舊水泥混凝土路面改造方式的選擇

黃 棟，戚良明，胡國祥

(1.武漢工程大學 武漢市 430074； 2.安徽省新路建設工程集團有限責任公司 阜陽市 236112)

1 概述

舊水泥混凝土路面的改造方式主要有6種，可分為3大類，即板塊加固后加鋪、翻挖板塊后重建、再生利用。其中，根據破碎后顆粒的粒徑大小、舊水泥混凝土路面的剩余強度以及破碎設備的不同，再生利用又分為就地發裂再生利用與就地碎石化再生利用兩種。就地發裂包括打裂壓穩與沖擊壓裂，就地碎石化包括多錘頭沖擊破碎與共振破碎。這些改造方式的適用范圍及特點各不相同，但邊界不十分清晰。在實際工作中，往往憑借工程技術人員的經驗選擇，缺乏科學統一的依據，誤判的可能性較大，嚴重影響舊路改造的效果、投資與工期。為此，對舊水泥混凝土路面改造方式的選擇進行探討。

2 舊水泥混凝土路面的路況指標及閾值

舊水泥混凝土路面改造方式的選擇，應與路況指標緊密結合，且指標閾值應適度寬泛，既能指導正確選擇改造方式，又能給工程技術人員充分的靈活度。

2.1 路況指標的遴選

選取的指標應相對獨立，能反映路面的技術狀況，與改造方式密切相關，影響改造方式的選擇，且便于調查或檢測。選取了路面損壞狀況指數PCI、斷板率DBL等6項指標，原因如下：

(1)路面損壞狀況指數PCI

路面損壞狀況指數PCI表征路面的完好程度，是舊路調查與檢測的必選項，是評定路面技術狀況最重要的指標，直接影響舊路改造方式的選擇。

(2)斷板率DBL

斷板率DBL是評價水泥混凝土路面破損狀況的另外一項重要指標，《公路水泥混凝土路面養護技術規范》(JTJ 073.1-2001)[1]采用PCI與DBL兩項指標評定水泥混凝土路面的破損狀況。此外，當某路段PCI評價等級為“優”或“良”而DBL評價等級為“中”或“次”時，應以較不利評價即DBL評價作為該路段的路面破損狀況評價等級。

(3)脫空率

板底脫空是水泥混凝土路面的主要病害之一，脫空率反映水泥路面的剩余承載能力，能直接影響改造方式的選擇。例如，當脫空率過大時，宜考慮采用碎石化的改造方式，將舊水泥混凝土路面破碎并加鋪基層進行補強。

(4)路基CBR

CBR是評定路基材料承載能力的重要指標，在舊水泥混凝土路面改造過程中，發裂或破碎產生的沖擊力可傳遞到路面結構較大深度范圍內，土基和基層會受到不同程度的影響。若路基CBR值過低，不穩定的土基或基層在沖擊力的作用下會發生破壞，局部強度會降低。

(5)混凝土板需更換或補塊率

混凝土板需更換或補塊率反映水泥混凝土路面板損壞嚴重，無法通過維修來恢復、而需重新置換新板所占的比例。若混凝土板需更換或補塊率過大，則不宜采用板塊加固后加鋪或打裂壓穩方案，而應采用碎石化等其他改造方式。可見，混凝土板需更換或補塊率是影響舊路改造方式選擇的重要因素。

(6)路面需開挖修補面積占比

路面需開挖修補指水泥混凝土路面面層以下的基層或路基存在較為嚴重的病害，無法通過表面處理或壓漿等方法修復，而需要開挖水泥混凝土面板實施維修，壞到哪一層即修到哪一層。基層或路基病害是影響舊路改造方式選擇的重要因素，例如當基層破壞嚴重時，將導致水泥混凝土板碎石化后的模量降低，進而導致加鋪的瀝青面層易發生疲勞損壞[2]。因此，選取路面需開挖修補面積占比作為改造方式選擇的指標。

2.2 路況指標閾值的確定

(1)路面損壞狀況指數PCI

當舊水泥混凝土路面總體技術狀況良好、僅有少數病害時，方可采用板塊加固后加鋪的改造方式。《公路技術狀況評定標準》(JTG 5210—2018)[3]規定：路面損壞狀況指數PCI≥90為“優”，80≤PCI<90為“良”。因此，選取PCI≥80作為板塊加固后加鋪的閾值；打裂壓穩要求路況較好，但比板塊加固后加鋪要求低，取60～80作為其PCI的閾值；路況良好等級以下的舊路均可采用沖擊壓裂、多錘頭碎石化、共振碎石化的改造方式，故對應的閾值取PCI<80。

