旧水泥混凝土路面改造方式的选择

黄 栋，戚良明，胡国祥

(1.武汉工程大学 武汉市 430074； 2.安徽省新路建设工程集团有限责任公司 阜阳市 236112)

1 概述

旧水泥混凝土路面的改造方式主要有6种，可分为3大类，即板块加固后加铺、翻挖板块后重建、再生利用。其中，根据破碎后颗粒的粒径大小、旧水泥混凝土路面的剩余强度以及破碎设备的不同，再生利用又分为就地发裂再生利用与就地碎石化再生利用两种。就地发裂包括打裂压稳与冲击压裂，就地碎石化包括多锤头冲击破碎与共振破碎。这些改造方式的适用范围及特点各不相同，但边界不十分清晰。在实际工作中，往往凭借工程技术人员的经验选择，缺乏科学统一的依据，误判的可能性较大，严重影响旧路改造的效果、投资与工期。为此，对旧水泥混凝土路面改造方式的选择进行探讨。

2 旧水泥混凝土路面的路况指标及阈值

旧水泥混凝土路面改造方式的选择，应与路况指标紧密结合，且指标阈值应适度宽泛，既能指导正确选择改造方式，又能给工程技术人员充分的灵活度。

2.1 路况指标的遴选

选取的指标应相对独立，能反映路面的技术状况，与改造方式密切相关，影响改造方式的选择，且便于调查或检测。选取了路面损坏状况指数PCI、断板率DBL等6项指标，原因如下：

(1)路面损坏状况指数PCI

路面损坏状况指数PCI表征路面的完好程度，是旧路调查与检测的必选项，是评定路面技术状况最重要的指标，直接影响旧路改造方式的选择。

(2)断板率DBL

断板率DBL是评价水泥混凝土路面破损状况的另外一项重要指标，《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ 073.1-2001)[1]采用PCI与DBL两项指标评定水泥混凝土路面的破损状况。此外，当某路段PCI评价等级为“优”或“良”而DBL评价等级为“中”或“次”时，应以较不利评价即DBL评价作为该路段的路面破损状况评价等级。

(3)脱空率

板底脱空是水泥混凝土路面的主要病害之一，脱空率反映水泥路面的剩余承载能力，能直接影响改造方式的选择。例如，当脱空率过大时，宜考虑采用碎石化的改造方式，将旧水泥混凝土路面破碎并加铺基层进行补强。

(4)路基CBR

CBR是评定路基材料承载能力的重要指标，在旧水泥混凝土路面改造过程中，发裂或破碎产生的冲击力可传递到路面结构较大深度范围内，土基和基层会受到不同程度的影响。若路基CBR值过低，不稳定的土基或基层在冲击力的作用下会发生破坏，局部强度会降低。

(5)混凝土板需更换或补块率

混凝土板需更换或补块率反映水泥混凝土路面板损坏严重，无法通过维修来恢复、而需重新置换新板所占的比例。若混凝土板需更换或补块率过大，则不宜采用板块加固后加铺或打裂压稳方案，而应采用碎石化等其他改造方式。可见，混凝土板需更换或补块率是影响旧路改造方式选择的重要因素。

(6)路面需开挖修补面积占比

路面需开挖修补指水泥混凝土路面面层以下的基层或路基存在较为严重的病害，无法通过表面处理或压浆等方法修复，而需要开挖水泥混凝土面板实施维修，坏到哪一层即修到哪一层。基层或路基病害是影响旧路改造方式选择的重要因素，例如当基层破坏严重时，将导致水泥混凝土板碎石化后的模量降低，进而导致加铺的沥青面层易发生疲劳损坏[2]。因此，选取路面需开挖修补面积占比作为改造方式选择的指标。

2.2 路况指标阈值的确定

(1)路面损坏状况指数PCI

当旧水泥混凝土路面总体技术状况良好、仅有少数病害时，方可采用板块加固后加铺的改造方式。《公路技术状况评定标准》(JTG 5210—2018)[3]规定：路面损坏状况指数PCI≥90为“优”，80≤PCI<90为“良”。因此，选取PCI≥80作为板块加固后加铺的阈值；打裂压稳要求路况较好，但比板块加固后加铺要求低，取60～80作为其PCI的阈值；路况良好等级以下的旧路均可采用冲击压裂、多锤头碎石化、共振碎石化的改造方式，故对应的阈值取PCI<80。

