南武大道武鳴段水泥混凝土路面大修施工技術(shù)分析

廖暉

摘要：受溫度、水患等環(huán)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(xiàn)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(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：水泥;混凝土;路面大修;施工技術(shù)

0 引言

作為國民經(jīng)濟(jì)的命脈，公路發(fā)揮著不可替代的作用。我國水泥混凝土公路建設(shè)起步于20世紀(jì)60年代，自20世紀(jì)80年代以來，國民經(jīng)濟(jì)得到了充分發(fā)展，公路作為承載經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要平臺也得到了迅猛發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著客流、物流的發(fā)展進(jìn)步，公路交通量進(jìn)一步增大，隨之而來的是諸多重型車輛的超載問題越發(fā)突出，給路面造成了功能性和結(jié)構(gòu)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(jìn)行研究，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和長遠(yuǎn)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(fù)重載荷下，可以產(chǎn)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(qiáng)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(wěn)定性好、使用時(shí)間長、便于養(yǎng)護(hù)等特點(diǎn)，在實(shí)際道路施工建設(shè)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(shè);（2）道路的接縫較多，且鋪設(shè)后不能立即開放;（3）后期維護(hù)修理費(fèi)用較高;（4）受溫度、超載等主客觀因素的影響，路面易出現(xiàn)沉陷、錯(cuò)臺、斷板等病害，導(dǎo)致路面使用性能急劇下降，縮短使用壽命[1]。

2 導(dǎo)致病害的主要原因分析

通過分析，水泥混凝土路面病害發(fā)生的原因主要有以下三種情形：

（1）施工缺陷引起。主要表現(xiàn)為水泥混凝土路面鋪設(shè)厚度較薄，對于一般交通量的數(shù)據(jù)分析不準(zhǔn)，對于路面板塊的劃分不夠科學(xué)等。在實(shí)施路面鋪設(shè)時(shí)，水泥混凝土配比不合適也會導(dǎo)致路面的先天承載力不足。在水泥混凝土路基建設(shè)時(shí)，路基強(qiáng)度不夠也會導(dǎo)致路面在受壓后產(chǎn)生變形。排水設(shè)施施工不科學(xué)導(dǎo)致路面積水，也會導(dǎo)致病害的發(fā)生[2]。[HJ1.45mm]

（2）路面養(yǎng)護(hù)不夠。一些路面維護(hù)方式較為單一，導(dǎo)致維修效果不夠理想。一些傳統(tǒng)的維護(hù)手段主要結(jié)合技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)和路面使用情況來制定養(yǎng)護(hù)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(dǎo)致對于路面養(yǎng)護(hù)的科學(xué)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(hù)上，對于預(yù)防性理念在公路養(yǎng)護(hù)中的運(yùn)用并未真正樹立起來，維修養(yǎng)護(hù)決策體系還需進(jìn)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(fā)生斷板和開裂的主要原因。

3 路面大修施工調(diào)查研究及基本原則分析

3.1 注重搞好前期的調(diào)查研究

水泥混凝土路面出現(xiàn)問題，必須科學(xué)實(shí)施路面的調(diào)查和分析，從而有針對性地制定大修的方案計(jì)劃，這是前期調(diào)查研究的起點(diǎn)和落腳點(diǎn)。主要開展好以下幾項(xiàng)調(diào)查：

（1）開展路基調(diào)查。主要對公路修建的基礎(chǔ)資料展開調(diào)查，比如養(yǎng)護(hù)情況、修建年代等。要采取挖探的方式對路面實(shí)施試驗(yàn)和檢測，切實(shí)找準(zhǔn)病害。要針對排水情況實(shí)施調(diào)查，包括排水系統(tǒng)的使用情況、使用效果和完整情況。

（2）開展路面調(diào)查。主要實(shí)地勘察路面病害情況，要做好路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的調(diào)查，主要采取貝克曼梁與落錘式彎沉儀相結(jié)合的方式進(jìn)行。要做好路面厚度的調(diào)查，弄清當(dāng)前混凝土強(qiáng)度。

（3）開展橋梁和涵洞的調(diào)查。主要針對橋梁荷載等級和橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范展開調(diào)查，主要調(diào)查發(fā)生病害的原因以及后續(xù)可能出現(xiàn)的問題，提出針對性的橋梁涵洞大修方案。

