)。相鄰碾壓帶重疊1/3-1/2 輪寬；

其次，復(fù)壓時(shí)采用15t 以上的重型輪胎壓路機(jī)碾壓4-6 遍，直到達(dá)到壓實(shí)要求為止。 同樣，相鄰碾壓帶要保持1/3-1/2 的輪寬疊加。

最后，終壓采用振動(dòng)壓路機(jī)，關(guān)閉振動(dòng)模式，碾壓兩遍以上，檢查路面上午碾壓輪跡。

5）接縫

在本工程中，橫向施工接縫為主要工作縫，大部分工作縫為平接縫，上下兩層的橫向施工接縫保持1.5m 的間隔。為保證橫向接縫的平順，避免雜物掉落其中影響工作性能，采用雙輪壓路機(jī)對(duì)橫向接縫進(jìn)行碾壓，碾壓寬度為15cm。 然后以每15cm 的速度向新鋪的混合料推進(jìn)，直至壓路機(jī)全部置于新鋪層上為止，再改為縱向碾壓。

3.3 應(yīng)力吸收層施工技術(shù)

3.3.1 應(yīng)力吸收層施工準(zhǔn)備

1）清掃破損的舊水泥混凝土路面，保證路面的縫隙內(nèi)無(wú)雜質(zhì)；

2）裂縫的寬度和深度大于2cm 的地方必須修補(bǔ)；

3）相鄰板間的彎沉差大于0.06mm，需要灌漿處理；

4）板底脫空嚴(yán)重時(shí)，要及時(shí)更換水泥板。

3.3.2 應(yīng)力吸收層施工工藝及質(zhì)量控制

1）應(yīng)力吸收層混合料拌和前準(zhǔn)備工作

施工前應(yīng)將混合料拌和機(jī)械進(jìn)行全面檢查，以何證機(jī)械能夠連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)；根據(jù)混合料的類(lèi)型確定應(yīng)該準(zhǔn)備的篩孔尺寸；準(zhǔn)備好除塵器具。

2）應(yīng)力吸收層混合料施工中配合比調(diào)整

將熱混合料在冷卻倉(cāng)中冷卻，依據(jù)混合料的目標(biāo)配合比，用水篩法進(jìn)行試驗(yàn)，并根試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整拌和機(jī)的工作狀態(tài)；根據(jù)篩分結(jié)果確定最佳用油量。

3.3.3 應(yīng)力吸收層混合料的運(yùn)輸

應(yīng)力吸收層混合料的運(yùn)輸工具為大噸位的自卸式汽車(chē)。在裝運(yùn)前在車(chē)廂側(cè)板和底板涂抹一層洗滌劑水溶液防止粘結(jié)。 卸車(chē)后，車(chē)廂內(nèi)必須清理干凈，不得有混合料殘留。在裝滿(mǎn)料的汽車(chē)頂面用帆布遮擋，起到保溫、防雨、防污染的作用。

3.3.4 應(yīng)力吸收層混合料的攤鋪與碾壓

在攤鋪過(guò)程中，針對(duì)該路段舊水泥混凝土路面，采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪。 要嚴(yán)格控制攤鋪的速度和混合料的溫度，原有舊路面的施工縫和縱縫要與新混合料的接縫錯(cuò)開(kāi)至少30cm。 要用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓成型。 碾壓要緊跟著攤鋪工作進(jìn)行，防止熱量損失影響攤鋪壓實(shí)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

在舊水泥混凝土面層上鋪設(shè)加鋪層，是一項(xiàng)可在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)恢復(fù)或提高路面使用性能的經(jīng)濟(jì)、有效的修復(fù)技術(shù)措施，也是目前對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行改造的主要方式。目前在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青層以其工期短、對(duì)交通影響小、修復(fù)后路面服務(wù)性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于舊水泥混凝土路面的修復(fù)工程中。

［1］陳明哲,曾杰,李懿.舊水泥混凝土路面改造碎石化技術(shù)研究[J].交通科技,2010(2).

［2］周松濤.舊水泥混凝土路面打裂壓穩(wěn)技術(shù)的應(yīng)用[J].價(jià)值工程,2013(12).

［3］周祥.舊水泥混凝土路面加鋪瀝青改造施工質(zhì)量控制[J].施工技術(shù),2009(7).