舊水泥路面微裂均質(zhì)化再生技術(shù)在G359高明段改造中的應(yīng)用

孔啟忠

(佛山市高明區(qū)交通運(yùn)輸事務(wù)中心,廣東 佛山 528000)

1 工程概況

1.1 工程背景

(1)道路概況。

項(xiàng)目位于G359高明段,為一段長(zhǎng)約5 km的水泥混凝土路面改造項(xiàng)目。原道路屬于合和大道中的一部分,為一級(jí)公路,雙向4車道,路面寬22 m,路基寬25.5 m。合和大道自2004年通車以來(lái),前14年僅進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù),未進(jìn)行大、中修。由于車流量大、超載嚴(yán)重,原水泥混凝土路面出現(xiàn)嚴(yán)重破損。

(2)工程改造的需求。

工程改造的主要需求包括:對(duì)嚴(yán)重破損的舊水泥混凝土路面挖補(bǔ)修復(fù),特別是縱向裂縫較多的板塊和破碎板;解決路面結(jié)構(gòu)層厚度不均、基層松散等問題,以提升道路整體承載能力,適應(yīng)特重交通荷載等級(jí);同時(shí)改善路基排水情況,避免道路長(zhǎng)期飽水和受車輛超載的影響,提高道路使用壽命[1]。

1.2 施工技術(shù)選擇

(1)微裂均質(zhì)化再生技術(shù)介紹。

微裂均質(zhì)化再生技術(shù)是一種針對(duì)水泥混凝土路面的改造方法,具體包括以下步驟。

微裂施工:采用智能連續(xù)強(qiáng)夯機(jī)進(jìn)行微裂再生,通過此過程使路面表面微裂而非碎裂,從而保持板塊的穩(wěn)定性和粗糙度。

注漿加固:針對(duì)道路承載能力不足的位置進(jìn)行注漿加固,利用地聚合物注漿材料進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。

挖除置換:對(duì)彎沉實(shí)測(cè)值>35(0.01 mm)的整個(gè)板塊,包括板角、板中和板邊進(jìn)行挖除,然后進(jìn)行基底夯機(jī)夯實(shí)補(bǔ)強(qiáng)和平板夯壓實(shí)。

瀝青加鋪:最后進(jìn)行瀝青面層的加鋪工作,包括AC-13改性瀝青混凝土、AC-16改性瀝青混凝土以及AC-10橡膠瀝青混凝土等材料。

(2)工程具體方案。

微裂施工:內(nèi)外側(cè)車道分別進(jìn)行微裂施工,夯擊參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整,保證施工效果。

注漿加固:針對(duì)彎沉實(shí)測(cè)值<30(0.01 mm)的整個(gè)板塊,包括板角、板中和板邊進(jìn)行注漿加固,提高道路結(jié)構(gòu)層的承載能力。

挖除置換:對(duì)于破碎或承載能力不足的板塊進(jìn)行有序挖除,隨后進(jìn)行夯實(shí)補(bǔ)強(qiáng)和混凝土填充工作,以增強(qiáng)受損區(qū)域的結(jié)構(gòu)完整性。

瀝青加鋪:采用4 cm AC-13、6 cm AC-16和3 cm AC-10橡膠瀝青混凝土,通過逐層鋪設(shè)的方式,確保路面平整并提升整體耐久性。

通過這一工程方案,旨在徹底解決原水泥混凝土路面的破損問題,提高道路的整體性能和使用壽命。

2 舊路現(xiàn)狀分析

舊路現(xiàn)狀調(diào)查表明,橫向裂縫是主要的路面病害之一,具體數(shù)據(jù)如下。

橫向裂縫:共計(jì)1 690條,總長(zhǎng)約19 555 m。

縱向裂縫:總長(zhǎng)約7 203 m。

在橫向裂縫中,占單個(gè)評(píng)定段比例最大的約為92%,最小約為31%。橫向裂縫寬度>3 mm以上的比例達(dá)100%,而縱向裂縫>3 mm以上的比例為84%。

