旧水泥混凝土路面改造工程施工与管理.pdf

M AI NTENANCE CONS TRUCTI ON AND M ACHI NERy 文 章编 号 ： 1 0 0 0 0 3 3 X( 2 0 1 3 ) 0 9 0 0 7 0 0 3 旧水泥混凝土路面改造工程施工与管理 杨 呖 ( 重 庆交通大学 土木建筑学 院， 重庆4 0 0 0 7 4 ) 摘 要 ： 结 合 冲击压 实工 艺在 某工程 中的应 用 情况 ， 提 出 了冲 击压 实破 碎 工 艺在 旧水泥 混凝 土路 面 处 治 中的技 术控 制指 标和质 量控 制要 求 ； 并在 此基础 上 ， 从 旧水泥 混凝 土路 面处 治和新 结构层 加铺 等方 面总 结 了旧路 改造工程 的施 _ r - 技 术要 点 。 关 键词 ： 道路 工程 ； 旧水泥混 凝 土路 面 ； 施 工 ； 管理 中图分 类号 ： U4 1 8 8 文献标 志码 ： B Co n s t r u c t i o n a nd M a n a g e me n t o f Ol d Ce me n t Co nc r e t e P a v e me n t Re c o n s t r u c t i o n P r o j e c t YANG Ya n g ( S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i n g，Ch o n g q i n g J i a o t o n g Un i v e r s i t y ，Ch o n g q i n g 4 0 0 0 7 4。Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Co mb i n e d wi t h t h e a p p l i c a t i o n o f i mp a c t c o mp a c t i o n t e c h n o l o g y i n c e r t a i n p r o j e c t ，t h e t e c hn i c a l c on t r ol i nd i c a t o r s a nd q ua l i t y c o nt r ol r e q u i r e me nt s i n t h e t r e a t me nt of o l d c e me nt c on c r e t e pa ve m e nt we r e p r op os e d On t h i s b a s i s，t he c o ns t r uc t i o n ke y p oi n t s we r e s u m ma r i z e d f r om t h e a s pe c t s o f t r e a t me n t o f o l d c e m e nt c o nc r e t e p a v e me nt a n d ne w l a y e r r e p a vi ng Ke y wo r d s：r o a d e n gi n e e r i ng；o l d c e m e nt c onc r e t e p a v e me nt ；c on s t r u c t i on；ma na ge me nt 0 引 言 理方法。 2 ( ) 世纪 8 0年代开始， 中国修建了大量的水泥混 凝土路 面 ， 但 就 目前水 泥 混 凝 土路 面 的使 用 状 况 而 言 ， 尢论是 原有道路还是新建 道路都 出现 了一 定程度 的病害 。 。为了减缓道路破坏， 延长道路使用寿命 ， 提高道路服 务质量 ， 亟需对破损 道路进行 改造 。 目前 旧水 泥混凝 土板块 破 碎技术 主要 包括 冲击 实 、 打 裂压稳 和碎石 化技 术 3种 ， 其 中冲击压 实技 术 以其 良好 的 实用 性 引 起 r公 路 养 护 部 门 的注 意 。 