(2)斷板率DBL

《公路水泥混凝土路面再生利用技術細則》(JTG/T F31—2014)[4]規定：斷板率DBL小于5%時，不宜采用再生利用技術；斷板率大于5%且小于80%時，宜采用就地碎石化再生利用技術，斷板率小于20%，且脫空率不大于10%時，也可采用就地發裂再生利用技術。因此，選取DBL<5%作為板塊加固后加鋪的閾值，選取5%～80%作為多錘頭與共振碎石化斷板率DBL的閾值。

(3)脫空率

當脫空率不大于10%時，此時路面剩余承載能力較高，應充分利用舊路的強度與材料，優先選用板塊加固后加鋪的改造方式，故對應的脫空率閾值取小于10%；根據《公路水泥混凝土路面再生利用技術細則》(JTG/T F31—2014)[4]，當脫空率大于10%時，采用就地發裂再生利用技術無法徹底解決板底脫空現象，易導致再生層強度不均勻，此時不宜采用就地發裂再生利用技術。因此，就地發裂的脫空率閾值取小于10%；多錘頭與共振碎石化對脫空率的要求不如上述改造方式嚴格，且處治脫空的效果良好，對應的閾值取10%～50%。

(4)路基CBR

當局部路段的路基CBR小于5，表明路基強度不足，此時若對舊路實施改造，發裂或破碎產生的沖擊力會使路基破壞加劇，導致強度進一步降低。另外，路基CBR小于5的路段即便改造完成，也會由于路基強度不足而嚴重影響改造后道路的使用壽命與品質。因此，選取路基CBR>5作為板塊加固后加鋪、打裂壓穩、沖擊壓裂、多錘頭碎石化、共振碎石化等5種改造方式的閾值。

(5)混凝土板需更換或補塊率

板塊加固后加鋪適用于路況優良、需換板率較小的舊路，故相應的閾值取小于10%；打裂壓穩要求壞板率低、路況相對良好，故對應的閾值取小于20%；沖擊壓裂、多錘頭碎石化、共振碎石化對需換板率的要求不如以上兩種改造方式嚴格，故閾值取值較寬。

(6)路面需開挖修補面積占比

板塊加固后加鋪、打裂壓穩、沖擊壓裂、多錘頭碎石化、共振碎石化這5種改造方式都要求舊路的路基、基層狀況穩定，且基層基本無松散、具有較好的整體性。板塊加固后加鋪要求最高，相應的閾值取小于10%；共振碎石化可實現精準破碎，對舊路基層的損傷最小，對應的閾值取小于30%，其他3種改造方式的閾值取小于20%。

2.3 路況指標與舊水泥混凝土路面改造方式

基于以上分析，提出不同路況指標對應的舊水泥混凝土路面改造方式，如表1所示。由于翻挖板塊后重建主要適用于路況極差、不適用采用其他改造方式以及標高受限或體量很小的工程，適用的路況較為明確，實踐中易于選擇。因此，表1中的改造方式未包括翻挖板塊后重建，只列舉了板塊加固后加鋪、打裂壓穩、沖擊壓裂、多錘頭碎石化以及共振碎石化。

3 舊水泥混凝土路面改造方式的選擇

選擇舊水泥混凝土路面的改造方式，應綜合考慮路面狀況、路基條件、構造物、凈空要求、施工限制條件等因素。在實施改造前，要開展有針對性的調查、檢測與分析工作，了解舊路的基礎資料與現狀信息，獲取路面損壞狀況指數PCI、斷板率DBL、脫空率、路基CBR、路面需開挖修補面積占比、混凝土板需更換或補塊率等指標值，再與表1進行比對。經比對，若改造方式較為明確且唯一，則進一步論證即可確定；若有幾種改造方式均適用，則結合適用范圍、環境影響、破碎效果、工期、造價等，進一步甄別、優選最佳改造方式。據此，可較為準確、方便地確定舊水泥混凝土路面的改造方式。