旧水泥混凝土路面维修整治技术研究.pdf

2 0 1 2 年4月第 4 期 城 市道桥 与防洪 管理施工 1 6 7 旧水泥混凝土路面维修整治技术研究 高建虹 ( 深圳市 市政设 计研 究 院有限公 司 ， 广东深 圳 5 1 8 0 2 9 ) 摘要 ： 该文详细阐述了水泥混凝土路面维修整治技术存在的问题， 结合实体工程 旧水泥混凝土路面维修整治的成功实践， 提出了旧水泥路面损坏状况的调查 、 评价方法 ， 维修整治设计和和施工方法 ， 为解决旧水泥混凝土路面维修整治问题积累了 新的技 术资料 ， 可 供 同行 参考 。 关键 词 ： 旧水 泥混 凝土路 面 ； 路 面损 坏 ； 维 修整 治技术 ； 设 计 ； 施 工 中图分 类号 ： U 4 1 8 6 文 献标识码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 2) 0 4 0 1 6 7 - 0 3 0 前 言 水泥混凝土路面 以其承载能力强 、取材广泛 和维护费用少等优点在我 国公路建设 中得到 了持 续地发展 。许多地方因为水泥混凝土路面的修建 带动 了当地经济的发展 。 仅最近 1 0 a间 ， 中国的水 泥混凝 土路面里程增长近 1 0倍 ， 尤其是高等级道 路。但 随着重载交通的增长 ， 或 因板偏薄 ， 或 因板 下基础缺乏稳定性 ，不少旧水 泥混凝土路面损坏 严 重 ， 路况恶化 ， 需要进行 大面积维修或 改造 ， 但 目前 我国旧水泥混凝土路 面的维修整治无现成 的 规范和可操作性强 的措施来参 照。尽管 近几 年来 我 国水 泥混凝 土路面 的维修技术有 了较 大进步 ， 但总的来讲 ，我国在水泥混凝土路面的维修技术 方面比较落后 ， 维修决策欠缺科学性 。有 的地区只 是投入资金修补板块 ， 没有查清破损 的主要 原因 ， 修补材料和工艺缺乏有的放矢 ；或者是应该罩 面 维修的却还在进行局部修补 ， 即便是罩面了 ， 在结 构设计 、 反射裂缝的防治 、 基层加 固技术等方 面都 缺乏技术支持 ，使得水泥混凝 土路 面维修走人误 区， 阻碍了水泥混凝土路面的发展 。因此 ， 针对 目 前混凝土路面维修整治技术存在的问题 ，结合实 体工程对旧水泥混凝土路面维修整治 问题进行深 入研究 ，提出经济适用 的旧水 泥混凝土路 面维修 整治技术 ， 具有重要 的经济 和社会价值 。 1水泥混凝土路面维修整治技术存在的问题 目前在国内旧混凝土路面维修整治 的成套技 术 尚未形成 ， 许多地方尝试 了各种办法 ， 但 成功的 范例不多 。主要反映在对旧路有效 的路况调查 、 评 价方法 、 旧混凝 土的合 理利用 、 快速破 碎技术 、 裂 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 1 2 2 9 作者简介 ： 高建虹 ( 1 9 7 0 一) ， 男 ， 吉林 白城 人 ， 高级 工程师 ， 从 事 道路 与桥 梁工程设 计 工作 。 缝防治措施及维修技术 的相容性 问题等还在继续 探索 中。存 在主要 的问题有 ： ( 1 ) 旧混凝 土板块破 碎难。由于维修路段 中需大面积拆除旧7 昆 凝土 ， 而 拆除掉的混凝土如得不到再生利用 ，将变成污染 环境 的建筑垃圾 。 目前 常用的混凝 土路 面破碎方 式各 有优缺点 ， 见 表 1所列 ， 除多锤头破碎 机外 ， 还没有其他破碎机械在效 率 、对公路 构造物的影 响和旧混凝土块的 回收利用上找到平衡 ，这也是 目前 旧混凝土修补技术存在 的问题和不足。( 2 ) 反 射裂缝处治难。混凝 土面板缝包括两种 ， 即纵横构 造缝和断板裂缝 。由于受荷载应力和温度应力的 影响 ，旧混凝土路面 的表面裂缝将对新铺路面产 生较大 的影响 ，由于 旧混凝土板断裂缝的不规则 性 ， 处理起来难度较大。