橫向裂縫的間距普遍為4.8～5 m,分布較為規(guī)律,且車行道內(nèi)均為貫穿式橫縫。

這些數(shù)據(jù)說(shuō)明舊路面存在較多的橫向裂縫,其中裂縫寬度和分布呈現(xiàn)一定的變化。在后續(xù)的道路維護(hù)和改造中,需要根據(jù)這些裂縫的具體情況采取相應(yīng)的修復(fù)和加固措施,以提高路面的整體質(zhì)量和使用壽命。

2.1 原水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)

(1)結(jié)構(gòu)層厚度分析。

原水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層存在厚度不均勻的問題,具體表現(xiàn)如下。

局部過薄:部分路段的結(jié)構(gòu)層厚度未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),因此無(wú)法滿足道路的正常承載需求,容易導(dǎo)致路面破損和損害。

變形嚴(yán)重:部分路段的結(jié)構(gòu)層發(fā)生沉降和變形,導(dǎo)致路面不平整,不僅影響了行車的平穩(wěn)性,還可能對(duì)行車安全造成潛在威脅。

(2)石渣墊層問題。

原路面中的石渣墊層在支撐和排水方面存在一些問題。

石渣流失:部分路段的石渣墊層受到外界因素的影響,發(fā)生了流失現(xiàn)象,降低了整體的支撐性能,增加了路面的脆弱性。

排水不暢:部分路段的石渣墊層存在厚度不均勻的情況,導(dǎo)致排水通道不暢,使得水分在路面下無(wú)法迅速排除,加速了路面病害的發(fā)展,進(jìn)而影響路面的使用壽命。

2.2 病害分析

(1)縱向裂縫和破碎板。

縱向裂縫和破碎板是該路面的主要病害之一,其主要形成原因包括兩個(gè)。

交通荷載:長(zhǎng)期承受超載交通荷載導(dǎo)致了局部的疲勞裂縫和板塊破碎,使得路面結(jié)構(gòu)逐漸失去穩(wěn)定性。

基礎(chǔ)問題:部分路段的土基條件較差,導(dǎo)致了路基的沉降,進(jìn)而誘發(fā)了裂縫和板塊破碎。土基的差異性直接影響了路面的整體穩(wěn)定性。

(2)路面結(jié)構(gòu)層偏薄問題。

路面結(jié)構(gòu)層整體偏薄會(huì)引發(fā)多方面問題,主要體現(xiàn)在承載能力不足。部分路段結(jié)構(gòu)層偏薄,無(wú)法滿足當(dāng)前和未來(lái)的車流荷載要求,導(dǎo)致路面在交通荷載下出現(xiàn)過度變形,進(jìn)而影響道路的使用壽命。

(3)土基條件不足。

土基條件的不足引起了兩個(gè)問題。

沉降嚴(yán)重:由于土基條件不足,部分路段的路基發(fā)生了沉降,加速了縱向裂縫和破碎板的形成,對(duì)路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重影響。

排水困難:土基條件的不足影響了路基的排水性能,使得排水通道不暢,加劇了縱向裂縫和破碎板的發(fā)展。

通過對(duì)舊路現(xiàn)狀的深入分析,能夠更好地了解病害形成的原因,為后續(xù)的工程改造提供科學(xué)依據(jù)。

3 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與技術(shù)分析

3.1 交通情況分析

通過實(shí)地調(diào)查,對(duì)道路上的車流量和超載情況進(jìn)行了綜合分析。部分路段在工作日的交通高峰時(shí)段存在較大的車流量,這尤其需要在施工過程中精心考慮,以最小化對(duì)交通的干擾。同時(shí),針對(duì)部分大型車輛存在超載現(xiàn)象,需要在工程設(shè)計(jì)中特別關(guān)注,以強(qiáng)化相關(guān)路段的承載能力[2]。

