國道水泥混凝土路面維修養(yǎng)護技術(shù)

余有勇

（冕寧縣公路養(yǎng)護事業(yè)發(fā)展中心，四川冕寧 615600）

1 項目概況

某國道位于四川省境內(nèi)，建成通車至今已有20多年。該國道某段的路基途經(jīng)膨脹性巖土區(qū)域，在雨雪及交通超載等因素的作用之下，路基已出現(xiàn)變形，經(jīng)過往車輛碾壓之后，水泥混凝土路面出現(xiàn)裂痕、錯臺，甚至沉陷、嚴重開裂等不同程度的路面損壞情況。有關(guān)部門采取換新填縫料、板底灌漿等常規(guī)的修護措施，但效果并不明顯，路面損壞的情況未得到根本性的治理和改善。為了維持國道路面的應(yīng)用性能，改善路面的基礎(chǔ)情況，公路相關(guān)部門對該國道采用了有針對性的養(yǎng)護維修技術(shù)進行修復(fù)，效果顯著，大大改善了路面的破損情況。

2 水泥混凝土路面相關(guān)概念

2.1 水泥混凝土路面受損原因

水泥混凝土路面是國道公路最常應(yīng)用的路面形式。結(jié)合多年來的應(yīng)用及維護修補情況，分析該種路面磨損斷裂的原因，主要可概括為3大部分：①不夠先進的施工工藝。國道水泥混凝土路面的施工工藝復(fù)雜且要求極高，并非所有的施工企業(yè)都具有承建并出色完成任務(wù)的能力和資質(zhì)。某些企業(yè)在施工過程中，受多種因素制約，并未采取最精湛、最適合的施工工藝，也就無從保證國道水泥混凝土路面的質(zhì)量和使用壽命。在日常惡劣的使用環(huán)境中，路面斷裂甚至斷板等問題也就不可避免，大大影響了路面的使用穩(wěn)定性和抗碾壓性能。②國道水泥混凝土路面自身特點導(dǎo)致的，一旦出現(xiàn)問題會引發(fā)一系列的連鎖反應(yīng)。例如，若路面出現(xiàn)裂縫等問題，進而會引發(fā)起皮、蜂窩等多種聯(lián)鎖反應(yīng)，進一步加劇了水泥混凝土路面損壞的情況。③路面經(jīng)過長時間不間斷的使用后，會出現(xiàn)不同程度的受損隱患，需要及時消除隱患。若問題出現(xiàn)之初不采取及時有效的補救措施，從根源上消除隱患，后續(xù)的問題會像雪球一般越滾越大，最終導(dǎo)致局面失控。國道水泥混凝土路面受損，裂縫的種類主要分為橫向、縱向和表面等，若在使用之初就出現(xiàn)失水過快的情況，非常容易導(dǎo)致水泥混凝土路面出現(xiàn)表面裂縫。若沒有及時采取切縫修補措施，失水干縮等問題就會導(dǎo)致出現(xiàn)橫向裂縫。造成縱向裂縫的主要原因是壓實程度不夠或濕度控制不夠好等[1]。

2.2 水泥混凝土路面維修養(yǎng)護現(xiàn)狀

水泥混凝土路面有很多獨特的優(yōu)勢，包括平整度良好、穩(wěn)定性強、經(jīng)久耐用、修建和維護的成本不高、施工工藝相對簡單等，被大范圍應(yīng)用在國道公路的建設(shè)中。但在實際的使用中，受設(shè)計前期、修建中期、應(yīng)用維護后期等因素的影響，國道水泥混凝土路面極易出現(xiàn)不同程度的破損情況，嚴重影響了局部甚至大部分區(qū)域水泥混凝土道路的使用壽命。為了避免此種情況，要對國道水泥混凝土路面進行科學有計劃的養(yǎng)護，持續(xù)的巡查監(jiān)測是必不可少的措施，及時收集整理路面現(xiàn)場數(shù)據(jù)，有針對性地分析不同的破壞現(xiàn)象及特點，結(jié)合實際破損情況采取最適用的措施來修護國道道路。雖然國道水泥混凝土路面的養(yǎng)護費用近些年來逐步上升，但不同地區(qū)不同城市仍存在差距，某些比較落后地區(qū)的水泥混凝土路面維護方式簡單粗放，缺乏規(guī)劃性與前瞻性，“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”，這種情況尤其在中西部較偏遠地區(qū)更為常見。造成的最直接后果是部分路面修護完成后很難長時間穩(wěn)定使用，短期內(nèi)可能會再次破損，重新修護費錢費時費力，對政府資金和社會資源都是極大的浪費。