( 3 ) 维修技术 的相容性 问 题。新修的混凝土板与原有的旧混凝土板块存在 相容性 问题 ， 主要包括材料性能上 的相容性 、 结构 与强度 的相容性 、 外 观质量 的相容性 、 快速维修与 尽早开放交通 的协调 ，以及拆除后混凝土块 的回 收利用问题等 。 2实体工程水泥混凝土路面维修整治技术 2 1 工程 概 况 某 山岭重 丘 区二 级公路长 1 0 k m区段 内 ， 路 基宽度 8 5 IT I ， 路面宽度 7 m， 路肩宽 1 5 IT I ， C 3 0水 泥混凝土路面面层厚 2 2 c m， 基层 为 1 82 5 c m厚 水泥稳定级配碎石 ， 底基层为 2 0 c m厚手摆 片石 。 随着沿线地 区经济 的快速发展 ，其交通量也 日益 增加 ， 超载 、 重 载交通较 多 ， 路 面 出现不 同程度损 坏。虽已进行过几次局部修补 ， 但路面通行质量 日 趋下降， 局部地段已影响到行车安全 ， 为恢复其行 驶功能 ， 需对该段路进行维修整治 。 2 2 水泥路面损坏状况的调查、 评价 采用随机抽样调查法进行 旧水泥混凝土路 面 路况的调查。根据调查结果 ， 再用 P C I 综合法和断 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 8 管理施工 城 市道桥与 防洪 2 0 1 2 年 4 月第 4 期 表 1 旧混凝土路面 常用破碎方法 比较一览表 方法 优点 缺点 人工凿破碎后板块规则 ，有 利于利速度 太慢不 适用 于大规 除 用 模破碎工程 长臂挖 较适合长距离大面积 程 ， 其破碎后混凝土板块体积较 掘机 速度快， 可缩短工期， 造价低 大， 再利用时需重新加_T 多锤头 容易控 制板块 的破碎形 状 ， 可能会 把碎块 压入 松软 破碎机易分离出钢筋 的基层 中 拍 瓶 瑟 妻 萎 嚣 适合长距离大面积工程 ， 其 冲击式 速度快 ， 可缩短工期 ， 破碎后 对 路面结 构物 及公路 邻 压路机 的混凝 土块 ，适用于旧混凝 近建筑的影响圈较大 土就地利用 板率对 旧水泥混凝土路面损坏进行综合评价 。随 机抽样调查法是将路面板的破 损类 型分为路 面结 构损坏 、 行驶质量丧失 、 外观质量状况评定及结构 整体强度损失 四种类型 ，其 中路 面结构损坏和结 构整体强度损失在路面评价 中所 占比重大 。路 面 结构损坏是通过现场调查所得 。评价方法 中根据 随机调查结果 ， 取得各路段 的基础评分值 ， 然后将 基础评分值按重度损坏赋以权数为 1 0 ， 中度损坏 程度赋以权数为 0 6 ， 轻度损坏赋以权数为 0 4 ， 并 将三种损坏程度进行加权求和 ，求 出各种损坏 的 综合评价结果 ， 再结合结构整体强度损失情况， 根 据各种损坏程度对路面 的综合质量的影 响进行评 价。根据路面质量状况等级划分标准 ， 评价出各个 路段的路况等级 。 综合指数 P C I 是用扣分法建立起来 的路 面评 价模型。 严格说来， P C I 是一个相对值 ， 专家对扣分 及扣 分权系数规定 得严 ， 则 P C I 偏 低 ， 反之偏 高 。 但 当用 P C I 值来对某一地区或路线的路 面进行相 对 比较评定时 ， 还是客观和适用的。 n n P C I = C - O t ( ， S i ， ) F i ( t ， d ) i =1 =1 式中： C为初始评分 ， 一般 C = l O 0 ； a为分项评分 三 扣分 权向 量， = ( 1 一 ) b ， 为 分 项加 权 系 数； i =l O 0 Js 为实测值或路面现有状况的计算值 ； 5 。 