水泥混凝土路面舊路改造方法探究

劉瑜龍

(山西省陽城縣交通運輸局，山西晉城 048100)

1 水泥混凝土路面病害產生原因綜述

進入21世紀以來，水泥混凝土路面在山西省農村公路中得到了廣泛應用，特別是“村村通水泥路”工程的實施，為我省農村公路的發展起到了極大的促進作用。以陽城縣為例，至2013年年底，全縣公路通車里程2 141 km中，水泥混凝土路面已達到1 610 km，占全部公路通車里程的75.2%。隨著社會經濟的不斷發展和車流量的持續增加，目前許多路面由于建設標準不高、承載能力低、使用年限長等原因，加之重載車輛多、地基處理不當等因素影響，路面破損、通行能力下降等情況已開始逐漸顯現，如何對水泥路面的舊路進行改造，已成為一個重要課題。

水泥混凝土路面因長期暴露于大氣中，氣溫周期性變化對路面影響最為顯著，舊水泥混凝土路面板由此發生縮脹，并產生溫度應力。舊水泥混凝土路面的應力在接縫處不連續，所以舊路面要承受其所產生的溫度應力，特別是冬季氣溫較低時，水泥混凝土路面容易因接縫對應處的應力過大而產生開裂，形成溫度型反射裂縫，從而加劇路面破損。水泥混凝土路面自身的脆性性質和體積敏感性，導致這種路面需設置各種接縫，所以其破損后進行修復相對困難。破損后的水泥混凝土路面不但影響了行車車速，降低了通行能力，更對行車安全帶來了很大隱患。

舊水泥路的改造主要是利用不同的技術和處理方法，使舊水泥路面的病害不再反映到改造后的路面上，確保作為基層的穩定性，并有較高的可利用強度。

2 水泥混凝土路面舊路改造方法簡述

當前對舊水泥混凝土路面進行改造，主要方法是在舊水泥混凝土路加鋪新的瀝青路面，這種方法比較簡單有效，目前被普遍用于各種技術等級的水泥混凝土路面改造，特別是在低等級的農村公路中應用更為多見。這種改造方法，常常帶來的問題是:受舊水泥面板因溫度、濕度變化產生的變形以及翹曲應力影響，導致瀝青面層很容易發生裂縫，使用壽命大大降低，影響了改造效果，造成經濟上的浪費。

為解決上述問題，需要對舊水泥混凝土路面進行處治后，再鋪裝瀝青路面，常見的處治方法有三種:打裂壓穩技術、碎石化技術和沖擊壓實技術。下面對三種方法分別進行闡述。

2.1 打裂壓穩技術

打裂壓穩技術就是首先把舊水泥混凝土路面進行破碎，破碎后的尺寸一般在20 cm～30 cm左右大小，然后反復進行碾壓，各小板塊在相互嵌擠的作用下形成緊密的穩定層，將其作為基層或底基層，從而避免了在瀝青面層上產生反射裂縫。

采用打裂壓穩技術來處治舊水泥路面，主要有三種類型:破裂穩固、紋裂穩固和舊板破碎穩固。這三種類型的選擇，是依據舊路面病害的類別和損害程序來確定的。破裂穩固適用的情形為:舊水泥面板脫空、板塊松動明顯;有較多的橫向、縱向裂縫，有唧泥、錯臺等病害;不均勻沉降較為明顯或原路基壓實度不足。紋裂穩固適用的情形為:舊水泥面板支撐較穩，存在需灑水才能辨識的較小較細裂縫。舊板破碎穩固適用的情形為:舊水泥面板破碎嚴重，路面和基層的病害嚴重，已達不到結構強度要求。

打裂壓穩技術是根據水泥混凝土路面屬于脆性材料的特性，采用門式破碎機的破碎錘進行沖擊，將舊水泥面板破碎成合適的小板塊，然后用輪胎式壓路機進行壓穩，使小板塊移動直至與基層緊密結合在一起，形成穩定的結構層，作為基層或底基層，然后在其上再鋪裝瀝青混凝土面層，達到舊水泥路面的整治目的。

打裂壓穩技術在施工時，應先作試驗段，調整破碎錘的提升高度和錘頭間距這兩個參數來選擇符合要求的施工工藝，各項檢測指標主要有打裂塊度、沉降量和彎沉。

2.2 碎石化技術

碎石化技術是先把混凝土面板進行破碎，破碎后的混凝土塊上表面不得大于8 cm，底面不得大于40 cm，然后用Z型壓路機進一步破碎，鋪撒透層乳化瀝青，用光輪壓路機靜壓后，重新鋪裝熱拌瀝青罩面或水泥混凝土路面。

