舊水泥混凝土路面養(yǎng)護對策研究

趙浩 李爽

摘要 為了提升舊水泥混凝土路面的路用性能，文章依托某主干道提升工程，對其舊水泥混凝土路面從路面破損狀況、結(jié)構(gòu)承載能力及接縫傳荷能力等方面進行了分析和評價，根據(jù)評價結(jié)果，提供了三種不同的養(yǎng)護方案，方案A采用局部維修，方案B采用整體更換破碎板，方案C采用全面翻新并加鋪瀝青。通過綜合對比分析優(yōu)缺點后，推薦采用方案B作為最終養(yǎng)護方案，為其他舊水泥混凝土路面病害處治工程提供了參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 舊水泥混凝土路面；病害分析；養(yǎng)護對策；評價

中圖分類號 U418.6文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）03-0118-03

0 引言

隨著城市化進程的加速，城市道路承擔(dān)的交通負荷日益增加，使得舊水泥混凝土路面面臨著更多的維護和養(yǎng)護挑戰(zhàn)。由于長期承受車輛荷載和自然環(huán)境的影響，路面經(jīng)常出現(xiàn)裂縫、破碎及其他形式的病害，不僅影響道路的安全性和舒適性，還縮短了道路的使用壽命[1]。因此，為了解舊水泥混凝土路面的病害特點和成因，提高路面的使用效率，為制定更有效的養(yǎng)護措施提供科學(xué)依據(jù)，對舊水泥混凝土路面的養(yǎng)護對策進行研究顯得尤為重要。

1 工程概況

某主干道提升工程路線全長13.82 km，雙向六車道，建于2005年，經(jīng)過多年運營，原有水泥混凝土路面出現(xiàn)不同程度的病害。為了提升主干道的交通效率和安全性，適應(yīng)當(dāng)?shù)厝找嬖鲩L的交通需求，對現(xiàn)有舊水泥混凝土路面進行全面檢測和評估，主要對路面的損壞類型進行分類，評估路面結(jié)構(gòu)的承載能力，以及檢測接縫的傳荷能力，確定其技術(shù)狀況并制定相應(yīng)的養(yǎng)護和維修策略。

2 舊水泥路面病害分析及評價

2.1 路面破損狀況評價

在進行舊水泥混凝土路面的破損狀況調(diào)查時，首先對路面損壞類型進行分類，確定不同病害類型的特性和影響，包括裂縫、板角斷裂、斷裂板等。考慮交通負荷、氣候條件等因素對路面狀況的影響[2]。對該主干道水泥混凝土路面破損狀況進行調(diào)查，評估路面損壞的范圍、程度和類型，結(jié)果見表1。

由表1可知，不同類型的路面破損在數(shù)量和嚴重程度上有所差異，路面狀況指數(shù)（PCI）為76.59，其中，裂縫病害在路面上較為普遍且對路面狀況影響較大，其次為坑槽、錯臺和板角斷裂。裂縫不僅影響路面的結(jié)構(gòu)完整性，還會導(dǎo)致水滲透，加速路面其他部分的損壞。板角斷裂通常與重載壓力和疲勞裂縫有關(guān)，而沉陷、錯臺和拱起則與基礎(chǔ)層的不均勻沉降或土壤濕度變化有關(guān)，坑槽和露骨與交通負荷重復(fù)作用和路面材料的磨損有關(guān)。

2.2 路面結(jié)構(gòu)承載能力評價

在評估舊水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)承載能力時，通常以回彈彎沉值作為評價指標(biāo)。該次檢測采用5.4 m貝克曼梁測定回彈彎沉值。為獲取更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，同時使用落錘彎沉儀對路面板的橫向接縫兩端板面邊沿處進行了測試，最后對這兩種測試得到的回彈彎沉數(shù)值平均值進行計算，對舊水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)承載能力進行評估[3]。彎沉值的計算公式如下：