为设计值 ， b为评分系数 ； 、 Js 、 分别 为损坏类型的扣分数 ， 3 损坏严重程度的折减 系数和损坏 密度 ， = s ， ：1 D 采 用 损 坏百 分 率 ， S分 轻 、 中 、重 ，分 别 取 0 4 ， 0 6 ， 1 0 ； ( t ， d ) 为多种 损坏 类型 的修 正 系数 或权 函数 ， 其 中 t 为累计扣分数 ， d为扣分项数 ， 其 理论取值范 围为 r i ( t ， d ) 1 0 0 d t ， 其 取值 应考 =1 虑路况的客观 因素 ，专家调查组 的综合 意见或用 大量调查的相关分析得到。 断板率 D B L依据路段破损状况调查得到的断 裂类病 害的板块数 ，按断裂缝种类 和严重程度 的 不 同，采用不 同的权 系数进 行修正后 ，由 D B L = n n ( D B W盯 ) s s确定 ， 以百分数表示 。 i = 1 j =l 式 中： D B 为 i 种类裂缝病害种轻重程度的板 块数 ；加权 系数 为 i 种裂缝病 害 种 轻重程度 的修正权系数 ， 按表 2确定 ， B S为评定路段内的板 块 总数 。采用的路面状况评价等级 ， 见表 3所列 。 实体工程路面状况评价等级结果见表 4所列 。该 路段全段均应进行大修整治。 表 2 计 算断板率 的加权 系数一 览表 表 3 路面状况评价等级表 表 4 实体 工程路面状况评价等级结果 一览表 3 维修整治 设计 遵 循 维修 后 的道 路在 正 常交 通 增 长 的情 况 下， 安全运营达预定年限； 满足使用功能的前提下 尽量节约投资； 保持不中断交通的快速维修； 针对 路面破损 的现状 ， 维修处治方案做到实事求是 ， 易 于操作等原则进行维修整治方案设计。设计 中采 取主要稳定处治 已变形或已失稳 的基层 、碎石化 处治 旧水 泥混凝土路面 ；使用改性乳化 沥青稀浆 封层防止路面缝隙渗水侵蚀基层 ；摊铺土工布防 止基层裂缝反射到沥青混凝 土罩 面层 ；加铺 沥青 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2 年 4 月第 4 期 城 市道桥 与防洪 管理施工 1 6 9 混凝 土 ； 完善或疏通排水设施 ， 针对混凝土面板破 损严重 ， 混凝 土板破损后基层 已损坏 ， 出现严重断 板 、 沉降 、 错 台、 唧泥等破坏情况 ， 应先对基层进行 处理和恢 复标高 ， 再进行面层施工。 基层处理方法为 ： ( 1 ) 用 6 水泥稳定级配碎石修补基层达到原水 泥混凝土面板底标高 ； ( 2 ) 混凝土面板碎石化处理后 ， 使用 良好级配 碎石材料修补该路段，标高与混凝土面板碎石化 后标 高一致 。 如板下基层清 除 ，底基层结构 已破坏或路基 已经变形 ， 则应先处理路基 ， 处理方法为 ： ( 1 ) 采用级配砂砾石对变形部分土基进行换填 ， 并 用小 型冲击式打夯机压实。 ( 2 ) 为了防止土基的变形过大影响路面， 在换填 的级配砂砾上摊铺一层土工格栅。 ( 3 ) 摊铺 2 5 e m 6 水泥稳定级配碎石基层达 到原水泥混凝土面板底标高。 ( 4 ) 混凝土面板碎石化处理后 ， 使用良好级配 碎石材料修补该路段 ，标 高与混凝土面板碎石化 后标高一致。 对路基 和基层处理完成后 ，首先对 旧水泥混 凝土路面进行处理 ，清除旧混凝土表面 的松散碎 屑 、 油迹 、 泥土和修补 的沥青 表处材料 ， 然 后对 旧 水泥混凝 土路面进行碎石化 处理 ，加铺 1 5 e m水 泥稳定级配碎石基层 ，再采用改性乳化沥青稀浆 封层+土工布解决反射裂缝 问题 ，最后摊铺沥青 混凝土面层 ， 具体处治方案见图 1 所示 。 4 e m A C 一 1 3细粒 式沥青混凝 土 6 c m A C 一 2 0中粒 式沥青混凝 土 1 5 c m 改性 乳化沥青稀 浆封层 T 0 1 0 1 4 0 土工布 防裂层 ( 1 4 0 m ) 1 5 o m 水泥稳定级配碎石基层 2 2 e m 旧水泥混凝土路 面碎石化基 层 原路 面基础 图 1 处治方案 道路结构 图 4 维修整治施工 整治施 工工艺为 ：清理 旧有路 面一 旧水 泥混 凝 土路 面碎石 化施 工一 摊铺 水泥 稳定 级配 碎石 基 层 摊铺 改性乳 化沥 青稀 浆封 层 铺设 土 工 布 ( 满铺 ) 一 喷洒沥 青粘层一铺设 沥青混凝 土面 层一 开 放交 通 。