桂林繞城高速公路舊水泥混凝土路面平整度恢復(fù)施工效果評(píng)價(jià)研究

林為為

摘要：文章以桂林繞城高速公路試驗(yàn)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(chǎn)生原因，介紹了舊水泥路面平整度恢復(fù)技術(shù)方案與施工工藝，并通過試驗(yàn)路段路面的平整度恢復(fù)情況來對(duì)施工效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：高速公路;舊水泥路面;平整度;施工效果評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：U416.216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.010

文章編號(hào)：1673-4874（2019）10-0032-04

0引言

作為一種重要的路面結(jié)構(gòu)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(yīng)用，特別是對(duì)于一些重載交通道路，水泥混凝土路面能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)氐慕煌ㄐ枨螅纳平煌ㄟ\(yùn)輸環(huán)境。對(duì)于一些舊水泥混凝土路面的改造，要對(duì)平整度恢復(fù)施工效果做出評(píng)價(jià)，進(jìn)而為后續(xù)工作的開展提供理論依據(jù)。

1原桂林繞城高速病害調(diào)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(xiàn)了嚴(yán)重的損壞問題。現(xiàn)階段，隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展速度的不斷提高，原有的路面結(jié)構(gòu)已經(jīng)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(yán)重，加速了路面結(jié)構(gòu)的損毀與破壞。通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，原桂林繞城高速公路水泥混凝土路面的病害與產(chǎn)生原因主要包含以下幾個(gè)方面：

（1）水破壞所引發(fā)的脫空、錯(cuò)臺(tái)以及斷板病害

水泥混凝土面板有著較強(qiáng)的整體性，在受到水的沖刷作用下，容易在接縫位置處發(fā)生唧泥以及錯(cuò)臺(tái)等問題，進(jìn)而導(dǎo)致行車顛簸，降低了行車過程的舒適性，嚴(yán)重時(shí)還造成板體斷裂、破碎，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)徹底喪失結(jié)構(gòu)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(chǎn)生唧泥的三個(gè)必不可少的因素。

（2）局部沉降不均勻所導(dǎo)致的錯(cuò)臺(tái)、斷板等病害

水泥混凝土路面的一個(gè)重要特征就是板體剛度大，因而對(duì)沉降不均的變形控制能力相對(duì)較差。在水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)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(duì)水泥混凝土路面的影響

通過設(shè)置橫向與縱向接縫，能夠有效緩解路面結(jié)構(gòu)存在的溫縮斷裂等問題。但是，由于接縫構(gòu)造的存在，導(dǎo)致了板體的整體性能下降，并且成為了水泥混凝土面板結(jié)構(gòu)的最薄弱部位，該部位容易出現(xiàn)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?qū)е侣访媸紫葧?huì)失去防水功能，路表流水通過接縫滲入板底，如果不能及時(shí)排走，就會(huì)導(dǎo)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(yōu)良的填縫材料，這是水泥混凝土路面能長(zhǎng)期正常使用的一個(gè)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(diào)研的結(jié)果來看，該調(diào)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(fù)技術(shù)施工工藝

2.1舊水泥路面平整度恢復(fù)方案制定

針對(duì)原桂林環(huán)城高速公路錯(cuò)臺(tái)病害嚴(yán)重的情況（錯(cuò)臺(tái)量大部分>5mm，并且持續(xù)路段長(zhǎng)），養(yǎng)護(hù)過程中主要通過錯(cuò)臺(tái)研磨進(jìn)行施工，并借助薄層修補(bǔ)等一系列方式予以應(yīng)對(duì)。但是，因?yàn)樵械缆返慕煌ê奢d相對(duì)較大，再加之廣西地區(qū)的降水相對(duì)豐富，因而原有處治沒有收到較為良好的效果。

在進(jìn)行平整度恢復(fù)方案的制定工作時(shí)，首先對(duì)項(xiàng)目所處的環(huán)境及自身特點(diǎn)進(jìn)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(duì)行車道以及超車道進(jìn)行銑刨，但不對(duì)路肩進(jìn)行銑刨。

在對(duì)行車道進(jìn)行銑刨的過程中，按照實(shí)際錯(cuò)臺(tái)量的調(diào)查數(shù)據(jù)以及調(diào)坡設(shè)計(jì)后路面各點(diǎn)標(biāo)高，以行車道外側(cè)為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行放樣。銑刨作業(yè)中，下一銑刨寬度與上一銑刨寬度重疊10cm。銑創(chuàng)作業(yè)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(zhǎng)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(shè)置的技術(shù)參數(shù)（間距、寬度、深度等）可根據(jù)實(shí)際情況確定。

