旧水泥混凝土路面打裂压稳技术浅析

2017-09-15李荣华

城市道桥与防洪 2017年8期

关键词：模量路面水泥

李荣华

（上海市政工程设计研究总院集团佛山斯美设计院有限公司，广东佛山 528200）

旧水泥混凝土路面打裂压稳技术浅析

李荣华

（上海市政工程设计研究总院集团佛山斯美设计院有限公司，广东佛山 528200）

简要介绍了旧水泥混凝土路面打裂压稳技术的产生背景、原理、要求、工艺、质量控制等内容，有关经验可供相关专业人员参考。

旧水泥混凝土；打裂压稳；路面再利用

1 水泥混凝土路面再利用的背景[1,2]

与沥青混凝土路面相比，水泥混凝土路面有许多优点，如承载能力强、弯拉强度高、疲劳寿命长、材料来源广泛、建成初期养护管理费用较低等。但同时也存在缺点，主要是后期修复难度大、成本高、时间长、效果不好。尤其是在现实情况下，重型车辆越来越多，而水泥混凝土路面结构形式对重载超载的高度敏感，使用寿命急剧缩短，养护费用增长快速。当水泥混凝土路面出现病害后，往往发展迅速，在短短两三年内病害成倍增长，很快便使整个路段的使用性能不满足行车的要求。

目前，一方面由于重型车的影响，水泥混凝土路面出现了较多病害；另一方面，修建于早期的水泥混凝土路面到了使用寿命，也出现了破损严重的问题，大量水泥混凝土路面面临改建问题。如何对旧水泥混凝土路面进行经济、迅速、有效的维修或改建，是目前必须解决的问题。水泥混凝土路面病害比较严重，当修补无效的时候，传统方法是将旧水泥混凝土路面挖除，重新设计和修建新的路面。挖除的旧水泥混凝土板废弃后，造成资源浪费和环境污染，成本也较高，社会反响也比较强烈。

近些年，随着一些新型设备和关键技术的发展，旧水泥混凝土路面利用出现了一些好的方法。在保证工程质量的同时，大大降低了工程造价，节约了资源，解决了水泥混凝土废弃垃圾污染环境的问题，甚至一些民用建筑的垃圾经过适当处理，都可以作为道路建设的优良材料，在取得经济效益的同时，也取得了很好的社会效益。

旧水泥混凝土路面利用方法分为再生利用和回收再生利用。

再生利用的方法有水泥混凝土路面碎石化技术、水泥混凝土路面冲击压实技术和水泥混凝土路面打裂压稳技术。回收再生利用主要是指将旧水泥混凝土块填入专用破碎机如颚式破碎机破碎成一定粒径的碎石，如作为水泥稳定碎石材料进行利用，或作为片石、浆砌利用。

原路利用主要是指利用旧水泥混凝土路面作为基层，在上面加铺其他结构层的方法，主要有“白+黑”和“白+白”。

本文主要介绍水泥混凝土路面打裂压稳技术的一些方法。

2 打裂压稳技术国内外研究概况

20世界80年代，打裂压稳施工工艺开始在国外应用，在美国是一种普遍采用的水泥路面破碎技术。英国最早研究和开发该项技术的是运输实验中心，美国运输研究委员会在20世纪80年代进行了总结，发表了许多相关论文，各州也制定了相关的施工规程。打裂的断片面积要求在0.4～0.6m2，在打裂作业时严禁将路面和基层震碎。

为把损坏的面板打裂，人们制造出了各种机器设备。早期是利用装在挖掘机臂架上的液压破碎镐进行打裂，其施工速度和效果难以适应大面积工程的要求。在实际施工作业中，一般采用门板式破碎机打裂压稳旧混凝土路面。

理论上的分析研究和实际施工情况都表明，冲击压路机的打裂—压稳，与门板式打裂机和常规压路机联合作业施工的效果近似。打裂压稳工艺可以延缓加铺沥青混凝土面层反射裂缝的出现，并充分利用原有路面的强度，降低工程成本。且施工速度快，节省资金，保护环境。该技术可以使使用寿命延长8 a以上。

3 板式打裂压稳设备

打裂压稳技术主要设备是门板式打裂机（见图1）和压稳设备25 t胶轮压路机。该技术具有破碎颗粒大，生产效率高，施工速度快、节约路面改造费用及环境保护的特点。同时也可以通过调试门板式破碎机落锤的高度，进一步破碎水泥混凝土路面，满足彻底清除路面的要求。