（4）開展沿線設(shè)施的調(diào)查。公路沿線的設(shè)施對于公路也會產(chǎn)生一定的影響。比如防撞墻的設(shè)置、隔離柵的設(shè)置、波形梁設(shè)置、鋼護(hù)欄布設(shè)及沿線標(biāo)示牌、防眩設(shè)施設(shè)置等情況。

（5）開展交通數(shù)據(jù)調(diào)查。要科學(xué)設(shè)置交通流量觀測點(diǎn)，區(qū)分不同的車型和路幅，結(jié)合歷年數(shù)據(jù)資料，對交通量增長率進(jìn)行科學(xué)推算。

3.2 水泥混凝土路面大修基本原則

實(shí)施水泥混凝土路面大修既不能按照最低價(jià)的方法實(shí)施方案的優(yōu)選，也不能按照新建路面的方案和思路去設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)上文所述的調(diào)查方法和內(nèi)容，采取最合適、最有效的方法手段實(shí)施路面修復(fù)工作。要結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外前沿技術(shù)，并遵循以下五點(diǎn)基本原則：

（1）盡可能減小對現(xiàn)有交通的影響，對于交通流量較大的現(xiàn)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(biāo)段的互通十分重要，要以互通為核心進(jìn)行大修路段的合理設(shè)計(jì)，以便施工材料、機(jī)械的進(jìn)出。

（3）盡可能地縮短大修施工時(shí)間，提高施工效率，這也要求施工單位要科學(xué)編制施工計(jì)劃，加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理，統(tǒng)籌施工步驟和相關(guān)人力、設(shè)備資源。

（4）確保大修施工的質(zhì)量，這就要求施工單位實(shí)施精細(xì)化、高質(zhì)量施工，確保大修后規(guī)定時(shí)間內(nèi)，不出現(xiàn)再次被破壞的情形，使用耐久性必須達(dá)標(biāo)。

（5）大修施工方案必須充分考慮原有路面實(shí)際情況，確保施工方案的科學(xué)性。

3.3 科學(xué)設(shè)計(jì)使用年限

要統(tǒng)籌考慮大修施工造價(jià)和后續(xù)養(yǎng)護(hù)成本，還要充分考慮到后續(xù)交通量的增長和大型車輛的通過情況，要對國內(nèi)外公路大修成功和失敗案例實(shí)施研究分析，科學(xué)確定水泥混凝土大修設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)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(shù)實(shí)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(shè)計(jì)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(yùn)送石料的大型載重貨車較多，超載現(xiàn)象比較嚴(yán)重，導(dǎo)致水泥混凝土路面出現(xiàn)了連續(xù)斷板、碎裂等嚴(yán)重病害。同時(shí)一些板塊雖然比較完好但也存在崩角現(xiàn)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(xiàn)象，雖然不影響正常通車但達(dá)不到賽道的標(biāo)準(zhǔn)。瀝青路面也出現(xiàn)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(jìn)行維修，賽道建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)生的主要原因

本路段主要存在錯(cuò)臺、連續(xù)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(shè)計(jì)和施工質(zhì)量的原因，另一方面則是行車導(dǎo)致和環(huán)境因素導(dǎo)致，以超載荷原因?yàn)橹?。具體來說：

（1）由于排水設(shè)置不夠完備，導(dǎo)致大量水滲入路面，進(jìn)一步導(dǎo)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(jìn)行不間斷的沖刷，從而導(dǎo)致路面的錯(cuò)臺、板塊的斷裂等。

（2）此路段超載十分嚴(yán)重。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，該路段超載車輛占據(jù)當(dāng)日交通量的1/3～1/4，超載現(xiàn)象十分突出，這也極易導(dǎo)致水泥混凝土的破碎和斷裂，大大縮短使用年限。

（3）養(yǎng)護(hù)不夠到位。主要表現(xiàn)為灌縫不夠及時(shí)，導(dǎo)致縫隙出現(xiàn)脹縫、縮縫等情形，也會導(dǎo)致填縫材料松脫。如果不及時(shí)進(jìn)行填縫料的更換，則極易導(dǎo)致路面水對基層的沖刷，造成路基的軟化，從而進(jìn)一步導(dǎo)致板底脫空、混凝土板的開裂以及邊角破裂;如果不及時(shí)修補(bǔ)，則會由小病發(fā)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(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)及灌縫處理。

（2）對混凝土面板出現(xiàn)開裂、破損的板角進(jìn)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(yán)重?cái)嗔训幕炷撩姘暹M(jìn)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(shù)分析

