淺談舊水泥混凝土路面板處理方案

潘欣虹,鄭東明

(1.黑龍江省收費公路管理局;2.齊齊哈爾農墾分局交通局)

水泥混凝土路面在長期使用過程中,不可避免地會出現路面破損、斷裂、板底脫空以及基層松散等各種病害,對于舊水泥混凝土路面板的病害處理,根據舊水泥混凝土路面板的病害狀況,可采取以下幾種處理方案:(1)對舊路面板切縫、灌縫。(2)對舊路面板局部換板、壓漿。(3)對舊水泥混凝土板塊打裂壓穩。(4)對舊水泥混凝土板塊碎石化。對舊路面板切縫、灌縫屬于預防性養護內容,不具體闡述,重點闡述后面三種處理方案,處理完后加鋪瀝青面層。

原路面的整體狀況還算良好,但有少量板塊存在脫空或較嚴重斷板而使路面的行駛品質難以滿足道路使用者對路面行駛舒適性或安全性要求的情況。此種情況下采用對舊舊路面板局部換板、壓漿。此種方案的優點為能較充分的利用原有路面的剩余結構強度,舊水泥混凝土路面板可提供穩定、堅實的基層,而瀝青混凝土路面可提供一個摩阻系數較高、平整度好的面層,大大改善路面的使用性能。缺點為舊混凝土路面的接縫與裂縫處不能承受剪應力和拉應力,所以在溫度應力和荷載應力重復作用下,瀝青加鋪層的相應位置上就易受到損傷,產生反射裂縫,產生反射裂縫后,水分很容易進入路面內部結構而產生剝落,同時誘發裂縫的擴展,加速路面性能的惡化。

原路面存在較大量的斷裂板,采用灌漿、換板等方案對原路面進行維修處治已不經濟的情況下,可采用對舊水泥混凝土板塊打裂壓穩方案。將舊水泥混凝土路面板破碎穩固處理后可減小板的水平位移,消除產生反射裂縫的溫度應力,還能使混凝土塊與塊之間形成嵌鎖,保持住水泥混凝土路面原來具有的大部分結構強度,舊水泥混凝土路面經碎塊穩固處理后可為其上的加鋪層提供較好的支撐。打裂壓穩一般要求 75%以上的面板打成不規則開裂,打裂后的板塊大小為 0.4～0.8m。打裂壓穩采取兩種工藝:(1)打裂壓穩一般采用板式沖擊錘打裂設備,裝備有寬度為2.5m寬的板式沖擊錘,錘頭重 5 t,提升高度可從 0～2.5m自由調節,具備足夠的能量使混凝土路面產生深度的開裂;設備沖擊破碎間距可根據需要在 1m以內任意調節,打裂壓穩技術將破碎與壓實由兩臺設備完成,板式沖擊鍾沖壓 1次即可完成破碎,故破碎效率比較高,其破碎速度約為 400～500m/h。板式沖擊錘工作時對路面板沒有水平作用力且對基層破壞較小,處理后小板塊緊密嵌擠,板體穩定,強度損失小。破裂后裂紋分布均勻且以橫向較多,解決反射裂縫更加有效。(2)采用蘭派沖擊壓實機震裂,沖擊壓實機是利用多邊形鋼輪行走時反復升落,將巨大的沖擊能量作用于地面,與普通振動壓路機的自振式高頻低幅不同,它具有低頻、高振幅動力特性。該方案的優點為舊板塊打裂后一般仍具有較高的剩余強度,破碎板之間形成集料嵌鎖,有一定的傳荷能力,減小板塊的尺寸效應,延緩反射裂縫的產生。一般不需要結構補強,因而可以適當減小加鋪層的厚度。缺點為打裂壓穩技術的要點在于使每塊板都貼到基層上而不產生松動,但從以往工程經驗看,施工中壓穩控制存在難度,由于很難使每塊板都貼到基層,加鋪路面結構層后,車輛荷載作用造成板塊的松動,很快造成路面結構層的開裂,水分的浸入最后造成整個結構層的松散。由于混凝土破碎后尺寸仍比較大,因此仍有出現反射裂縫的可能,但不會短時間內出現,即存在反射裂縫的隱患。打裂壓穩的沖擊力很大,對周圍的房屋安全影響很大。

原舊水泥混凝土路面出現了嚴重的損壞,如大量錯臺、翻漿和角隅破壞,原水泥混凝土板塊已經沒有修復或利用可能的情況下可采用對舊水泥混凝土板塊碎石化。路基材料損壞太嚴重,不能承受破碎路面負荷的地區不宜采用;地下水位較高,路基積水的路面,以及路基中含有較濕的粘土和混入泥沙的粘土地區不宜采用。水泥混凝土路面碎石化處理技術,就是采用破碎機將水泥混凝土路面破碎成混凝土塊,其中表面部分最大尺寸不超過 7.5 cm,中間部分不超過22.5mm,底部部分不超過 37.5mm。碎石化一般采用多鍾頭破碎機和 Z型壓路機組合完成。多鍾頭破碎機是由兩部分組成,前半部分為動力系統、柴油發動機及液壓傳動裝置;后半部分為破碎系統,中間備有 2排各 3對 650 kg的錘頭,兩側各有 1對 865 kg的翼錘。每對錘頭提升高度可獨立調節,最大提升高度為 1.3 m,重錘下落時可產生 1.38～11.1 kW的沖擊能量(錘擊功可以調節)。多鍾頭破碎機具備一次全寬破碎 4m的能力(寬度可以調節),設備工作速度一般為單車道 15 km/d。Z型鋼輪壓路機為單鋼輪振動壓路機,鋼輪外包Z型鋼箍并通過螺栓固定在壓實輪表面。振動壓路機的最小毛重不低于 9 t,該壓路機主要用于多鍾頭破碎機破碎混凝土后的補充破碎及壓實。該方案的優點為碎石化技術防止反射裂縫的效果比打裂壓穩、震裂壓穩及增加應力緩沖層等技術更為有效;破碎并壓實的混凝土路面是由破碎混凝土塊組成的緊密結合、內部嵌擠、高密度的材料層;施工簡便迅速,每小時破碎面積為1 600m2;多錘頭破碎機碎石化施工時,沖擊力相對較小,一般不會影響到項目沿線周圍的房屋安全。缺點為碎石化后的水泥混凝土板塊具有不均勻性,可能會存在承載力不足;相對于舊板利用、舊板打裂壓穩工藝,碎石化后水泥混凝土板的整體強度衰減最多,可能需要基層補強。

在設計過程中,要結合設計項目的舊路狀況,把幾種方案進行經濟比選,最終確定改造方案。