交通狀況對(duì)道路的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。首先,由于部分路段存在車流量大的情況,會(huì)導(dǎo)致交通擁堵。在施工期間,需要合理規(guī)劃交通流向,以減少擁堵對(duì)交通的不利影響。其次,一些交叉口存在交通流不暢的情況,因此需要在工程中綜合考慮交叉口的改造,以優(yōu)化整體交通組織。通過充分了解交通情況,可以更好地制定施工計(jì)劃,確保施工期間交通的順暢和安全。

3.2 施工前詳細(xì)調(diào)查

在施工前期,通過局部開挖進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查,主要集中在以下幾個(gè)方面。首先,對(duì)路基進(jìn)行了仔細(xì)的檢測(cè),確保在開挖過程中能夠保持路基的穩(wěn)定性和承載能力,從而為工程施工奠定基礎(chǔ)。其次,查清了道路下方的管線排布情況,旨在避免施工過程中對(duì)管線造成損害,確保道路的整體安全性。此外,進(jìn)行了地質(zhì)勘探,對(duì)土質(zhì)、巖層等地質(zhì)情況進(jìn)行詳細(xì)勘探,為后續(xù)工程施工提供科學(xué)可靠的依據(jù)。通過這一步驟,能夠更好地了解地下情況,從而有針對(duì)性地應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的地質(zhì)問題。

通過無(wú)損檢測(cè)手段獲取了必要的數(shù)據(jù)支持,對(duì)混凝土路面進(jìn)行了全面調(diào)查和技術(shù)分析。在考慮可靠度系數(shù)的基礎(chǔ)上,得到以下關(guān)鍵數(shù)據(jù)。混凝土面層荷載疲勞應(yīng)力:4.05 MPa。混凝土面層溫度疲勞應(yīng)力:0.33 MPa。混凝土面層綜合疲勞應(yīng)力(考慮可靠度系數(shù)后):4.95 MPa(小于面層混凝土彎拉強(qiáng)度)。混凝土面層最大荷載應(yīng)力:3.11 MPa;混凝土面層最大溫度應(yīng)力:1.17 MPa。混凝土面層最大綜合應(yīng)力(考慮可靠度系數(shù)后):4.84 MPa(小于面層混凝土彎拉強(qiáng)度)。

充分的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和技術(shù)分析確保在施工前期對(duì)各項(xiàng)因素有全面深入的了解,為后續(xù)工程的順利進(jìn)行提供了堅(jiān)實(shí)保障。

4 施工過程與技術(shù)應(yīng)用

4.1 微裂施工

微裂施工是道路改造中的關(guān)鍵步驟,為確保施工效果,需要具體調(diào)整以下工藝參數(shù):根據(jù)實(shí)際情況,將裂縫密度控制在5～8條/m2,以確保裂縫分布均勻[3]。設(shè)定裂縫深度在2～5 mm之間,以實(shí)現(xiàn)更好的修復(fù)效果。

在施工速度方面,需要控制施工速度,確保在保證質(zhì)量的前提下盡可能縮短施工周期。控制微裂施工速度在50～80 m/h,以提高工程的整體效率。

微裂效果驗(yàn)證階段需要具體監(jiān)測(cè)多個(gè)方面。對(duì)于裂縫形態(tài),要求裂縫的寬度控制在1～3 mm之間;對(duì)于道路平整度,可以在高程變化不超過5 mm/m的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行評(píng)估;而在材料粘結(jié)性方面,要求微裂材料與原路面的剪切強(qiáng)度達(dá)到5 N/m2以上,以確保施工層與基層之間的牢固連接。通過這些具體的數(shù)值設(shè)定,可以更科學(xué)、精準(zhǔn)地指導(dǎo)微裂施工的實(shí)施。

4.2 注漿加固施工

在注漿加固施工中,進(jìn)行彎沉檢測(cè)是保證工程質(zhì)量的重要步驟。

在施工前,利用先進(jìn)的彎沉檢測(cè)設(shè)備測(cè)量路面的沉降。測(cè)得路面在某路段的沉降為20 mm。通過分析路面的變形情況,分析發(fā)現(xiàn)沉降主要集中在路面中央,形成了一個(gè)凹陷區(qū)域,變形情況明顯。完成注漿施工后,對(duì)注漿效果進(jìn)行全面評(píng)估,具體包括兩點(diǎn)。