该项 技术 采 用 冲击 压 实 机 冲击 压 实 旧 水 泥 混 凝 土 板 ， 不仅 可 以快 速破 碎并 压实稳 固面板 ， 有效减 少 和 缓解反射裂缝 ， 而且能够形成嵌锁稳 固的新路 面底 基层 ， 提高路面质量 J 。 本文结合工程实践， 对 旧水泥混凝土路面冲击 破碎施工技术及冲压施工质量控制等进行研究 ， 总 结旧路改造工程的施工技术要点 ， 提 出在不 中断交 通的情况下进行水泥混凝土路面改造的施工组织管 收 稿 日期 ： 2 0 l 2 1 2 i 0 7 0 I 旧水泥混凝土路面冲击破碎 施工 1 1冲压 试验 为确定 合理 的 冲 击压 实 方 法 ， 在 开 工 之前 对 某 工 程路 段进 行 冲压试 验 ， 并 根据 试 验 结 果 确定 最优 施 工技 术参 数 和控制 指标 ， 主要 结论 如下 。 ( 1 )五边形 冲压 机 械 具 有 良好 的路 面 破 碎 、 压 实 及稳 固路 基 的功 能 ， 可 用 于 旧水 泥 混 凝 土板 的 冲 击 压 实 ， 压 路机 冲压 规格如 表 1所示 。 表 l 冲击压路机 主要规格 钢轮 行走速度 型号 静能量 k J 形状 单轮宽, 1711 双轮重 t ( k mh I ) 1 5 T 5 五边形 0 8 9 1 5 8 1 0 ( 2 )在不考虑冲压速度和路面板强度等因素 的 影响下 ， 冲压遍数最好 为 2 O遍 ； 但 由于在 冲压施工 过程 中受到冲压速度和路面板强度等 因素的影响 ， 实际工程 中应根据 旧水泥混凝土板的破碎程度和冲 M AI NTENANCE CoNS TRUCTI oN AND M ACHI NERY 压沉降量适 当增减 冲压遍数 。此外 ， 冲压遍数还 应 综合 考虑 旧水泥 混 凝 土 板 破损 状 况 、 路 基填 土高 度 、 冲压顺 序与 速 度 、 边 界 条 件 、 路 基 路 面 结 构类 型 及含水量等因素的影响。 ( 3 )冲压 沉降量取决 于原水 泥混凝 土面板质 量 、 破损类型及程度、 路基填土高度 、 路基路面结构 类 型 、 相关 土质 与 含水量 以及 冲压 遍 数等 。 ( 4 )冲 压前 后 取样 检 测 ， 距 路 面 底 部 8 0 c m 深 处 6 个 点 中有 5个 点 的压 实 度 得 到提 高 ， 压 实度 平 均提高 3 6 7 ， 含水量平均 降低 2 4 1 ， 8 0 c m 以 下 的测点 无规 律可 循 。 ( 5 )旧水泥混凝土面板破碎得越充分 ， 弯沉越 大 ； 破 碎程 度不 宜 过小 ， 应 以板块 稳 固为 主 。 ( 6 )经静力触探测量仪测量 ， 冲压后 土基 承载 力 在不 同深度 有不 同程 度 的提 高 。原 土路 基 承载力 均 匀性 较 差 ， 冲压后 均匀 性 也得 到提 高 ， 最 大影 响深 度达 7 0 m， 土基承载力提高 0 5 2 6 ， 平均提 高 l 2 2 6 。 ( 7 )在 冲压 施 工 过 程 中 ， 可 能 会 对 公 路 沿 线 设 施 产 生影 响 ， 但 通 过严 格 控 制 冲压 施 工 工 序 并采 取 相 应 措施 ， 可 以消 除或 者减 小这 种影 响 。 1 2冲压 施工 技 术要 点 通过 对试 验段 进 行 冲压 试 验 ， 确 定 如 下 相关 施 工 技 术要 点 。 ( 1 )冲压速 度 。在 初 始 5遍 的 冲压 中 ， 并 不 是 冲压破碎越多越好 ， 因为初始的 5遍最好能够使板 受 力 均匀 ， 这样 产生 的裂 缝 才会更 加 均匀 。因此 ， 初 始 5 遍 应 采用 较低 行驶 速 度 ( 7 9 k m h ) ， 以减 小冲击 ， 使裂缝在发展阶段比较均匀 ， 冲压 5遍后可 适 当提 高 冲压 速度 ( 9 1 2 k m h ) 。 ( 2 )冲压 遍 数 。根据 前 期试 验 ， 冲压 2 0遍 时 可 达到 良好 的冲压效果 ， 但 由于在 冲压 施工 过程 中受 到 冲压 速度和路 面板强度 等因素 的影 响 ， 应 根据 旧水泥 混凝土板的破碎程度和冲压沉降量增减冲压遍数。 ( 3 )冲压顺 序 。根 据 以往 工 程 经 验 ， 混 凝 土 面 板在水平方向所受约束越小 ， 破碎效果越好。故在 施工 中冲压机械 的行驶顺 序为 ： 路肩、 行车道 、 超车 道。每冲压 1 遍之后再按照这个顺序进行下一遍 冲 压 。每一遍冲压都要有 1 2的错轮 ， 避免对 同一点 的重复冲压， 以保证破碎的均匀性。 ( 4 )结构物避让 。由于五边形 冲击压实所产生 的能量较大 ， 所以对 旧路采用 冲击压 实时需要调查 旧路上桥梁、 涵洞的情况及道路沿线建筑物 的情况 ， 然后 根据 实 际情况 采 取 避 让措 施 ， 避免 对 原 有 构 造 物造 成损 坏 。 ( 5 )冲压路段 防水 。冲压 过程 中和 冲压 后必 须 对未进行相关工序处理的路段做好 防水工作 ， 如遇 雨天应及时在未清理灌缝的路段上加盖 防雨布， 避 免雨 水下 渗 。 ( 6 )特殊路段处理。若在冲压过程中部分路段 出现 “ 弹 簧” 现 象 ， 应 立 即停 止 冲压 施 工 ， 检 查 原 因 。 挖除“ 弹簧” 层后 ， 回填碎石 ， 采用传统压实机分层压 实 ， 再用冲压机械补压同样遍数。 1 3冲 压质 量控 制 1 3 1 破 碎 程度 控制 ( 1 )首先应对冲压前路面损坏情况进行现场实 测 和记 录 ， 施 工过 程 中每 冲压 5 遍 检测 一 次 。 ( 2 )冲压路面板块 的破碎程度在视觉上应大致 呈 网状分 布 ， 板块 的最大 尺寸 不得 超 过 8 0 c m， 最 终 破碎的网状碎块尺寸应控制在 4 5 6 0 c m之 间， 不 宜过 碎 。 ( 3 )垂 直方 向裂 缝 要 求 贯 穿 ， 水 平 方 向要 求 破 碎成 4 5 6 0 c m 的块 ， 块与块之间嵌锁紧密。 1 3 2 沉 降量检 测与控 制 路 面 的沉 降分 析 主要是 采用 水准 仪对 不 同脱 空 程度的路面板在冲击压实前和冲击压实一定遍数后 的高程进行量测 ， 并从高程差 来分析其沉 降程度。 施工 过程 中沉 降量 检 测 以 5遍 为一 个 分 界 段 ， 检 测 时间即为每连续冲压 5遍完成之后立即进行。考虑 到试 验段 的 冲压遍 数为 2 0遍 ， 以及检 测耗 费 时间较 长等因素 ， 第 5遍 可以不进行检测 ， 待第 1 O 遍完成 之后再进行沉降量检测。综合考虑经济与施工因素 ， 若第 1 O遍与第 l 5 遍沉降量的差值较大( 1 c m) ， 待 冲压到 2 O 遍 时再进行一 次检测 。反 之 ， 如果第 l O遍 与第 1 5 遍沉 降量差值较小 ( O 5 1 0 c m) ， 可在第 l 5 遍后每 2 遍 检测 一 次沉 降量 。两 次沉 降量 检 测差 值 小于 5 mm 时可停止 冲压 ， 典型路 段 冲压遍 数与 沉降 量 的关系见 表 2 。 表 2 典型路段冲压遍数及 相对应沉 降量 冲压遍数 遍 5 1 0 1 5 2 0 沉降量 c m 1 8 3 3 6 4 4 5 4 5 2 8 在沉降量达到设计要求后 ， 应检查旧水泥混凝土 板的破碎情况， 如果破碎程度达不到要求， 则需继续 进行冲压 ， 每 2遍检查一次， 直到满足要求为止 。 7 l M AI NTENANCE C0NS TRUCTI oN AND M ACHI NERY 1 4冲压 施工 效果及 意 义 ( 1 )为 了评 价 冲压后 板底 脱 空消 减及 路 面 的承 载能 力 ， 需 要对 旧路 冲压前 后 的弯沉进 行 检测 ， 检 测 结果 如 图 l 所 示 。可 以看 出 ： 各 路 段 冲 压前 的最 大 回弹 弯沉 明显小 于 冲压 后 沥 青 找平 层 顶 面 的弯 沉 ， 2次 弯沉 比为 6 0 9 6 ， 冲压后 的新 基 层 充 分 利 用 了旧水 泥混凝 土板块 的强度 。 I 不 同路 段 冲压 前 后 的 弯 沉 比 ( 2 )冲压 施 工后 ， 旧 水 泥混 凝 土 板 块 被 破 碎 成 边长小于 6 0 c m 的碎块 ， 经重型压路机碾压， 使水泥 混凝 土碎块 密 实稳 固 。