4.4.1 碎石設(shè)備的選擇

目前市場上的碎石設(shè)備主要分為兩種類型：（1）單頭共振式破碎機(jī);（2）多頭沖擊式破碎機(jī)，其又可以分為12個(gè)和16個(gè)重錘兩種子類。這兩種類型的碎石設(shè)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(jìn)行沖擊破碎[3]。由于原理不同，其產(chǎn)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(yōu)點(diǎn)，不會形成壓轍，且整個(gè)路面均可以得到有效支撐。在本案例中，可以根據(jù)具體路段情況具體選擇。本文試驗(yàn)段采取的就是多頭沖擊式破碎技術(shù)。

4.4.2 確定試驗(yàn)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(yán)重的現(xiàn)象，可對其實(shí)施碎石化工藝處置。為了確保施工技術(shù)的可行和質(zhì)量合乎標(biāo)準(zhǔn)要求，一般優(yōu)先選擇一段試驗(yàn)路段，確保參數(shù)合理后再實(shí)施大修。如本文所選取的路段就選擇長90m、寬5m的路面進(jìn)行試驗(yàn)，落錘的高度一般設(shè)置為1.1～1.2m，確保有10cm的落錘間距。這些參數(shù)設(shè)定后再一級一級地調(diào)整破碎參數(shù)，直至參數(shù)符合要求和實(shí)際施工情況。在調(diào)整參數(shù)的同時(shí)尤其要注意碎石的破碎效果，碎石的最理想狀態(tài)是達(dá)到鱗片狀。此時(shí)要做好參數(shù)記錄，不管是實(shí)施參數(shù)調(diào)整還是碎石需要，都要相關(guān)機(jī)械設(shè)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(zhì)量檢驗(yàn)評定

其評定標(biāo)準(zhǔn)具體如表2所示。

（2）具體工藝分析

如果需要實(shí)施較大面積的施工，單幅破碎長度>1km時(shí)，在粒徑突變處必須采取挖探方式實(shí)施抽檢和驗(yàn)證，對于不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的必須進(jìn)行調(diào)整。

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

4.4.4 對周邊環(huán)境的影響與保護(hù)

碎石化工藝會產(chǎn)生一定的沖擊波，對周圍構(gòu)造物會產(chǎn)生一定的影響，必須高標(biāo)準(zhǔn)做好調(diào)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(shí)工作

路面實(shí)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(shí)施回填?；靥畹乃槭龊昧降目刂?，大小以13～27mm為宜。要高度關(guān)注下層塊料的穩(wěn)定，并對顆粒實(shí)施破碎壓實(shí)，在實(shí)際施工中可以采取Z型壓路機(jī)實(shí)施碾壓，速度控制為5km/h，次數(shù)為2次。

4.4.6 做好施工質(zhì)量的科學(xué)控制

對于水泥混凝土路面大修施工，必須高度重視其質(zhì)量控制。為確保施工整體效果，必須在施工后及時(shí)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(guān)重要，可以有效避免施工中不可預(yù)見因素影響路面質(zhì)量，也便于后續(xù)施工。還要加強(qiáng)施工一線員工的管理，確立施工質(zhì)量第一的觀念。要高度關(guān)注施工中的天氣因素，及時(shí)掌握天氣情況，因?yàn)橛晏鞎β访婊鶎赢a(chǎn)生消極影響，導(dǎo)致路面承載力下降，最終導(dǎo)致路基路面不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。施工中如遇到雨天等惡劣天氣，必須做好防護(hù)工作，及時(shí)對破碎層實(shí)施遮蓋，并確保排水設(shè)施良好。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)公路大修施工中，常常采取增加水泥路面厚度的方式進(jìn)行修補(bǔ)，以達(dá)到減緩反射裂縫等問題發(fā)生的目的，但從科學(xué)的角度分析，這一技術(shù)工藝是不可取的，其可能會導(dǎo)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(shù)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(yīng)記錄好相關(guān)參數(shù)，選擇合適的施工輔助設(shè)備，科學(xué)做好施工質(zhì)量控制。大量的施工實(shí)踐證明，此技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，且較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有較好的市場推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]張懷宇.高速公路大修工程路面結(jié)構(gòu)及材料設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)[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(shù)探討[J].西部交通科技，2018（8）：86-89.

[4]孔凡友.碎石化施工技術(shù)在混凝土路面大修中的應(yīng)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(yǎng)護(hù)碎石化方案應(yīng)用分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（7）：166-167.