碎 石化 施工 采用 多锤 头破 碎 机 ( M H B 一 1 5 ) ， 在实施碎石化 以前将所有松散的填 缝料 、 嵌缝 材料或 其他 类似 物应 进行 清 除 ； 破碎 时从混凝 土路面 的高处 向低处破碎 ， 以避免摊铺 沥青混凝 土后影 响排水 ； 破 碎一个 车道 的过程 中 实际破碎宽 度应超过一个 车道 ， 与相邻 车道搭接 一 部分 ， 宽度 至少是 1 5 c m； 要求把 7 5 的混凝土 路面破碎成颗粒 ( 肉眼观测)表面最大尺寸不超 过 7 5 c m， 中间不超 过 2 2 5 e m， 底部不超过 3 7 5 e m； 破碎后混凝 土路 面在 压实前发 现 的 5 c m 的凹地 应用密级配碎石粒料 回填并压实 ；为 了防止破碎 后混凝土路面的扰动 ，除了指定 的用于开放横穿 交通的区域外， 破碎后的混凝土路面的任何路段均 不得开放交通。 考虑到该路段重载交通多 ， 改性沥青 混合料采用粗型( c型) 密级配沥青混合料并取较高 的设计空隙率 。 混合料设计见表 5所列。 在面层与基 层之间铺放土工布 ， 作为应力吸收层及防水层 ， 以有 效消除或减缓反射裂缝 ， 延长路面使用寿命 。 土工布 使用深圳海川路威 T 0 1 0 1 4 0型沥青铺 面专用聚酯 长丝针刺无纺土工布。 该土工布以聚酯为原料 ， 熔点 高达 2 3 0 C， 在摊铺时性能稳定 ， 不会发生变化 ； 同 等克重下 ， 经 向和纬向均具有较高的抗拉强度 ， 标准 值为 8 k N m； 表面均匀， 渗透性好 ， 因而可以均匀浸 透沥青并达到饱 和， 使之与路面的粘结致密 ； 单面烧 毛工艺使土工布铺放不致被车辆轮胎带起。稀浆封 层采用矿料级配 ，见表 6所列 。稀浆封层的厚度为 1 5 e m， 施工 时分两层施工。稀浆封层施工完成后 ， 摊铺土工布。土工布先铺横缝 ， 再铺纵缝 ， 纵横向搭 接宽度一般为 58 c m， 土工布粘贴部位要求平整 ， 无 凹凸布平 ，对局部的坑洞和路面严重不平的段落 进行整平 ， 保证其平整度小于 1 5 mm的要求 。铺设 时要注意土工布的铺设方 向，土工布抗拉强度大的 方向应垂直于接缝 ， 且土工布的烧毛面在上 ， 横向搭 接处应采用固定器固定 ；铺设时先洒布适量的粘层 沥青 ， 再铺设土工布 ； 在面层施工前 ， 在洒布适量的 粘层沥青 ， 粘层沥青用量应控制在 0 30 6 L m z 范 围内。改性乳化沥青破乳后立刻铺土工布 ，铺设平 整 、 无褶皱 ； 铺布后用滚筒滚压数次 ， 不得来 回滚压 ， 直到土工布在粘层油上粘牢为止。 5 结语 实体工程采用上述维修整治技术顺 利完成 了 路面的改造施工 ，施工 中各项质量检测指标均满 足规定要 求 ， 维修 整治后 ， 经逾 2 a的跟踪 观测 发 现 ， 该维修整治段在重载作用下未产生波浪 、 拥 包 等高温稳定性 破坏 ， 也未 出现 任何裂缝 、 松散 、 坑 槽、 沉陷、 泛油等破损现象 ， 表现出了优 良的路用 性 能 ，表 明本文提 出旧水泥混凝 土路面维修 整治 技术是成功的。 ( 下 转 第 1 7 2页 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 7 2 管理施工 城 市道桥 与防洪 2 0 1 2 年 4 月第 4 期 2 沥青路面的养护技术 2 1 常用的沥青路面预 防性养护方法 常 用 的 沥青 路 面预 防 性 养护 方 法 主要 有 5 种 ， 分别为微表处 、 稀浆封层 、 热沥青混合料罩面 、 组合式处理 以及季节性养护。 