強(qiáng)度測(cè)試:測(cè)試注漿后路面的承載強(qiáng)度。經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)注漿后路面的承載能力達(dá)到300 N/cm2,滿足設(shè)計(jì)要求。

密實(shí)性檢測(cè):檢測(cè)注漿材料的密實(shí)性,防止因注漿不均勻?qū)е碌慕Y(jié)構(gòu)問題。通過密實(shí)性檢測(cè)確認(rèn)注漿層的相對(duì)密實(shí)度為95%,達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 挖除置換施工

在挖除置換施工中,對(duì)破損路段的具體處理涉及多個(gè)方面,以下是相關(guān)的數(shù)值和實(shí)施步驟。

破損路段定位:在施工前,通過精確定位,確定路段長(zhǎng)度為50 m,存在嚴(yán)重破損。

材料補(bǔ)強(qiáng):對(duì)破損路段采用高強(qiáng)水泥混凝土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),確保其承載能力達(dá)到5 000 kg/m2[4]。

在拉網(wǎng)式篩查與施工過程中,具體的數(shù)值和控制措施包括兩方面。

拉網(wǎng)篩查:采用拉網(wǎng)方式對(duì)道路進(jìn)行全面篩查,找出隱患和破損點(diǎn)。通過拉網(wǎng)篩查確定道路上存在10處破損點(diǎn),包括裂縫和坑洼。

施工過程控制:在挖除置換過程中,實(shí)施嚴(yán)格的工程控制,確保施工的精準(zhǔn)性和高效性。規(guī)定每日挖除長(zhǎng)度不超過10 m,保證施工進(jìn)度和質(zhì)量。

通過以上施工過程和技術(shù)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)對(duì)道路的全面改造和提升,確保道路的安全性和耐久性。

5 瀝青混合料加鋪

5.1 加鋪方案

在制定加鋪方案時(shí),需要考慮多個(gè)方面的工藝控制。

瀝青選用:選擇優(yōu)質(zhì)瀝青材料,確保性能符合要求。選擇黏附性好、耐高溫、耐磨損的瀝青,有機(jī)揮發(fā)物含量低于5%。

厚度設(shè)計(jì):根據(jù)具體情況科學(xué)設(shè)計(jì)瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的厚度。據(jù)交通流量和車型,確定瀝青混合料的設(shè)計(jì)用量,確保厚度在3～5 cm之間。

施工工藝:制定詳細(xì)的施工工藝流程,確保施工過程的合理進(jìn)行。規(guī)定瀝青混合料攤鋪時(shí)的溫度為140 ℃,壓實(shí)溫度為160 ℃,以確保瀝青層的質(zhì)量。

環(huán)保考慮:在瀝青選擇和施工過程中注重環(huán)保。選擇低揮發(fā)性有機(jī)物含量低于3%的環(huán)保型瀝青,采用冷拌熱敷技術(shù),減少對(duì)環(huán)境的不良影響。

通過以上具體的工藝控制,加鋪方案能夠更科學(xué)地滿足道路改造的需求,提供耐久性和承載能力良好的路面結(jié)構(gòu)。

5.2 攤鋪過程與效果評(píng)估

在進(jìn)行瀝青混合料加鋪過程和效果評(píng)估時(shí),需要關(guān)注以下四個(gè)方面的工藝控制。

攤鋪過程控制:嚴(yán)格控制攤鋪機(jī)的速度和溫度。控制攤鋪機(jī)的速度在2～3 m/min,攤鋪溫度維持在適宜的攤鋪溫度,確保瀝青層的均勻性和一致性。

密實(shí)度監(jiān)測(cè):在攤鋪完成后,進(jìn)行密實(shí)度監(jiān)測(cè)。采用密實(shí)度檢測(cè)設(shè)備,確保瀝青層的密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。要求密實(shí)度達(dá)到95%以上,以提高路面的承載能力。

