打裂压稳技术机理及其在“刚改柔”项目中的应用

杨秀钦

（福建省亿达工程咨询有限公司　福建　泉州　362000）

打裂压稳技术机理及其在“刚改柔”项目中的应用

杨秀钦

（福建省亿达工程咨询有限公司福建泉州362000）

旧有混凝土路面改造多采用沥青加铺（白加黑），对刚性混凝土路面采用打裂成一定尺寸后碾压稳定（打裂压稳）的方案具有彻底解决反射裂缝、施工简便的优点。针对打裂压稳技术进行了机理分析，结合工程实例总结了打裂压稳施工工艺及技术要点。

旧路改造；白加黑；打裂压稳；反射裂缝

1　前言

在我国旧有混凝土道路改造中，“白加黑”是目前广泛采用的方式。白加黑存在的主要问题是沥青面层容易产生反射裂缝[1～3]。水泥混凝土路面的板缝在温度变化和车辆载荷作用下，产生水平和垂直方向的位移，向上反射从而导致沿水泥板缝处沥青路面发生开裂。由于水泥混凝土与沥青混凝土之间刚度相差大，如何消除或减少反射裂缝对沥青面层路面的影响是旧路改造的技术难点。

对照混凝土路面不同程度的破坏情况，采取针对性的补救方法。美国对水泥路面改造应用研究起步较早，提出有效的处治方法包括碎石化、打裂压稳和打碎压稳，主要差别在于形成的“颗粒”粒径不同，从而对旧水泥混凝土路面减缓或消除反射裂缝的效果也不尽相同[4]。国内规范[5]依据混凝土路面单点实测弯沉值lr大小判断旧路面技术状况，采取不同的处理方案，如表1所示。

表1　不同路面状况的处理方案选择

打裂压稳技术结合高弹性改性沥青层在“刚改柔”工程项目中具有较大的优势。其技术关键点是使用冲击方式使刚性路面产生不规则开裂，控制其开裂（破碎）深度及程度，发挥刚性路面的相当强度，将其作为基层使用；之后铺筑一层高弹改性沥青应力吸收层，以消除或减少加铺沥青混凝土面层反射裂缝。

美国规范[6]将打裂压稳定义为“在摊铺沥青面层之前，将现有的水泥混凝土路面打裂，然后碾压这些破裂的混凝土直到固定时为止”。对于打裂的断片，面积要求0.11～0.17m2之间。对于扩散性裂缝的深度要超过25mm，在打裂作业时严禁将混凝土板块及基层震碎。

2　打裂压稳机理分析

打裂压稳是在旧刚性路面上施加高能量低频冲击外力，使其开裂而丧失整体板体性；在压路机碾压作用下，脱空的板块由于支撑较弱而向下发生位移，板块间互相嵌挤密实形成强度高、稳定性好的结构层。经过打裂压稳处理后的旧刚性面路板，块体尺寸小且被稳固在基层上，水平应力及垂直应力均较小；破裂的小块体“嵌挤锁结”，形成无应力状态的、均匀稳定的基层，可减少沥青混凝土加铺层的反射裂缝（如图1）。

图1　打裂后的小板块嵌挤锁结

3　打裂压稳技术的工程应用

福建省省道206线K179+950-K188+160段路面改建工程起点位于永春县桃城镇德风环岛处，终点位于省道206线永春县与南安市交界处，项目全长8.21km。现状水泥混凝土路面设计标准为公路二级（山岭重丘40km/h），本次改建要求对水泥混凝土路面处理后加铺沥青面层。

3.1混凝土路面现状调查

改建方案设计前重点调查破碎板块、开裂板块、板边角的破损状况，调查纵、横向接缝拉开宽度、错台位置与高度，结合弯沉检测数据调查板底脱空位置，按现行规范进行病害种类、范围及程度的评价和分级，并按车道画出全线的路面病害平面图。

查询养护记录，本路段2010年进行破损板修补，面积为5296m2，修补率2.8％。病害调查全线路面板出现裂缝、断角、破碎及板边破裂病害的共有615块，断板率为5.81％，判定为中级。全线弯沉值实测结果统计见表2。

