舊水泥混凝土路面維修整治技術研究

高建虹

（深圳市市政設計研究院有限公司，廣東深圳518029）

0 前言

水泥混凝土路面以其承載能力強、取材廣泛和維護費用少等優點在我國公路建設中得到了持續地發展。許多地方因為水泥混凝土路面的修建帶動了當地經濟的發展。僅最近10 a間，中國的水泥混凝土路面里程增長近10倍，尤其是高等級道路。但隨著重載交通的增長，或因板偏薄，或因板下基礎缺乏穩定性，不少舊水泥混凝土路面損壞嚴重，路況惡化，需要進行大面積維修或改造，但目前我國舊水泥混凝土路面的維修整治無現成的規范和可操作性強的措施來參照。盡管近幾年來我國水泥混凝土路面的維修技術有了較大進步，但總的來講，我國在水泥混凝土路面的維修技術方面比較落后，維修決策欠缺科學性。有的地區只是投入資金修補板塊，沒有查清破損的主要原因，修補材料和工藝缺乏有的放矢；或者是應該罩面維修的卻還在進行局部修補，即便是罩面了，在結構設計、反射裂縫的防治、基層加固技術等方面都缺乏技術支持，使得水泥混凝土路面維修走入誤區，阻礙了水泥混凝土路面的發展。因此，針對目前混凝土路面維修整治技術存在的問題，結合實體工程對舊水泥混凝土路面維修整治問題進行深入研究，提出經濟適用的舊水泥混凝土路面維修整治技術，具有重要的經濟和社會價值。

1 水泥混凝土路面維修整治技術存在的問題

目前在國內舊混凝土路面維修整治的成套技術尚未形成，許多地方嘗試了各種辦法，但成功的范例不多。主要反映在對舊路有效的路況調查、評價方法、舊混凝土的合理利用、快速破碎技術、裂縫防治措施及維修技術的相容性問題等還在繼續探索中。存在主要的問題有：（1）舊混凝土板塊破碎難。由于維修路段中需大面積拆除舊混凝土，而拆除掉的混凝土如得不到再生利用，將變成污染環境的建筑垃圾。目前常用的混凝土路面破碎方式各有優缺點，見表1所列，除多錘頭破碎機外，還沒有其他破碎機械在效率、對公路構造物的影響和舊混凝土塊的回收利用上找到平衡，這也是目前舊混凝土修補技術存在的問題和不足。（2）反射裂縫處治難。混凝土面板縫包括兩種，即縱橫構造縫和斷板裂縫。由于受荷載應力和溫度應力的影響，舊混凝土路面的表面裂縫將對新鋪路面產生較大的影響，由于舊混凝土板斷裂縫的不規則性，處理起來難度較大。（3）維修技術的相容性問題。新修的混凝土板與原有的舊混凝土板塊存在相容性問題，主要包括材料性能上的相容性、結構與強度的相容性、外觀質量的相容性、快速維修與盡早開放交通的協調，以及拆除后混凝土塊的回收利用問題等。

2 實體工程水泥混凝土路面維修整治技術

2.1 工程概況

某山嶺重丘區二級公路長10 km區段內，路基寬度8.5 m，路面寬度7 m，路肩寬1.5 m，C30水泥混凝土路面面層厚22 cm，基層為18～25 cm厚水泥穩定級配碎石，底基層為20 cm厚手擺片石。隨著沿線地區經濟的快速發展，其交通量也日益增加，超載、重載交通較多，路面出現不同程度損壞。雖已進行過幾次局部修補，但路面通行質量日趨下降，局部地段已影響到行車安全，為恢復其行駛功能，需對該段路進行維修整治。

2.2 水泥路面損壞狀況的調查、評價

采用隨機抽樣調查法進行舊水泥混凝土路面路況的調查。根據調查結果，再用PCI綜合法和斷板率對舊水泥混凝土路面損壞進行綜合評價。隨機抽樣調查法是將路面板的破損類型分為路面結構損壞、行駛質量喪失、外觀質量狀況評定及結構整體強度損失四種類型，其中路面結構損壞和結構整體強度損失在路面評價中所占比重大。路面結構損壞是通過現場調查所得。評價方法中根據隨機調查結果，取得各路段的基礎評分值，然后將基礎評分值按重度損壞賦以權數為1.0，中度損壞程度賦以權數為0.6，輕度損壞賦以權數為0.4，并將三種損壞程度進行加權求和，求出各種損壞的綜合評價結果，再結合結構整體強度損失情況，根據各種損壞程度對路面的綜合質量的影響進行評價。根據路面質量狀況等級劃分標準，評價出各個路段的路況等級。