方案二：銑刨行車道和超車道（不銑刨路肩），并對(duì)銑刨后的行車道進(jìn)行薄層修復(fù)。

銑刨作業(yè)過程如方案一，銑刨完成后，為防止局部路段出現(xiàn)行車道比超車道或路肩低的現(xiàn)象，在銑刨后的行車道上進(jìn)行薄層修復(fù)。

方案三：全幅銑刨。

對(duì)于方案三來說，由于試驗(yàn)段所處地區(qū)降雨量較大，并且廣西地區(qū)的雨季周期相對(duì)較長(zhǎng)，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(shí)排出，那么雨水將在路面結(jié)構(gòu)的接縫、裂縫以及邊緣位置進(jìn)行滲透，并對(duì)路面結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重?fù)p壞，使得路基路面長(zhǎng)期處于潮濕的環(huán)境中。此外，水的流動(dòng)還將使填料從縫隙中噴射出來，導(dǎo)致唧泥以及板底脫空等問題的發(fā)生。

道路的原有抗滑構(gòu)造是橫向紋理，精銑刨施工后其路面的抗滑構(gòu)造由于銑刨設(shè)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(duì)道路排水不利，致使水不能夠短時(shí)間從橫坡排除，而是沿著縱坡流動(dòng)。因此，需要采取一定的橫向排水措施比如橫向紋理等。

在進(jìn)行銑刨施工方案比選時(shí)應(yīng)從施工操作性、路表排水情況和經(jīng)濟(jì)性三方面進(jìn)行。從施工可行性方面來看，三種方案依據(jù)現(xiàn)有施工水平和技術(shù)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(jīng)過施工后，對(duì)原有路面排水方式改變不大，排水效果與原有路面排水設(shè)計(jì)相同，方案一通過設(shè)置溝槽匯集排水也可以達(dá)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(xiàn)象，對(duì)行車安全產(chǎn)生一定影響且路肩與外車道的積水會(huì)從縱向接縫滲入，因此建議銑刨時(shí)，可以銑刨部分路肩，致使積水部位不在縱向接縫處;從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，方案一的工程造價(jià)最低，方案三其次，方案二的工程造價(jià)最高。

綜合考慮三種方案，方案一只要科學(xué)合理地進(jìn)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(zhì)量，就可以做到既滿足經(jīng)濟(jì)高效的銑刨施工，又能夠?qū)崿F(xiàn)路表排水。

2.2施工前準(zhǔn)備

在開展精銑刨施工之前，工作人員應(yīng)對(duì)原有路面存在的相關(guān)病害做好處治工作，進(jìn)而確保后續(xù)施工的順利開展。這一過程中，如果不能對(duì)原有路面存在的病害進(jìn)行嚴(yán)格的處治，那么僅憑精銑刨是不能完全根治由錯(cuò)臺(tái)所造成的平整度問題的。同時(shí)，如果不能進(jìn)行相應(yīng)的處治，還將對(duì)水泥路面的使用壽命造成影響。具體而言，需要根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，采取更加經(jīng)濟(jì)合理的方法。由于水泥混凝土路面接縫處錯(cuò)臺(tái)的存在，銑刨施工過程中可能會(huì)發(fā)生接縫啃邊的現(xiàn)象。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)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(qiáng)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(jī)進(jìn)行平整度的修復(fù)，其次還要利用切縫機(jī)對(duì)銑刨后的接縫進(jìn)行重新制作，具體規(guī)格要求最大鋸深≥8cm。此外，施工中所用的鼓風(fēng)機(jī)，主要用于銑刨后路面粉塵、遺留殘?jiān)鹊那謇砉ぷ鳌?/p>

2.3 測(cè)量工作

測(cè)量人員應(yīng)對(duì)路面高程做好測(cè)量，具體來說要對(duì)外側(cè)車道板塊邊緣的標(biāo)高進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)繪，同時(shí)還要對(duì)內(nèi)側(cè)車道板塊邊緣標(biāo)高進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)繪。

2.4 調(diào)坡設(shè)計(jì)