式中，——平均回彈彎沉值（0.01 mm）；D1、D2——分別用貝克曼梁和落錘彎沉儀測得的回彈彎沉值（0.01 mm）；P——施加在路面的荷載（N）；L——貝克曼梁的長度（m）；E——路面材料的彈性模量（MPa）；I——梁的慣性矩（m4）；k（θ）——彈簧常數(shù)，與路面的剛度相關(guān)。

對路線全長進行回彈彎沉測量，結(jié)果見圖1。

由圖1可知，回彈彎沉值在范圍內(nèi)變化，表明路面在不同位置的承載能力存在差異，但全線回彈彎沉值的變化幅度不大，路面回彈彎沉值平均值為0.5（0.01 mm）左右。連續(xù)上升或下降趨勢表明特定區(qū)域的結(jié)構(gòu)弱點或損壞，例如，K9～K11路段連續(xù)增加的彎沉值可能表明路段內(nèi)的路基材料壓實不足或水分聚集，而K11～K13路彎沉值連續(xù)減少，則表明路面材料在這些路段路面剛度更高。

2.3 路面接縫傳荷能力評價

由于水泥混凝土路面面板具有顯著的熱脹冷縮特性，因此，在設(shè)計和施工中，需要設(shè)置接縫以應(yīng)對溫度變化引起的膨脹和收縮。接縫的設(shè)置增加了施工難度，并使后續(xù)的路面養(yǎng)護更為復(fù)雜。在實際運行過程中，接縫可能導(dǎo)致車輛跳動現(xiàn)象，影響行駛舒適性。隨著行車荷載傳遞次數(shù)的增加，接縫處的傳荷能力會逐漸衰減，這是由板內(nèi)應(yīng)力狀況決定的，也是導(dǎo)致路面板結(jié)構(gòu)性能下降的關(guān)鍵因素[4]。為了測定舊水泥混凝土路面的接縫傳荷能力，該研究采用彎沉測試法。在測試中，確保支點不落在彎沉盆內(nèi)，試驗荷載為設(shè)計軸載的單側(cè)輪載50 kN，荷載被轉(zhuǎn)移至鄰近接縫的路面后，測量兩側(cè)邊緣處的彎沉值，計算接縫的傳荷系數(shù)K，以評估接縫的效能和路面板的整體技術(shù)狀況。

式中，K——接縫傳荷系數(shù)；lu——接縫另一側(cè)的彎沉值，即在荷載施加點對面接縫邊的彎沉測量值（0.01 mm）；lw——接縫一側(cè)的彎沉值，即荷載直接施加側(cè)的彎沉測量值（0.01 mm）。

該主干道全線的接縫傳荷系數(shù)測試結(jié)果見圖2。

由圖2可知，通過對不同路段的混凝土路面進行彎沉測試，得出了接縫處的傳荷系數(shù)（LTE），其結(jié)果顯示接縫傳荷系數(shù)為92%～96%。大多數(shù)路段的接縫傳荷系數(shù)值相對較高，表明這些區(qū)域的接縫傳荷能力良好，路面板塊間的連接穩(wěn)定，能夠有效分散車輛荷載，減少路面的損耗和破壞。

3 路面養(yǎng)護對策

3.1 路面養(yǎng)護原則

3.1.1 預(yù)防性養(yǎng)護

通過預(yù)防性養(yǎng)護，舊水泥混凝土路面進行定期檢查和及時維護，能夠提前識別和解決路面病害問題，避免未來發(fā)展為更嚴重、成本更高的狀況。首先，需制定檢查和維護計劃，包括定期進行視覺檢查，對路面的損壞情況進行評估，并立即進行必要的小修，特別是對于路面裂縫、坑槽和表面磨損等早期病害，通過預(yù)防性養(yǎng)護，定期維護和及時干預(yù)，可以有效避免病害的發(fā)展和擴散，有助于延長路面的使用壽命。