2.3 水泥混凝土路面維修養(yǎng)護技術(shù)

（1）破碎板的處理。將原有國道水泥混凝土路面損壞過于嚴重的斷板挖除，采取較強混凝土重新澆筑，修補至原路面的損壞處。

（2）裂縫的修補。國道公路的交通任務(wù)繁重，過往大重型車輛較多，由于過往車輛的負載較大、環(huán)境中溫濕度變化大等影響，剛性的水泥混凝土路面出現(xiàn)面板裂縫的概率大大增加，一旦出現(xiàn)裂縫，需要對各種形狀大小、不同寬度深度的裂縫加以修復(fù)。裂縫處理技術(shù)不僅對國道水泥混凝土路面的裂痕進行了有效的填充抑制，也大大提升了路面表面質(zhì)量。水泥混凝土路面的裂縫修補方法主要包括全深度補塊法、直接灌漿法、灌注黏結(jié)劑法等，應(yīng)結(jié)合實際情況采取最有效的裂縫修補措施。

在實際維修工作中，黏結(jié)劑應(yīng)根據(jù)路面破裂情況進行篩選。水泥路面的縫隙不易清潔，若清潔效果不符合要求也很難對其進行灌漿處理[2]。針對此種較難處理情況，應(yīng)轉(zhuǎn)變思路，改變裂縫原有寬度至滿足清潔的要求，確保清潔工作能夠順利徹底地完成，為灌漿技術(shù)充分發(fā)揮其作用奠定了良好的基礎(chǔ)。另外，在施工過程中，沖擊鉆等輔助設(shè)備的應(yīng)用也是必不可少的，應(yīng)用得當會達到事半功倍的效果。

（3）路面面板拱起問題的處理。國道水泥混凝土路面面板拱起也是比較常見的損壞情況之一。主要有以下兩種解決措施：①若面板拱起處沒有比較明顯的裂縫，可以對面板適當?shù)夭眉粢徊糠?，裁剪的長寬依據(jù)拱起的高度來計算，將拱起的部分妥善剪除之后，道路面板基本恢復(fù)平整。②面板拱起的情況比較嚴重，若局部或大面積已出現(xiàn)橫斷面表面裂縫，則需要采取修補法對拱起部分進行修補。

（4）路面面板錯臺的處理。若國道水泥混凝土路面出現(xiàn)錯臺的現(xiàn)象，需要采用相應(yīng)的措施進行修補。錯臺維修技術(shù)是路面維修中的常見技術(shù)，效果顯著，花費較短的時間即可恢復(fù)水泥混凝土路面的穩(wěn)定性。該技術(shù)的運用有多種形式，包括填補法或磨平法等。在具體的施工過程中，根據(jù)面板錯臺高差的情況選擇適合的處理方法。如果水泥路面面板錯臺的高度不大于10 mm，宜采用人工磨平法，該方法實施比較方便且耗時較短；若面板錯臺的高度大于10 mm，則需通過在錯臺較低側(cè)澆筑混凝土的方式來修補高差，以此提升國道交通的暢通性。在解決水泥路面錯臺問題時，應(yīng)找到發(fā)生錯臺的根本原因，選擇最適合的處理措施。當路基出現(xiàn)不規(guī)則變形時，大概率會損壞國道基層，此時可借助旁壓儀或者雷達等輔助工具，以幫助找到錯臺產(chǎn)生的真正原因。