在開展路面的調(diào)坡設(shè)計(jì)工作時(shí)，不僅要對(duì)縱坡和橫坡因素進(jìn)行考慮，還需要對(duì)路面的錯(cuò)臺(tái)量進(jìn)行研究。在調(diào)坡設(shè)計(jì)過程中，可以在舊水泥道路的坡度基礎(chǔ)上，通過對(duì)錯(cuò)臺(tái)狀況做出全面的分析，開展相應(yīng)的路面坡度設(shè)計(jì)工作。

2.5 施工放樣

放樣時(shí)要對(duì)原有路面的寬度進(jìn)行分析，同時(shí)還要對(duì)銑刨機(jī)的單幅銑刨寬度進(jìn)行研究，將施工作業(yè)的相應(yīng)標(biāo)段分為9幅。一方面，對(duì)于作業(yè)面最外側(cè)道路的放樣工作來說，可以使用拉鋼絲繩等方式進(jìn)行。另一方面，施工時(shí)要確保單幅銑刨寬度和上一幅的寬度要進(jìn)行10cm左右的重疊。施工時(shí)要對(duì)放樣工作引起重視，以免對(duì)后期施工恢復(fù)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(huán)節(jié)時(shí)，其工藝流程如下：（1）銑刨施工主要囊括了銑刨、廢料運(yùn)輸以及銑刨面復(fù)查等諸多施工工序。（2）銑刨的深度要從車道方向進(jìn)行考慮，并且要做好相應(yīng)的拉線引導(dǎo)工作。（3）在刨機(jī)進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)之后，應(yīng)對(duì)銑刨機(jī)的銑刨深度進(jìn)行合理設(shè)定，進(jìn)而確保施工環(huán)節(jié)能夠滿足相應(yīng)的規(guī)定要求。需要注意的是，銑刨時(shí)要確?，F(xiàn)行道路的順暢性與圓滑性。（4）銑刨工作開始之前，料車應(yīng)到達(dá)相應(yīng)的位置，并做好廢料的運(yùn)輸工作。

3 桂林繞城高速的舊水泥路面平整度恢復(fù)施工效果評(píng)價(jià)研究

3.1更換接縫對(duì)施工效果的影響

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

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

3.2 錯(cuò)臺(tái)恢復(fù)效果評(píng)價(jià)

水泥路面使用環(huán)節(jié)中，錯(cuò)臺(tái)作為一種常見的路面病害形式，將顯著拉低水泥路面的結(jié)構(gòu)性能和使用質(zhì)量，并且對(duì)路面結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步破壞起到促進(jìn)作用。錯(cuò)臺(tái)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(guī)范對(duì)錯(cuò)臺(tái)病害的分級(jí)狀況分析。

通過對(duì)精銑刨前后路面縮縫處錯(cuò)臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在銑刨施工前，路面錯(cuò)臺(tái)病害較嚴(yán)重，大部分縮縫錯(cuò)臺(tái)量為中等和嚴(yán)重級(jí)別，影響了路面的行車性能。

通過對(duì)銑刨后的路面錯(cuò)臺(tái)量進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)大部分的接縫錯(cuò)臺(tái)量為零，僅有幾處殘留錯(cuò)臺(tái)較大。現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)后，發(fā)現(xiàn)板塊局部有凹陷，而且原錯(cuò)臺(tái)量就較大，如按統(tǒng)一的橫坡度完全消除錯(cuò)臺(tái)，則銑刨深度太大，所以該處錯(cuò)臺(tái)未銑刨掉。

表2為內(nèi)道1-20號(hào)板間錯(cuò)臺(tái)數(shù)據(jù)對(duì)比表。

通過對(duì)內(nèi)道1-20號(hào)板間的縮縫錯(cuò)臺(tái)量對(duì)比分析，經(jīng)過銑刨后半年、一年兩次錯(cuò)臺(tái)量的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)大部分錯(cuò)臺(tái)量仍為0，只有少數(shù)的幾個(gè)點(diǎn)偏離正常水平，總體施工效果較好。圖3為施工前后錯(cuò)臺(tái)量的對(duì)比狀況。

3.3平整度恢復(fù)效果評(píng)價(jià)