由于破碎 后 的混凝 土板块 尺 寸较 小 ， 使 得其 温度变 化 产生 的位移 大大减 小 ， 沥青 层底拉应力降低， 消除或减小反射裂缝 的产生。另 外， 经 中性机械压实后 ， 水泥板块与基层 紧密接触， 避免了板底脱空， 最大限度地消除了板块问弯沉差 ， 降低 了沥 青层 垂直 剪应 力 ， 从 而 降低 了荷 载 型反 射 裂缝 产 生的可 能性 。 ( 3 )冲压破 碎 后 的 网状碎 块 控制 在 4 5 6 0 c m 之间， 碎块之问形成嵌锁结构 7 。另外 ， 冲击压路 机能够找出原路面结构中的薄弱位置， 巨大的冲击 能量 消 除 了旧水泥混 凝 土板下 的脱 空 ， 并 加 固路基 ， 提高了结构层的整体性和路基承载力 ， 为沥青加铺 层 提供 了均匀 、 稳 固的支 撑 。 ( 4 )采 用 冲压技术 可 以从 根 本 上避 免对 原 路 面 的大面 积开挖 ， 不 仅充分 利用 旧水 泥混凝 土 路面 ， 还 避 免 了大量废 弃物 的产 生 。 ( 5 )每台冲压机械每天能处理近 i 0 0 0 0 m 旧 路面， 大大缩短了改建工期， 也减少了改建工程对交 通和高速公路附近居民的影响。 ( 6 )与传统重锤破碎相 比， 冲压技术每平方米 可节约近 1 4元 ， 具有明显的经济效益 。 2 旧路改造施工组织管理 2 1 旧水 泥混凝 土路面 处治 技术 ( 1 )为保证原路面能够提供均匀支撑， 对于破 7 2 碎 严重 、 出现下 沉或 唧泥 的板块 采取 更换 措施 。 ( 2 )考虑 到冲压 施工 产生 的振 动 力 可能 会对 附 近 的建 筑物 造成 不 良影响 ， 在靠 近桥 涵 、 民房 与工 厂 等 建筑 物 的路段 ， 一般 采取 板底 压浆 、 更换 破碎 松 动 面板、 修复裂缝等处理方法替代冲压方式 。 ( 3 )老路硬路肩 上部 为沥青表处 ， 下部为水 泥 稳 定碎 石与 灰 土 。经过 多年 雨 水 和 大 气环 境 作 用 ， 硬 路肩 表 面大部 分 已松 软损 坏 ， 若 将 其 直 接作 为 沥 青 路 面基层 ， 不仅 承载 力不 够 ， 而且 在挖 开主 车道 面 板 后 ， 相邻板 块会 往低 洼处 渗 水 ， 原 因是 原硬路 肩 基 层 密 实不透 水 ， 形 成拦 水坝 ， 阻 断 了路 表 下渗 的雨 水 排 出路 基外 侧 的通 道 。结 合 实 际情 况 ， 在 改建 中将 原 硬路 肩全 部挖 除 ， 重 新设 置横 向排 水通 道 ， 顶面 浇 筑 水 泥混凝 土 面板 。 2 2沥青 混凝 土路面 加铺 改建工 程 的主 要路 面设 计 方 案 为 ： 将 处理 后 的 原 路 面作 为基层 ， 然后 直 接 加 铺 2 2 c m 厚 的 沥青 混 凝 土作 为 面层 。 。 。 ( I )首先 ， 以交 通部颁 发 的技 术规 范为 基础 ， 对 一 些 主要技 术指 标 作 了更 加 严 格 的 要 求 ， 制 订 了适 合 本 工程 的技术 规 范 ； 并 且 严格 控 制 施 工 中的 每个 环节 ， 保证 沥青 路面 的施 工质量 。 ( 2 )沥青 面层 采取加 铺玻 纤 格栅 的方 法延 缓 或 减 少 加铺层 反射 裂 缝 的产 生 ， 在 AC一2 5顶 面行 车 道与 硬路肩 的纵缝 处 ( 新 、 老 混 凝 土 连 接部 位 ) 加 铺 一 层 1 m 宽 的玻纤 格 栅 ； 在 冲压 与 非 冲 压路 段 的 交 界处 、 水 泥混 凝 土 板胀 缝 处 的 AC一1 0 、 AC一2 5顶 面铺 设 2 m 宽 的玻 纤格 栅 。 2 3交通 组 织控 制 由于改建 路段 车 流 量 大 ， 为 了保 证施 工 期 间 车 辆 的通行 ， 改建 工程 分 段 分 期 进行 ， 并 实行 “ 半 幅 封 闭施 工 、 半 幅双 向通行 ” 的管 理模 式 。 ( 1 )限制双 向通 行路段 长 度 ， 加 强检 查监 督 。 ( 2 )建 立安 全 管 理 组 织 机 构 ， 制 定 安 全施 工 方 案 ， 加强施工车辆与人员管理。 由于采用 了较好的交通控制措施和先进的管理 方法 ， 工程施工速度得到了保证 ， 最大限度地减少了 对正常交通的影响。 3 结 语 ( 1 )结合 冲击压实技术在某工程 中的应用 ， 得 ( 下 转第 7 5页) M AI NTENANCE CONS TRUCTI ON AND M ACHI NERY 4 c m SM A l 3十 6 c m AC Z 0。 ( 3 )当 4 5 0 E 2 5 0 MP a时， 原有路 面需罩 4 c m S M A l 3 + 6 c m AC一2 0 + 8 c m ATB一2 5 。 ( 4 )当 E 2 5 0 MP a时 ， 原 有 路 面需 进 行 挖 除 后按 I 一51型路 面结 构重 新铺 筑 。 各种 旧路补 强段 相互 衔 接 时 ， 纵 向衔 接 长 度 按 拟合后的路线纵断面进行控制 。 局部 补 强段 落 中如原 路 面纵缝 及 网裂病 害较 为 严重 ， 铺筑补强层前应先进 行灌缝 、 修补坑槽 等处 理 ， 并在 破损 位 置加 铺 自粘 式玻 璃 纤 维 格 栅 作 为 应 力 吸收层 ， 缓 解反 射裂 缝 。 层 间结合 处应 采 用 浇 洒 粘 层 油 、 透 层 油 等 措施 加强新 旧结构层的连接。不 同补强方案衔接处可视 补 强层 数 及厚 度等 具体 情况 设置 一定 厚度 的调 平 层 与相邻 路 段顺 接 。补 强 段 落 范 围 内 的路 缘 石 、 拦水 带 在补 强 前应拆 除 ， 并 码 放 在 不 干 扰 施 工 的适 当位 置， 以便补强时使用 。考虑到路缘石 、 拦水带在安 拆 时 的毁 损 ， 本 次设 计 中考 虑 重新 预 制 2 0 的 路缘 石 、 拦水 带 。 4 结 语 在 对原 有一 级 路 路 面 状况 、 结 构 强 度及 病 害等 分析的基础上 ， 以双层 弹性层状体系的路面加铺层 设计方法为标准， 考虑材料 的非线性以及 旧路面破 损或者其他缺陷可能对加铺层使用寿命的影响， 以 加铺层 中出现的最大弯拉应力及路表弯沉作为施工 控 制 指标 ， 提 出 了旧路补 强方 案 。本工 程 于 2 0 1 0年 竣 工后 ， 至今 使用 效 果 良好 ， 未 出现 病 害 ， 说 明本 项 目一级路补强方案合理 ， 此方案可为今后类似工程 提供经验和设计依据 。 参考文献 ： 1 崔洪川 珲乌一级公路路况检测评价 与路面补 强设计方 法研 究E D 长春 ： 吉林大学 ， 2 0 0 8 2 范红英 ， 折学森 ， 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0 8 ， 2 1 ( 1 ) ： 2 9 3 4 张超 废弃混凝土路面板在道路 改建 中的再利用 J 交通 运输工程学报 ， 2 0 0 3 ， 3 ( 4 ) ： 5 - 9 张晓波 ， 徐伯青 压实均匀性的影 响因素及及评价 J 筑路机 械与施工机械化 ， 2 0 1 1 ， 2 8 ( 7 ) ： 6 0 6 3 苏志和 ， 许英明 土工织布在处治旧水 泥混凝土路 面补强 中的 应用l_ J 筑路机械与施工机械化 ， 2 0 0 7 ， 2 4 ( 1 ) ： 3 0 3 2 苏卫国 ， 卢 辉 冲击 压实后 旧水泥混凝土路面作为垫层及其 回弹模量的试 验研究 J 公路， 2 0 0 4 ( 1 1 ) ： 7 2 7 4 苏新国 ， 鲁圣弟 冲击 压实技术在混凝土路 面改建工程 中的应 用E J 公路 ， 2 0 0 2 ( 1 ) ： 6 7 7 0 彭少青 ， 苏卫国 冲击压实技术处理 旧水泥混凝土路面的破裂 程度及 沉降分 析E J 中外公 路， 2 0 0 4 ， 2 6 ( 2 ) ： 9 4 9 5 陈俟 ， 黄晓明 考虑 旧路剩余寿命 的加铺层结构设计 J 交 通运输工程学报 ， 2 0 0 9 ， 9 ( 2 ) ： 1 7 2 1 责任编辑 ： 袁宝燕 7 5