(2)断板率DBL

《公路水泥混凝土路面再生利用技术细则》(JTG/T F31—2014)[4]规定：断板率DBL小于5%时，不宜采用再生利用技术；断板率大于5%且小于80%时，宜采用就地碎石化再生利用技术，断板率小于20%，且脱空率不大于10%时，也可采用就地发裂再生利用技术。因此，选取DBL<5%作为板块加固后加铺的阈值，选取5%～80%作为多锤头与共振碎石化断板率DBL的阈值。

(3)脱空率

当脱空率不大于10%时，此时路面剩余承载能力较高，应充分利用旧路的强度与材料，优先选用板块加固后加铺的改造方式，故对应的脱空率阈值取小于10%；根据《公路水泥混凝土路面再生利用技术细则》(JTG/T F31—2014)[4]，当脱空率大于10%时，采用就地发裂再生利用技术无法彻底解决板底脱空现象，易导致再生层强度不均匀，此时不宜采用就地发裂再生利用技术。因此，就地发裂的脱空率阈值取小于10%；多锤头与共振碎石化对脱空率的要求不如上述改造方式严格，且处治脱空的效果良好，对应的阈值取10%～50%。

(4)路基CBR

当局部路段的路基CBR小于5，表明路基强度不足，此时若对旧路实施改造，发裂或破碎产生的冲击力会使路基破坏加剧，导致强度进一步降低。另外，路基CBR小于5的路段即便改造完成，也会由于路基强度不足而严重影响改造后道路的使用寿命与品质。因此，选取路基CBR>5作为板块加固后加铺、打裂压稳、冲击压裂、多锤头碎石化、共振碎石化等5种改造方式的阈值。

(5)混凝土板需更换或补块率

板块加固后加铺适用于路况优良、需换板率较小的旧路，故相应的阈值取小于10%；打裂压稳要求坏板率低、路况相对良好，故对应的阈值取小于20%；冲击压裂、多锤头碎石化、共振碎石化对需换板率的要求不如以上两种改造方式严格，故阈值取值较宽。

(6)路面需开挖修补面积占比

板块加固后加铺、打裂压稳、冲击压裂、多锤头碎石化、共振碎石化这5种改造方式都要求旧路的路基、基层状况稳定，且基层基本无松散、具有较好的整体性。板块加固后加铺要求最高，相应的阈值取小于10%；共振碎石化可实现精准破碎，对旧路基层的损伤最小，对应的阈值取小于30%，其他3种改造方式的阈值取小于20%。

2.3 路况指标与旧水泥混凝土路面改造方式

基于以上分析，提出不同路况指标对应的旧水泥混凝土路面改造方式，如表1所示。由于翻挖板块后重建主要适用于路况极差、不适用采用其他改造方式以及标高受限或体量很小的工程，适用的路况较为明确，实践中易于选择。因此，表1中的改造方式未包括翻挖板块后重建，只列举了板块加固后加铺、打裂压稳、冲击压裂、多锤头碎石化以及共振碎石化。

3 旧水泥混凝土路面改造方式的选择

选择旧水泥混凝土路面的改造方式，应综合考虑路面状况、路基条件、构造物、净空要求、施工限制条件等因素。在实施改造前，要开展有针对性的调查、检测与分析工作，了解旧路的基础资料与现状信息，获取路面损坏状况指数PCI、断板率DBL、脱空率、路基CBR、路面需开挖修补面积占比、混凝土板需更换或补块率等指标值，再与表1进行比对。经比对，若改造方式较为明确且唯一，则进一步论证即可确定；若有几种改造方式均适用，则结合适用范围、环境影响、破碎效果、工期、造价等，进一步甄别、优选最佳改造方式。据此，可较为准确、方便地确定旧水泥混凝土路面的改造方式。