在進(jìn)行水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)工作時(shí)，平整度是一項(xiàng)重要的評(píng)定指標(biāo)。路面平整度不僅與道路的使用性能、行車安全狀況有關(guān)，同時(shí)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(dá)不到要求的水泥路面，將導(dǎo)致行車阻力的急劇增加，同時(shí)還會(huì)提高行車環(huán)節(jié)的附加振動(dòng)作用，使司乘人員感覺極為不適。此外，由于振動(dòng)作用的存在，還會(huì)導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)所受的沖擊力急劇增加，進(jìn)而加速交通工具零件的損壞，加速車輛輪胎的磨損，還會(huì)導(dǎo)致油耗量急劇增加。在桂林等南方多雨地區(qū)，不平整的路面還將造成雨水積滯的時(shí)間增加，進(jìn)而對(duì)水泥路面結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的水損壞問題。因此，通過提高路面結(jié)構(gòu)的平整度，能夠有效降低振動(dòng)沖擊力對(duì)于車輛與司乘人員造成的影響，進(jìn)而有效改善行車過程的舒適狀況，提高行車環(huán)節(jié)的安全性。

3.3.1平整度常用的檢測(cè)方法

現(xiàn)階段，平整度檢測(cè)工作中最為常用的方法就是3m直尺法，同時(shí)可以采用連續(xù)式平整度儀以及顛簸累計(jì)儀進(jìn)行平整度的檢測(cè)。其中，本研究采用3m直尺測(cè)量方法連續(xù)測(cè)定。每一處連續(xù)測(cè)定10尺，記錄每一尺測(cè)量的最大間隙，并計(jì)算數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差，以此來評(píng)價(jià)水泥混凝土路面的平整度。

3.3.2 測(cè)量結(jié)果與分析

在經(jīng)過銑刨施工后，用3m直尺檢測(cè)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(xiàn)場(chǎng)核對(duì)，這些位置的板塊均有不同程度的凹陷，所以導(dǎo)致最大間隙偏大，影響該段平整度值。以內(nèi)道右輪為例，平整度數(shù)據(jù)如表3所示。

通過對(duì)表3的內(nèi)容進(jìn)行分析，可以看出平整度標(biāo)準(zhǔn)差較銑刨前也有所下降;施工后半年及一年后，經(jīng)過對(duì)路面平整度復(fù)測(cè)，路面平整度標(biāo)準(zhǔn)差較之前都有所減少。

3.4 施工后路面紋理與抗滑性能評(píng)價(jià)

水泥路面抗滑性能一般通過鋪砂法檢測(cè)構(gòu)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(cè)抗滑性能，作為鋪砂法檢測(cè)的對(duì)比。經(jīng)過檢測(cè)，試驗(yàn)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(gòu)造深度為0.54，是精銑刨前平均構(gòu)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(guī)范的要求范圍之內(nèi)。

3.5施工效率分析

對(duì)于切縫效率而言，施工時(shí)使用一臺(tái)切割機(jī)，1d可切2.5條縮縫（兩人合作，包括劃線放樣）;對(duì)于開槽效率來說，針對(duì)20條縮縫，4個(gè)人12d可以開好槽，平均每人1d開鑿2.5個(gè)傳力桿槽;對(duì)于澆筑混凝土效率而言，在進(jìn)行20條縮縫的澆筑施工時(shí)，需工時(shí)2d，每天9個(gè)人，主要包括現(xiàn)場(chǎng)材料準(zhǔn)備、基槽清理和一些輔助工作。工作總體效率為：實(shí)際用工量/實(shí)際完成量（縮縫條數(shù)）=（14+70+18）/23=4.5，相當(dāng)于完成一條縮縫（6-8個(gè)傳力桿）的增設(shè)傳力桿需要約4.5個(gè)人工。銑刨路面效率為1個(gè)工日大概銑刨260m的單車道，平均1個(gè)工日銑刨大約975m的水泥路面。通過銑刨實(shí)現(xiàn)了3個(gè)效果：（1）提高了路面平整度;（2）恢復(fù)了路面橫坡利于排水;（3）消除了接縫錯(cuò)臺(tái)。

4 結(jié)語

隨著國內(nèi)城市化進(jìn)程的不斷加快，我國高速公路事業(yè)獲得了快速的發(fā)展。在進(jìn)行高速公路的施工建設(shè)過程中，要注重對(duì)水泥混凝土這一路面結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用，同時(shí)還要做好路面的加固與恢復(fù)工作，并且要對(duì)恢復(fù)施工效果做出評(píng)價(jià)。對(duì)于路面平整度的恢復(fù)，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(cuò)臺(tái)量和平整度都有了較好的改善，并且能夠長(zhǎng)期保持施工效果，施工后抗滑性能有所下降，但在規(guī)范規(guī)定的范圍之內(nèi)。