3.1.2 可持續(xù)性

選擇環(huán)保材料和實施方法對于減少養(yǎng)護活動對環(huán)境的影響至關(guān)重要。采用再生材料，如利用廢棄的混凝土和瀝青，以及使用低排放的施工技術(shù)，比如電動施工設(shè)備和低污染排放的機械。環(huán)保技術(shù)和材料的選擇也是實現(xiàn)可持續(xù)養(yǎng)護的關(guān)鍵，例如使用水性密封劑和低揮發(fā)性有機化合物（VOC）含量的涂料，有助于減少有害化學(xué)物質(zhì)的排放和對環(huán)境造成的污染[5]。

3.1.3 技術(shù)適應(yīng)性

針對不同類型的路面病害，如裂縫、坑槽或板角斷裂，需要采用不同的處理方法和材料，以確保最有效的維修和最長的耐用性。例如，對于裂縫的處理，使用彈性填縫材料適應(yīng)溫度變化導(dǎo)致的擴展或收縮，而對于坑槽和板角斷裂，則需要更強度的修補材料和技術(shù)。例如，智能感應(yīng)技術(shù)，如基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器，可以用于實時監(jiān)測路面狀況，新材料的開發(fā)如自修復(fù)混凝土或高性能復(fù)合材料，也為提高路面耐用性和減少維護需求提供了新的解決方案。

3.1.4 成本效益分析

在選擇養(yǎng)護方案時，除了考慮直接成本，如材料、勞動力和施工設(shè)備的費用，還需考慮長期效益，如提高路面耐久性和減少未來維修的頻率和成本。例如，薄層修補養(yǎng)護方法雖然初始成本較高，但由于其耐久性好且維護成本較低，因此在整個路面壽命周期中可能更為經(jīng)濟。此外，在進行成本效益分析時，還需要考慮各種風(fēng)險，如施工期間可能對交通流量的影響、潛在的安全風(fēng)險以及環(huán)境因素等。

3.2 養(yǎng)護方案的確定

在制定道路養(yǎng)護方案時，必須考慮道路維修養(yǎng)護的預(yù)算限制，采取靈活方法，確保在滿足基本道路養(yǎng)護需求的同時，盡可能降低成本并提高效益。在實施過程中，采用最優(yōu)的施工技術(shù)和管理策略，以確保養(yǎng)護工作的順利進行，并獲取最大化投資回報。

針對主干道提升工程，擬采取以下三種養(yǎng)護方案，具體見表2。

由表2可知，與方案A相比，方案B能夠從根本上解決了路面病害，顯著提高路面的耐用性和穩(wěn)定性，確保了長期使用的可靠性。方案B在保持路面抗壓強度和耐重載方面表現(xiàn)出色，這對于承載重型車輛的路面而言至關(guān)重要，因此，相比方案C，水泥混凝土路面在承受重型車輛負荷方面更為穩(wěn)定和可靠。盡管方案B在初始投資和施工時間方面成本較高，但從長遠角度看，其帶來的后期維修和維護時間及費用的節(jié)省更具成本效益。雖然施工期較長可能對交通造成一定影響，但通過有效的施工計劃和交通管理，這種影響可以被最小化。綜合而言，從長期效益角度考慮，方案B為該主干道提升工程提供了更耐用且能適應(yīng)重型車輛的道路解決方案，確保了道路的長期使用性能和安全性。

4 結(jié)語

綜上所述，該文結(jié)合具體工程實例，首先對舊水泥混凝土路面的破損狀況、路面結(jié)構(gòu)承載能力以及接縫傳荷能力進行了分析，以評價舊水泥路面的病害狀況。基于此，從預(yù)防性養(yǎng)護、可持續(xù)性、技術(shù)適應(yīng)性和成本效益分析出發(fā)，對比選出適合的養(yǎng)護方案和施工技術(shù)。研究結(jié)果表明，通過科學(xué)的評價和合理的養(yǎng)護措施，可以有效提升舊水泥混凝土路面的性能，確保道路的安全性，提升使用壽命。

參考文獻

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