表1 舊混凝土路面常用破碎方法比較一覽表

綜合指數PCI是用扣分法建立起來的路面評價模型。嚴格說來，PCI是一個相對值，專家對扣分及扣分權系數規定得嚴，則PCI偏低，反之偏高。但當用PCI值來對某一地區或路線的路面進行相對比較評定時，還是客觀和適用的。

式中：C為初始評分，一般C=100；α為分項評分扣分權向量為分項加權系數；Si為實測值或路面現有狀況的計算值；S0為設計值，b 為評分系數；Ti、Si、Dij分別為損壞類型的扣分數，損壞嚴重程度的折減系數和損壞密度Dij采用損壞百分率，Sj分輕、中、重，分別取0.4，0.6，1.0；Fi（t，d）為多種損壞類型的修正系數或權函數，其中t為累計扣分數，d為扣分項數，其理論取值范圍為其取值應考慮路況的客觀因素，專家調查組的綜合意見或用大量調查的相關分析得到。

斷板率DBL依據路段破損狀況調查得到的斷裂類病害的板塊數，按斷裂縫種類和嚴重程度的不同，采用不同的權系數進行修正后，由DBL=確定，以百分數表示。

式中：DBij為i種類裂縫病害種輕重程度的板塊數；加權系數Wij為i種裂縫病害j種輕重程度的修正權系數，按表2確定，BS為評定路段內的板塊總數。采用的路面狀況評價等級，見表3所列。實體工程路面狀況評價等級結果見表4所列。該路段全段均應進行大修整治。

表2 計算斷板率的加權系數一覽表

表3 路面狀況評價等級表

表4 實體工程路面狀況評價等級結果一覽表

3 維修整治設計

遵循維修后的道路在正常交通增長的情況下，安全運營達預定年限；滿足使用功能的前提下盡量節約投資；保持不中斷交通的快速維修；針對路面破損的現狀，維修處治方案做到實事求是，易于操作等原則進行維修整治方案設計。設計中采取主要穩定處治已變形或已失穩的基層、碎石化處治舊水泥混凝土路面；使用改性乳化瀝青稀漿封層防止路面縫隙滲水侵蝕基層；攤鋪土工布防止基層裂縫反射到瀝青混凝土罩面層；加鋪瀝青混凝土；完善或疏通排水設施，針對混凝土面板破損嚴重，混凝土板破損后基層已損壞，出現嚴重斷板、沉降、錯臺、唧泥等破壞情況，應先對基層進行處理和恢復標高，再進行面層施工。

基層處理方法為：

（1）用6%水泥穩定級配碎石修補基層達到原水泥混凝土面板底標高；

（2）混凝土面板碎石化處理后，使用良好級配碎石材料修補該路段，標高與混凝土面板碎石化后標高一致。

如板下基層清除，底基層結構已破壞或路基已經變形，則應先處理路基，處理方法為：

（1）采用級配砂礫石對變形部分土基進行換填，并用小型沖擊式打夯機壓實。

（2）為了防止土基的變形過大影響路面，在換填的級配砂礫上攤鋪一層土工格柵。

（3）攤鋪25 cm 6%水泥穩定級配碎石基層達到原水泥混凝土面板底標高。

（4）混凝土面板碎石化處理后，使用良好級配碎石材料修補該路段，標高與混凝土面板碎石化后標高一致。

對路基和基層處理完成后，首先對舊水泥混凝土路面進行處理，清除舊混凝土表面的松散碎屑、油跡、泥土和修補的瀝青表處材料，然后對舊水泥混凝土路面進行碎石化處理，加鋪15 cm水泥穩定級配碎石基層，再采用改性乳化瀝青稀漿封層＋土工布解決反射裂縫問題，最后攤鋪瀝青混凝土面層，具體處治方案見圖1所示。

