微裂式破碎技术在S311线旧水泥混凝土路面改造中的应用
2016-10-29唐哲
唐哲
( 滁州 市公路管理局,安徽 滁州 239000)
微裂式破碎技术在S311线旧水泥混凝土路面改造中的应用
唐哲
( 滁州 市公路管理局,安徽 滁州 239000)
通过S311旧水泥混凝土路面改造实例,详细介绍微裂破碎再生原则、工艺流程,以及冲裂前后弯沉变化情况,同时提出相应的建议。
旧水泥混凝土路面;微裂破碎;弯沉;注浆
S311线北关至滁北治超站改造工程全长3.016公里,主车道宽18米,非机动车道宽6×2米,老路为水泥混凝土路面。由于该路段位于城市出口、交通量大、超载车辆日增、地下水位高、老路经多次改造等因素造成北关至跑洪桥、市政降坡段及世纪大道平交口至滁北治超站相当一部分水泥混凝土路面出现程度不同的损坏,主要包括断板、错台、裂缝、剥落、坑洞等,大修改造已在所难免。滁州市公路局经过多方调研及方案比选,决定引进西安长大公司的旧水泥混凝土板微裂破碎再生技术,将该路段改造为与老路同宽的沥青混凝土路面。
一、传统再生方法
(一)冲击压路机和门式破碎再生水泥混凝土路面,破碎后的效果为:板块平而不稳、表面裂而不碎。其效果为路面残余强度损失较少,但由于破碎后板块不稳定和表面较为平整,沥青加铺层将出现反射裂缝和层间推移。
(二)多锤头破碎和共振破碎再生水泥混凝土路面,破碎后的效果为:板块稳而太松,表面裂而太碎。其效果是破碎后加铺的沥青混凝土层不会出现反射裂缝,但由于表面太碎,整体结构太松,造成路面残余强度损失巨大,而且破碎后不能开放交通,破碎后需喷洒乳化沥青,固结表面松散的碎石。破碎后的沥青加铺层厚度通常不小于15cm,且容易出现车辙、推移等病害,特别是在长上坡和急转弯位置。
二、微裂破碎技术简介
微裂破碎技术在充分研究已有水泥路面破碎再生的优缺点后,创造性地提出水泥混凝土路面破碎再生后拟达到的最佳标准,即:板块稳而不平,表面裂而不碎。经冲裂后在其上加铺沥青层不会出现反射裂缝和层间推移;其次,微裂式破碎后局部路面结构强度较差位置,西安长大公路养护技术有限公司开发出DZJ型地聚合物注浆材料和设备。通常注浆补强后的路面承载能力与无病害路面的承载能力相当,实现了路面的非开挖式结构补强;第三、若破碎板块的裂缝较宽,西安长大公路养护技术有限公司开发出“长大1号”坑槽修补料,实现宽缝处的应力恢复,从而防止沥青加铺层在该位置出现反射裂缝;第四、提出了微裂式破碎改造后的路面加铺层结构与形式。
图一 110KJ微裂式破碎再生机
采用微裂式破碎再生成套方法,破碎后可马上通车、受雨季影响较小、强度损失小等特点,破碎后通常可以直接加铺沥青混凝土,而且沥青混凝土厚度通常不超过12cm。
(一)旧水泥混凝土路面再生原则
1、面板
通过冲裂使得板块裂而不碎,减小板块尺寸、消除板底脱空,防止加铺层反射裂缝;冲裂后板块稳而不平,提高加铺层与旧路的粘结力,防止加铺层推移破坏;由于板块裂而不碎,稳而不平,故路面残余强度损失小。
2、路基和弱化的路面结构层
采用非开挖式地聚合物注浆加固使得软弱路基加固,提高路基承载能力;同时使得强度已经弱化的路面结构层加固,破碎后路面整体强度得以提高,提高路面结构层承载能力。
3、破碎板块
已经破碎板块的板块间传荷能力随裂缝宽度的增大而减小,而且裂缝宽度越大,其加铺层在荷载作用下层底拉应力越大。通过自修复自愈合混凝土铺筑在宽缝内,起到板间传荷和防止加铺层开裂。
图二 工艺流程图
图三 冲裂后效果图
三、施工工艺
(一)微裂式破碎工艺流程
冲裂前分别用标准轴载-100KN和轴载-250KN逐板检测弯沉值,每块板在板角处检测4点,对弯沉值大于设计值及相邻板弯沉差大于6(0.01mm)(轴载-250KN相邻板弯沉差不能超过10(0.01mm))的板块在图上进行标识,便于重点选择性冲击。通过试验段确定微裂式破碎设备、破碎遍数、破碎工艺、碾压遍数等施工参数。
(二)冲裂后弯沉变化情况
从上表可以看出,冲裂后弯沉值小的板块弯沉值相对变大,弯沉大的板块弯沉值相对变小,弯沉值向中间靠拢,弯沉变异系数明显变小。弯沉小的板块冲裂后,板体刚度减小,弯沉值有所增大,弯沉大的板块经冲裂后,混凝土板块下面结构层达到压密,脱空高度得到不同程度的减少,所以弯沉值相对减小。
图四 标准轴载-100KN冲裂前后弯沉变化图
从上图可以看出,冲裂后弯沉峰值达到明显改善,弯沉值变异系数趣向0.5;微裂式破碎后,且通车若干天或碾压后,采用贝克曼梁或FWD进行结构承载能力检测,旨在找到弯沉较大的位置。弯沉值仍然较大的板块,采用地聚物注浆加固。
四、地聚物注浆加固
对于弯沉值大的板块,进行地聚物注浆加固,首先在板的四周钻孔,钻孔离板板距离30~40cm,板中加钻一孔,钻孔、注浆深度为穿透路面结构层,达到路基顶面下30~50cm(或病害位置)后进行注浆加固补强。注浆时相邻孔冒出浓浆时并持续压力1.6Mpa30s以上,可判定浆液注满。
五、结论与建议
(一)微裂式破碎后,原刚性路面变成柔性结构层,微裂破碎板块的底部支撑能力显得尤为关键;
(二)针对破碎后弯沉值大于60(0.01mm)的位置,采用地聚合物注浆后,弯沉值基本都下降到20(0.01mm),实现了非开挖式结构加固的目的。
(三)由于旧水泥混凝土板冲裂后裂缝发育明显,直接加铺沥青层厚,裂缝尖端应力强度因子明显增强,对裂缝处沥青加铺层疲劳损伤不利。建议加铺一层2~3cm橡胶沥青应力吸收层,同时起到防水的作用。
[1]杨雪冬.路面破碎技术在旧水泥路面改造中的应用[J].黑龙江科技信息,2013,(27).
[2]陈松健.旧水泥混凝土板的破碎技术[J].交通标准化,2010,(19).
[3]银力,李丽民.混凝土路面改造的破碎技术[J].建筑机械,2008,(23).
TU7
A
1671-5993(2016)01-0041-02
2015-08-15
唐哲(1964-),男,安徽来安人,滁州市公路管理局工程师。