微表处方法全称为改性乳化 沥青精 细表 面处 理 ， 这种方法虽然在国内不常见 ， 但是在国外尤其 是发达 国家经常使用。微表处是一种聚合物改性冷 混沥青铺路体系， 将水、 矿粉和乳化沥青等原料高稠 度混合后用于沥青路面养护修理的一种技术。 稀浆封 层方法是 一种十分 经济有效 的方法 ， 在我 国较常用 ， 它是将掺加粉料 、 添加 剂和水 的乳 化沥青做成 流体状 ，均匀摊铺在路 面上 ，形成薄 层 ， 以达到养护路面的目的。 热沥青混合料罩面技术是沥青路面的养护技术 中最常用的技术 ， 它主要需要考虑 3个方面的选择 ， 即罩面层的厚度、 混合料的类型以及沥青的品种。 组合式 处理是依 据路面使 用情况 的不 同 ， 将 上述 3 种技术同时使用或者使用 3 种技术中的部 分技术 以达到养护路 面的 目的 ， 对于不 同路段 、 不 同环境 ， 组合式处理的组合方法都可能存在不同。 季节性养护主要是针对不同季节降雨量 、 光照 等 因素的不同而有针对性地制定有效的沥青路面养 护技术。对于春夏秋冬四季， 养护技术存在着差异。 2 2 常用的沥青路面病害的处理方法 常见 的沥青 路面病 害的处理方 法有 4种 ， 包 + +- +- - +- - 4 - +- + ( 上接第 1 6 9页) 括局部或较大规模 网裂松散 的修补 、严重 网裂的 处理 、 路面裂缝修补和车辙的处理 。 局部或较大规模 网裂松散的修补主要是针对 沥青路 面网裂 ， 而网裂对于路面的危害十分严重 ， 网裂会是路面结构失稳 ， 路面承载能力下 降 ， 如果 不及时处理 ，很可能造成沥青公路使用寿命 的大 幅度下降。对于轻微 网裂 ， 应该在网裂出现时尽快 选择干燥天气进行封水性处理 ； 对 于较大 的网裂 ， 应该采用小型撒布机进行处理 ，由于石屑与路面 连接较好 ， 在喷洒后应立即撒上石屑。 严重网裂的处理 ，不宜采用大面积的中修罩面 的方法，若要彻底治理只能等待公路大修时再进行 处理， 而为了保证公路路面的正常使用 ， 应在加强 日 常养护的基础上 ， 做到勤修勤补 ， 见坑就补 ， 见缝就 堵 ， 见水就排 ， 以尽可能地延长路面 的使用寿命 ， 通 过长期使用过程中的观察， 标出病害严重的部位。 目前车辙 的处理一般采用重新铺 筑面层 的方 法 ， 对于路面裂缝 的修补采用沥青灌缝等 ， 避免裂 缝继续蔓延 ， 防止水分渗入路面。路 面裂缝的修补 工作一般也是路面病害处理的 日常工作 ，应该时 时关注 。 参考文献 1王永胜 ， 孔永健 A A S HT O 沥青路面结构 设计方法在 我国 的适用 性 研究 北方 交通大学学 报， 2 0 0 4 ( 8 ) ： 9 4 9 6 I 2 】 沈金安， 李福普， 陈景 高速公路沥青路面早期损坏分析与防止对 策f M 北京 ： 人 民交通 出版社， 2 0 0 4 3 J rr J 一 0 7 3 2 2 0 0 1 ， 公路 沥青 路面养护技 术规范【 s 表 5 混合料设计一览表 路基工程 ， 2 0 1 1 ， ( 0 1 ) 参考文献 3 朱磊， 郝金东， 刘宏晋 旧水泥混凝土路面沥青加铺层夹层温度 1 】 周景深， 李明 水泥混凝土路面应力吸收层功效分析【 J J 南华大 应力分析l J 1 中外公路， 2 0 1 1 ， ( o 4 ) 学学 报( 自然 科学版) ， 2 0 1 1 ， ( O 1 ) 4 张东 长 混凝 土路 面路况 评价 方法 的应 用 研究 f J J _ 公 路 交通 技 2 】 罗岩， 张涛 旧水泥混凝土路面碎石化后防止反射裂缝机理 J 术， 2 0 0 5 ， ( 【 ) 4 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m