（5）路面面板脫空的處理。國道路面經(jīng)常有大型重卡車輛經(jīng)過，超載載荷使路面的承擔壓力過大，國道水泥混凝土面板受較大動荷載長時間的刺激極易出現(xiàn)面板脫空的問題，目前主要采用灌漿法進行修補。灌漿時，根據(jù)路面實際情況選擇合適的灌漿料，嚴格控制灌漿的壓力值，使?jié){料既能充分填滿脫空處，又能避免壓力過大導(dǎo)致的局部面板錯臺加劇的問題，按照設(shè)計標準和規(guī)范要求進行灌注，是保障灌漿法效果的重要前提。

3 加鋪瀝青層改造技術(shù)的應(yīng)用

3.1 改造路段的破損確定

首先對該國道全路段進行詳細的破損情況調(diào)查，詳細記錄下破碎板和脫空板信息。常用的調(diào)查方法有：①觀察法，主要依靠目測對錯臺、裂縫等問題進行排查。②借助設(shè)備，如彎沉儀等進行檢測，以快速確定脫空板的位置。

3.2 施工前的破損處理

（1）裂縫處理。首先需要將裂縫中的雜物清理干凈，清理后采用水泥漿或瀝青砂實施灌縫處理。

（2）換板處理。針對國道路面存在嚴重破碎板的情況，宜采用更換面板的方法。主要操作要點包括：基層松散部分可用15號素水泥混凝土填充，下沉區(qū)域用同種型號的水泥混凝土進行調(diào)平，對路面上的裂縫必須先徹底清理干凈，方可使用水泥漿實行灌注填充。

（3）板底壓漿處理。該國道路面的主要破損是板底脫空，最有效的修補措施是板底壓漿法。灌漿操作需嚴格按標準執(zhí)行，切忌修補的過程中引發(fā)拱起、翹曲等新的問題?？茖W規(guī)劃修護保養(yǎng)的時間，以最大限度地保障國道路面的強度。修護工作完成之后，需要采用彎沉儀等檢測設(shè)備進行復(fù)檢，以檢驗修補的效果，保證壓漿工作的徹底性。

3.3 加鋪瀝青層的施工

將已修補完成的國道水泥混凝土路面清理干凈，再在路面表層鋪灑一層黏層油，并加鋪燒毛土工布等，注意應(yīng)覆蓋住縱縫，之后做好路面的排水工作。

3.4 效果分析

加鋪層施工若以整體攤鋪的形式進行，工期較短，修補的效果也良好。但在重型車輛的大載荷和雨雪等惡劣天氣的反復(fù)沖擊之下，不超過半年的時間，加鋪層出現(xiàn)了很多反射裂縫，大大縮減了路面的使用壽命。反射裂縫的產(chǎn)生主要是由于溫度、荷載等外界刺激，導(dǎo)致水泥混凝土路面產(chǎn)生變形、位移等破損，并在原有的裂縫處聚集了過多的應(yīng)力，反射到新鋪設(shè)的路面面層上，又引發(fā)了新鋪瀝青面層病害的問題[3]。

4 路面養(yǎng)護試驗介紹

4.1 反射裂縫的原理

根據(jù)柔性基礎(chǔ)理論，國道水泥混凝土路面各結(jié)構(gòu)層的彈性模量應(yīng)從高到低逐層遞減，這是保障各結(jié)構(gòu)層受力均勻的基礎(chǔ)，也是消除反射裂縫的前提。當水泥混凝土路面的破損范圍達到3～40 mm時，既要最大限度避免反射裂縫的出現(xiàn)，又要保證公路路面的路基強度。在盡量保證國道路面沒有受到根本性破損的基礎(chǔ)上，進行科學合理的養(yǎng)護，可大幅提升公路的質(zhì)量，并延長其使用壽命。

4.2 試驗路段路面結(jié)構(gòu)

本文的研究對象為四川省內(nèi)的某國道路段，在長約1.4 km的范圍內(nèi)，共有3種路面結(jié)構(gòu)（表1）。該段公路距今已通車運行了近10年。