图1 门板式打裂机

4 原理讨论

打裂同样是一个能量转换的过程，门板式重锤通过自行式设备提升，然后自由下落，与路面接触，将旧水泥混凝土路面打裂成表面具有规则裂缝的整体，而又不损坏基层。接着用轮胎压路机碾压使破裂的板块稳定。被打裂的旧水泥混凝土板的裂缝并不是纵向垂直的，而是带有一定不规则的倾斜角度。因此，打裂后的旧水泥混凝土块相互嵌挤在一起，形成强度。由于打裂后块度较原水泥板小很多，通过重型压路机的碾压，使块体与基层也能有效地嵌挤在一起，消除了原路脱空的影响，恢复了基层对水泥混凝土板的支承作用。在减少反射裂缝的同时，也更加有利于基层或底基层承载能力的提高。由于破碎块较碎石化和冲压技术后的块度较大，还存在一定的结构性能和荷载传递能力，打裂压稳后的顶面回弹模量较碎石化和冲压技术要高，有利于减薄加铺层结构，降低工程造价。

5 原路技术状况要求

打裂压稳后的旧水泥混凝土路面一般用于道路的基层和底基层，国外多用于基层，因此对原路技术状况的要求比碎石化工艺和冲压工艺更高一些。用作基层时建议如下：

（1）原路面基层基本无松散，具有较好的整体性，以保证路面打裂后，其顶面回弹模量不小于3 000 MPa。建议原路面总厚度不小于55 cm，路面基层为水泥稳定碎石或二灰碎石结构。

（2）路面病害PCI应处于70%～80%。

（3）路面脱空率小于30%。

（4）路面层弯沉基本小于45（0.01 mm），符合要求的测点大于70%。

6 施工工艺

（1）调查路线上隐藏的构造物，对于埋深小于1.5 m的，在水平方向安全距离的起点和终点进行标注。调查沿线建筑物距路缘石的距离，对于水平距离小于10 m的建筑物，在水平方向安全距离的起点和终点进行标注。对埋深在0.5～1.5 m的构造物的路段可适当降低落锤高度，降低破碎强度；对于小于0.5 m和桥涵上面则禁止破碎，采用其他方法处理，特别要注意对桥台后搭板的保护。对于水平距离小于10 m的建筑物应适当降低落锤高度或在路侧开挖边沟等措施，减少对建筑物的影响。

（2）进行交通管制。

（3）清洁路面。

（4）在正式开始施工之前，应通过100 m单车道的试验段确定适合本项目的破裂程序。主要是确定门板的提升高度和打裂间距。试验中首先选择有代表性的路段，通过调整门板高度和间距观察破碎的效果，符合要求的打裂程度和顶面回弹模量的对应的参数就是实验的结果，可以指导施工。

在门板高度一定的情况下，破碎后路面的回弹模量随着打裂间距的增大而增大，间距越大，破坏力就越小，板的整体性就越强。在打裂间距一定的情况下，破碎后路面的回弹模量随着门板高度的增大而减小。同理分析，门板提升得越高，对板体的破坏作用就越强，整体性就越差，破碎后板体的模量随之降低。在门板打裂间距一定的情况下，打裂后路面的模量变异系数随着打裂高度的增加先减小后增大；同样，在打裂高度一定的条件下，变异系数随着打裂间距的增加也是先减少后增大，说明变异系数与打裂的均匀性有密切关系。打裂高度控制在115～125 cm，打裂间距控制在35～45 cm。具体施工参数的选择要通过试验段确定。

在确定破裂程序满足要求后，应确定压稳程序，一般压稳遍数为3～5遍。控制标准：在按确定程序施工的试验路段，每25 m取一点，在破裂完成后对这些点进行水准测量，并在每压稳1遍时测量每点的沉降量变化，如果每次压稳后最大沉降变化量小于5 mm，则认为压稳施工达到要求。任何情况下压稳次数不得小于两遍。压实速度不应超过4.8 km/h。

（5）破裂和压稳施工在确定破裂和压稳程序后，应严格按确定程序施工。操作人员可以根据路面的具体情况进行设备的细微调整，以满足破裂要求。

（6）清扫。在混凝土路面破裂后，应清除表面所有的松散、破碎的混凝土，尘土和外来物。

（7）挖补。如果原有混凝土路面局部在施工中发现已不稳定或暴露出了软弱或损坏基层，应清除不稳定路面板和软弱基层，并全深度用适宜材料填充压实。

（8）清缝和封缝。在布洒粘层油前，应清除接缝中的松散料。如果接缝宽度较大应采用许可的封缝料进行封缝。

（9）撒布粘层油。在沥青面层施工以前在混凝土路面表面撒布沥青粘层油，数量为0.2～0.5 L/m2，如有必要，可以改变材料类型和撒布量以保证混凝土路面和沥青面层的结合。

（10）HMA罩面。破裂压稳技术要求的最小厚度为8 cm。

（11）排水边沟。在以下情况下必须设置排水边沟：竖曲线底部、原路面翻浆处、平曲线超高低侧和所有存在排水问题的地段。

施工现场照片见图2。