碎石化技術使用的施工機械主要有多錘頭破碎機、專用的Z型振動壓路機和光輪壓路機等。在施工時，同樣需要先作試驗段，確定破碎機的錘頭高度、頻率、工作速度等指標后，方可開始正式施工。各項質量檢測指標主要有破碎率和破碎尺寸。

舊水泥面板在重力沖擊作用下能夠消除板底脫空，且破碎后的混凝土塊粒徑從上到下逐漸增大，相互之間緊密咬合嵌擠，有效強化路基，經撒布透層瀝青穩定后，形成了類似于瀝青碎石基層的柔性基層，具有強度高、密度高的特點，為加鋪層提供很高的結構強度，同時可以有效地解決反射裂縫對瀝青面層的危害，延長了路面的使用年限。

2.3 沖擊壓實技術

一般情況下，舊水泥混凝土路面的頂面彎沉值都比較小，損壞情況嚴重的路段，板底脫空通常較為嚴重，斷板比較多的地段彎沉值就比較大，并且彎沉大的測點比較多，對這種情況，利用沖擊壓實技術最為適宜。

沖擊壓路機是一種最適合對舊水泥面板進行處理的壓實機械，主要利用三邊形或五邊形“輪子”來產生集中的沖擊能量，從而破碎舊水泥面板、壓實穩定混凝土塊，形成穩定堅固的材料層。沖擊壓實機可采用牽引式或自行式。主要作業方式是沖擊和滾動的復合行為，主要控制指標為沖擊壓路機的碾壓速度、壓實深度和結構層厚度。其作業原理可以采用以下公式表示:

其中，E為勢能;m為沖擊壓實機的總質量;h為沖擊壓實機內外半徑差值。

對比沖擊壓路機和一般壓路機的性能，可得出表1。

表1 沖擊壓實機與普通壓路機性能對比表

由表1中數據可見，沖擊壓路機的能力是普通壓路機能力的五六倍。選擇7 km/h～9 km/h的速度進行沖壓，效果較好。但這要求控制在標示的作業區內進行施工，根據情況進行選擇套壓或者是單道壓實，以防止有錯壓和漏壓等情況出現。在沖壓過程中應安排專人負責觀察沿線建筑物和構造物，以防止出現突發的破壞現象。沖壓過程中如遇下雨，則應該停止作業并做好作業區的遮蓋工作，防止雨水滲入路床等。沖壓結束后，后續施工應立即跟上，可加鋪水泥穩定碎石基層等，從而防止雨水滲入。

3 水泥混凝土路面舊路改造方法的對比

針對打裂壓穩、碎石化和沖擊壓實這三種舊水泥混凝土路面的處治技術，具有各自不同的優缺點，應結合不同的情況來選用。

打裂壓穩技術的適用范圍較廣，可以通過調整破碎錘的高度和錘頭間距，在舊水泥面板病害或損壞程度不同的情況下均可以采用，能夠有效地利用原路面結構層，施工期間可以不中斷交通，工作效率高，便于環境保護等優點。缺點是破碎的尺寸不易控制，在臨近橋涵或其他構造物時使用受限，在處理因滲水等原因引起的病害時，需進行路基換填處理。

碎石化技術是目前解決反射裂縫問題的較為有效的辦法。而且操作簡便，施工周期短，綜合造價低。使用碎石化技術，破碎后的路面可直接用作基層或底基層，再鋪新的面層，是舊水泥路面翻新改造的好辦法。此種碎石化的優勢在于不必把破損的水泥面板進行打碎搬走，從而節約了部分路基材料和運輸的成本，提高了工程的進度，也解決了包括丟棄水泥碎塊等垃圾的產生環保問題。但在施工時需要對道路進行封閉管理。

沖擊壓實技術不僅可用于處治舊水泥混凝土路面，而且可以處理填石路基，加固軟弱路基，進一步提高路基整體強度，減少路基工可沉降，適用于路基病害比較嚴重，特別是因路基軟弱引起的舊水泥路面損壞的情況。

由此可見，三種方法各有優缺點，實際工作中采取哪種方法，主要應結合水泥路面損害的實際情況，采取經濟有效的方式方法進行處理，以達到節約資源，更加有效的進行舊水泥混凝土路改造的效果。

4 結語

隨著社會經濟的不斷發展和水泥混凝土路面的使用年限增長，大量農村公路的舊水泥混凝土路面，都需要逐漸進行改造。因此，本著充分利用舊水泥路面的原則，區別不同的舊路損壞情況和各方面條件，分析研究各種處治技術的優缺點，科學合理地采用一種或者多種處治技術進行舊路改造，不僅有利于節約土地資源，保護生態環境，節約建設成本，還可以持續發揮公路的使用期限，取得良好的社會效益。

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