表2　旧路面单点实测弯沉值统计

经计算，全线接缝传荷系数为65.7％，评定为中级。规范要求，对于评价等级为中、次的水泥混凝土路面，宜选用破碎后加铺新面层的方式进行改造。

3.2打裂压稳施工要点

（1）施工准备：施工前对地下涵管、埋深小于2m的构造物相应位置设立明显标志。

（2）排水控制：在进行打裂施工前应设置好排水设施，使破碎后的刚性面层、基层和路基处于较好的排水状态。

（3）打裂施工：施工时采用冲击机产生冲击能对混凝土路面打裂。在冲击作用下，混凝土板块击裂成平均边长40～60cm、较为均匀的裂块，打裂后应使75％以上的路面不规则开裂。打裂要求冲击力形成部分裂缝贯穿全板厚度，路面上半部分由于冲击作用力较大形成较小板块，下半部分板块尺寸较大，但不宜使路面板产生过大位移及大量碎屑并避免过度打裂以影响旧路面的整体强度。另外，裂缝的存在保证了混凝土板内应力的释放，减少反射裂缝。

（4）压稳施工：采用胶轮压路机对被打裂的刚性路面板进行压稳，脱空的板块由于支撑较弱而向下发生位移，可以消除板底脱空现象。压稳的目的是使打裂的混凝土块体与基层密贴在一起成为更加稳固的支撑。每压稳一遍测量一次，当沉降差平均值小于5mm、标准差小于3mm时为压稳合格。打裂压稳后旧路面的回弹模量不小于32MPa。

（5）防水处理：原有旧刚性面板的接缝、裂缝均要重新进行清缝，用改性沥青材料进行灌缝以防止水从路面渗入基层，保证基层有足够的强度和稳定性。

（6）洒布透层油：由沥青洒布车喷洒，用量为1～1.8kg/m2。

（7）高弹性应力吸收层施工：应力吸收层采用高弹性、高沥青含量、高聚合物改性沥青进行拌制，碾压厚度取2cm。

（8）沥青路面的施工：应力吸收层施工完成8～12h后按常规程序摊铺沥青混凝土面层。

4　打裂压稳质量控制标准

路面打裂压稳可采用路面的板块尺寸和压实沉降差进行检查。由于国内水泥混凝土路面的板块尺寸与国外不同，一般将旧水泥混凝土板块沿路面纵向每隔0.5～0.6m的间距进行打裂压稳施工即可。要求路面板经打裂后形成的不规则开裂面积控制在0.4～0.6m2，检验方法通过以下三种手段来认定：

（1）外观鉴定：由于裂缝细小，在路面干燥的情况下识别路面开裂比较困难。因此，打裂前需在前方路面一定范围内均匀洒水，然后打裂施工，可以看到开裂痕迹并伴有气泡。在路面水消失后可见清晰的裂缝痕迹，由此鉴别开裂程度是否满足要求。

（2）现场取芯：由于路面开裂方向是随机的，取样位置宜选择在锤头冲击痕迹的端部或开裂交叉点。

（3）挖开查验：选择有代表性的几块板，用挖掘机或人工翻挖并量测。

5　结论

通过在省道206线上的应用，通车半年后沥青表面没有出现反射裂缝，整体路况很好。打裂压稳技术充分发挥混凝土板块强度，提高了新路面的稳定性，满足道路使用要求。

作为一种原位破碎利用技术，水泥混凝土路面打裂压稳技术适用于水泥混凝土路面大部分技术状况，应用范围广。同时，施工速度快，影响范围较小，适用于建筑物、地下构造物比较密集地区的旧水泥混凝土路面改造。

打裂压稳技术减少水泥混凝土建筑废料的处理，对旧路面的重复利用减少了资源消耗，具有很好的经济效益和社会效益。

[1]刘涛.公路旧水泥混凝土路面沥青加铺改造的探讨.城市建设理论研究（电子版），2012（9）.

[2]朱宁.混凝土压浆技术在旧路沥青加铺改造中的应用.中国市政工程，2014，2（1）.

[3]李侠.基于应力吸收层的水泥混凝土沥青加铺路面力学特性分析.西安建筑科技大学学报（自然科学版），2012（03）.

[4]AI.Asphalt Overlay for highway and street rehabilitation.MS-17，2000，1.

[5]中华人民共和国行业标准.《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）[S].人民交通出版社，2001，9.

[6]Standard of America.Guide Specifications for Highway Construction（ISBN Number：1-56051-378-0）[S].2008.

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2015-5-13