圖1 處治方案道路結構圖

4 維修整治施工

整治施工工藝為:清理舊有路面→舊水泥混凝土路面碎石化施工→攤鋪水泥穩定級配碎石基層→攤鋪改性乳化瀝青稀漿封層→鋪設土工布（滿鋪）→噴灑瀝青粘層→鋪設瀝青混凝土面層→開放交通。碎石化施工采用多錘頭破碎機(MHB-15),在實施碎石化以前將所有松散的填縫料、嵌縫材料或其他類似物應進行清除；破碎時從混凝土路面的高處向低處破碎，以避免攤鋪瀝青混凝土后影響排水；破碎一個車道的過程中實際破碎寬度應超過一個車道，與相鄰車道搭接一部分，寬度至少是15 cm；要求把75%的混凝土路面破碎成顆粒 (肉眼觀測)表面最大尺寸不超過7.5 cm，中間不超過22.5 cm，底部不超過37.5 cm；破碎后混凝土路面在壓實前發現的5 cm的凹地應用密級配碎石粒料回填并壓實；為了防止破碎后混凝土路面的擾動，除了指定的用于開放橫穿交通的區域外，破碎后的混凝土路面的任何路段均不得開放交通。考慮到該路段重載交通多，改性瀝青混合料采用粗型（C型）密級配瀝青混合料并取較高的設計空隙率。混合料設計見表5所列。在面層與基層之間鋪放土工布，作為應力吸收層及防水層，以有效消除或減緩反射裂縫，延長路面使用壽命。土工布使用深圳海川路威T010/140型瀝青鋪面專用聚酯長絲針刺無紡土工布。該土工布以聚酯為原料，熔點高達230℃，在攤鋪時性能穩定，不會發生變化；同等克重下，經向和緯向均具有較高的抗拉強度，標準值為8 kN/m；表面均勻，滲透性好，因而可以均勻浸透瀝青并達到飽和，使之與路面的粘結致密；單面燒毛工藝使土工布鋪放不致被車輛輪胎帶起。稀漿封層采用礦料級配，見表6所列。稀漿封層的厚度為1.5 cm，施工時分兩層施工。稀漿封層施工完成后，攤鋪土工布。土工布先鋪橫縫，再鋪縱縫，縱橫向搭接寬度一般為5～8 cm，土工布粘貼部位要求平整，無凹凸布平，對局部的坑洞和路面嚴重不平的段落進行整平，保證其平整度小于15 mm的要求。鋪設時要注意土工布的鋪設方向，土工布抗拉強度大的方向應垂直于接縫，且土工布的燒毛面在上，橫向搭接處應采用固定器固定；鋪設時先灑布適量的粘層瀝青，再鋪設土工布；在面層施工前，在灑布適量的粘層瀝青，粘層瀝青用量應控制在0.3～0.6 L/m2范圍內。改性乳化瀝青破乳后立刻鋪土工布，鋪設平整、無褶皺；鋪布后用滾筒滾壓數次，不得來回滾壓，直到土工布在粘層油上粘牢為止。

5 結語

實體工程采用上述維修整治技術順利完成了路面的改造施工，施工中各項質量檢測指標均滿足規定要求，維修整治后，經逾2 a的跟蹤觀測發現，該維修整治段在重載作用下未產生波浪、擁包等高溫穩定性破壞，也未出現任何裂縫、松散、坑槽、沉陷、泛油等破損現象，表現出了優良的路用性能，表明本文提出舊水泥混凝土路面維修整治技術是成功的。

表5 混合料設計一覽表

表6 稀漿封層采用礦料的級配表

[1]周景深,李明.水泥混凝土路面應力吸收層功效分析[J].南華大學學報(自然科學版),2011,(01).

[2]羅巖,張濤.舊水泥混凝土路面碎石化后防止反射裂縫機理[J].路基工程,2011,(01).

[3]朱磊,郝金東,劉宏晉.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層夾層溫度應力分析[J].中外公路,2011,(04).

[4]張東長.混凝土路面路況評價方法的應用研究[J].公路交通技術,2005,(04).