平整度評(píng)估:對(duì)瀝青路面進(jìn)行平整度評(píng)估,可采用激光測(cè)量等技術(shù)手段。平整度控制在正常行車要求范圍內(nèi),確保道路平整、平順,提高駕駛舒適性。

耐久性驗(yàn)證:利用試驗(yàn)室測(cè)試和實(shí)際使用情況觀測(cè)驗(yàn)證瀝青路面的耐久性。通過模擬交通負(fù)荷和不同氣候條件,驗(yàn)證瀝青路面在使用過程中的耐久性。

通過以上的具體工藝控制,能夠確保新鋪設(shè)的瀝青路面在質(zhì)量和性能上達(dá)到設(shè)計(jì)要求,以滿足不同的道路使用要求,提高道路的安全性和耐久性。

6 觀測(cè)評(píng)估與討論

6.1 工程效果評(píng)估

舊水泥路面改造后的彎沉檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比 單位:0.01 mm

通過表1數(shù)據(jù)對(duì)比,可以明顯觀察到改造后道路的彎沉量明顯減少,表明改造工程在水平和垂直變形方面取得了顯著的改善效果。表2為注漿加固前后的路面強(qiáng)度。

表2 注漿加固前后數(shù)據(jù)對(duì)比 單位:MPa

改造前后進(jìn)行的路面強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果表明,注漿后路面的承載能力顯著提升。表3為挖除前后彎沉對(duì)比。

表3 挖除置換效果評(píng)估 單位:0.01 mm

通過以上的擴(kuò)展數(shù)據(jù)分析,注漿加固和挖除置換在提升路面強(qiáng)度和減緩變形方面取得了顯著的效果,為道路改造工程的成功實(shí)施提供了全面的技術(shù)支持。

6.2 技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)與局限性

微裂均質(zhì)化再生技術(shù)在道路改造工程中顯現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。首先,該技術(shù)具有卓越的環(huán)保性,通過微裂技術(shù)實(shí)現(xiàn)路面再生,能夠有效減少對(duì)新材料的需求,從而降低對(duì)環(huán)境的不良影響。其次,微裂均質(zhì)化再生技術(shù)相比傳統(tǒng)的路面改造方式,能夠更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源和減少排放,具備顯著的節(jié)能減排效果,符合可持續(xù)發(fā)展的理念。

在實(shí)際工程中,微裂均質(zhì)化再生技術(shù)也面臨一些挑戰(zhàn)和局限性。其中一個(gè)主要問題是土基條件的不足可能影響道路的整體承載能力。為解決這一問題,未來(lái)工程可以進(jìn)一步加強(qiáng)土基處理,采取合適的方法改善土基條件,確保道路在長(zhǎng)期使用中具有穩(wěn)定的性能。

另外,施工過程中可能會(huì)遇到一些難點(diǎn),例如施工流程不夠順暢、施工效率有待提高等。為了優(yōu)化施工過程,未來(lái)可以通過技術(shù)創(chuàng)新和流程的優(yōu)化來(lái)提高施工效率和工程質(zhì)量,確保道路改造工程取得更好的整體效果。

通過對(duì)微裂均質(zhì)化再生技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和局限性的總結(jié)分析,并結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn),可以為未來(lái)類似的道路改造工程提供經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)參照,推動(dòng)工程質(zhì)量和可持續(xù)性發(fā)展的不斷提升。

7 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述,微裂均質(zhì)化再生技術(shù)在G359高明段水泥混凝土路面改造工程中應(yīng)用效果良好。通過詳實(shí)的施工過程和效果評(píng)估,驗(yàn)證了該技術(shù)在提升道路強(qiáng)度、減緩變形和環(huán)保等方面的顯著優(yōu)勢(shì)。此外,也要面對(duì)土基條件不足等局限性挑戰(zhàn),為此提出了加強(qiáng)土基處理、優(yōu)化施工流程的建議。