表1 試驗路段路面結(jié)構(gòu)

4.3 施工工藝

（1）主要工藝流程。該段國道水泥混凝土路面養(yǎng)護的主要施工工藝流程如下：將試驗段的國道路面進行清潔填充→制定路面養(yǎng)護工藝方案→實施養(yǎng)護施工。

（2）主要施工過程及效果分析。在對試驗路面進行養(yǎng)護之前，以下兩項工作不容忽視：①清理干凈試驗路面。在養(yǎng)護工作開展之前，所有路面上松散的多余物及其他物質(zhì)都需要被徹底的清除。②養(yǎng)護路面的交通行車。盡可能不影響該國道的正常交通運行。

該國道水泥混凝土路面的養(yǎng)護工作從以下3個方面入手進行：①接縫養(yǎng)護處理。接縫養(yǎng)護技術(shù)是水泥混凝土路面保養(yǎng)中非常重要的一種養(yǎng)護技術(shù)，具體的實施方式隨著工藝和科技的進步也有了很大的改進和創(chuàng)新。該處理方式摒棄了使用切割機鋸切或人工清理等傳統(tǒng)模式，大大降低了實際的施工難度。目前廣泛應(yīng)用的養(yǎng)護方式是通過厚鋸片來鋸切舊接縫，將殘留在縫隙內(nèi)部的雜質(zhì)進行徹底的清理，過往采用的高壓水和空氣結(jié)合清洗的方法已被證明了效果不佳，如今更有效的做法是用高壓水直接對鋸縫中殘留的泥漿等物質(zhì)進行清洗處理。之后執(zhí)行灌縫操作，灌縫之后進行二次清潔處理并烘干，以達到高效養(yǎng)護的效果。②排水系統(tǒng)養(yǎng)護。該方法也是對提升水泥混凝土路面養(yǎng)護效果、保障路面的穩(wěn)定性和應(yīng)用質(zhì)量非常有利的技術(shù)。排水系統(tǒng)是養(yǎng)護設(shè)備體系內(nèi)不可或缺的部分，在試驗路面養(yǎng)護過程中，需要對排水系統(tǒng)進行定期的檢查保養(yǎng)，盡早消除隱患，保持水泥混凝土路面的平整度處在規(guī)定的范圍之內(nèi)。在該試驗路段，為確保路面游離水盡快排出，在基層處也加設(shè)了排水設(shè)施。在充分考慮路面結(jié)構(gòu)排水的原理基礎(chǔ)上，也增加了邊緣排水系統(tǒng)，并將縱向和橫向排水裝置安裝在硬路肩及行車道間的交接處。與此同時，也需考慮水流入分隔帶的問題，該試驗中對分隔帶進行了封閉處理，達到了有效的隔離效果。③路面抗滑性能養(yǎng)護。目前常采用物理手段進行養(yǎng)護，如銑刨等，增強水泥混凝土路面的粗糙度，加大路面抗滑的能力，保障交通安全的同時更進一步增強了水泥路面的強度。

4.4 效果分析

將試驗的國道路面經(jīng)過以上接縫養(yǎng)護、排水養(yǎng)護、防滑養(yǎng)護等措施后，路面穩(wěn)定使用3年以上沒有出現(xiàn)大的問題。測量數(shù)據(jù)也證明，試驗路面的承載能力符合設(shè)定的要求。

5 結(jié)語

綜上所述，在國道水泥混凝土路面的養(yǎng)護維修過程中，應(yīng)深入詳細分析路面受損的原因，制定科學的處理措施，以找出合適的處理方法，避免受損情況進一步惡化，同時對受損水泥路面進行及時的修復(fù)。國道路面是關(guān)乎民生的重要部分，為盡量延長水泥混凝土路面的使用壽命，科學的養(yǎng)護技術(shù)和實施過程必不可少、至關(guān)重要?？茖W的水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)和維修方法是規(guī)避路面問題頻發(fā)的最有效手段，是確保國道穩(wěn)定安全運行的重要基礎(chǔ)，對促進我國公路事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大且深遠的意義。