高建虹

（深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東深圳518029）

0 前言

水泥混凝土路面以其承載能力強(qiáng)、取材廣泛和維護(hù)費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)在我國公路建設(shè)中得到了持續(xù)地發(fā)展。許多地方因?yàn)樗嗷炷谅访娴男藿◣?dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。僅最近10 a間，中國的水泥混凝土路面里程增長近10倍，尤其是高等級道路。但隨著重載交通的增長，或因板偏薄，或因板下基礎(chǔ)缺乏穩(wěn)定性，不少舊水泥混凝土路面損壞嚴(yán)重，路況惡化，需要進(jìn)行大面積維修或改造，但目前我國舊水泥混凝土路面的維修整治無現(xiàn)成的規(guī)范和可操作性強(qiáng)的措施來參照。盡管近幾年來我國水泥混凝土路面的維修技術(shù)有了較大進(jìn)步，但總的來講，我國在水泥混凝土路面的維修技術(shù)方面比較落后，維修決策欠缺科學(xué)性。有的地區(qū)只是投入資金修補(bǔ)板塊，沒有查清破損的主要原因，修補(bǔ)材料和工藝缺乏有的放矢；或者是應(yīng)該罩面維修的卻還在進(jìn)行局部修補(bǔ)，即便是罩面了，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、反射裂縫的防治、基層加固技術(shù)等方面都缺乏技術(shù)支持，使得水泥混凝土路面維修走入誤區(qū)，阻礙了水泥混凝土路面的發(fā)展。因此，針對目前混凝土路面維修整治技術(shù)存在的問題，結(jié)合實(shí)體工程對舊水泥混凝土路面維修整治問題進(jìn)行深入研究，提出經(jīng)濟(jì)適用的舊水泥混凝土路面維修整治技術(shù)，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

1 水泥混凝土路面維修整治技術(shù)存在的問題

目前在國內(nèi)舊混凝土路面維修整治的成套技術(shù)尚未形成，許多地方嘗試了各種辦法，但成功的范例不多。主要反映在對舊路有效的路況調(diào)查、評價(jià)方法、舊混凝土的合理利用、快速破碎技術(shù)、裂縫防治措施及維修技術(shù)的相容性問題等還在繼續(xù)探索中。存在主要的問題有：（1）舊混凝土板塊破碎難。由于維修路段中需大面積拆除舊混凝土，而拆除掉的混凝土如得不到再生利用，將變成污染環(huán)境的建筑垃圾。目前常用的混凝土路面破碎方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，見表1所列，除多錘頭破碎機(jī)外，還沒有其他破碎機(jī)械在效率、對公路構(gòu)造物的影響和舊混凝土塊的回收利用上找到平衡，這也是目前舊混凝土修補(bǔ)技術(shù)存在的問題和不足。（2）反射裂縫處治難?；炷撩姘蹇p包括兩種，即縱橫構(gòu)造縫和斷板裂縫。由于受荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力的影響，舊混凝土路面的表面裂縫將對新鋪路面產(chǎn)生較大的影響，由于舊混凝土板斷裂縫的不規(guī)則性，處理起來難度較大。（3）維修技術(shù)的相容性問題。新修的混凝土板與原有的舊混凝土板塊存在相容性問題，主要包括材料性能上的相容性、結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度的相容性、外觀質(zhì)量的相容性、快速維修與盡早開放交通的協(xié)調(diào)，以及拆除后混凝土塊的回收利用問題等。

2 實(shí)體工程水泥混凝土路面維修整治技術(shù)

2.1 工程概況

某山嶺重丘區(qū)二級公路長10 km區(qū)段內(nèi)，路基寬度8.5 m，路面寬度7 m，路肩寬1.5 m，C30水泥混凝土路面面層厚22 cm，基層為18～25 cm厚水泥穩(wěn)定級配碎石，底基層為20 cm厚手?jǐn)[片石。隨著沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，其交通量也日益增加，超載、重載交通較多，路面出現(xiàn)不同程度損壞。雖已進(jìn)行過幾次局部修補(bǔ)，但路面通行質(zhì)量日趨下降，局部地段已影響到行車安全，為恢復(fù)其行駛功能，需對該段路進(jìn)行維修整治。

2.2 水泥路面損壞狀況的調(diào)查、評價(jià)

采用隨機(jī)抽樣調(diào)查法進(jìn)行舊水泥混凝土路面路況的調(diào)查。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，再用PCI綜合法和斷板率對舊水泥混凝土路面損壞進(jìn)行綜合評價(jià)。隨機(jī)抽樣調(diào)查法是將路面板的破損類型分為路面結(jié)構(gòu)損壞、行駛質(zhì)量喪失、外觀質(zhì)量狀況評定及結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度損失四種類型，其中路面結(jié)構(gòu)損壞和結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度損失在路面評價(jià)中所占比重大。路面結(jié)構(gòu)損壞是通過現(xiàn)場調(diào)查所得。評價(jià)方法中根據(jù)隨機(jī)調(diào)查結(jié)果，取得各路段的基礎(chǔ)評分值，然后將基礎(chǔ)評分值按重度損壞賦以權(quán)數(shù)為1.0，中度損壞程度賦以權(quán)數(shù)為0.6，輕度損壞賦以權(quán)數(shù)為0.4，并將三種損壞程度進(jìn)行加權(quán)求和，求出各種損壞的綜合評價(jià)結(jié)果，再結(jié)合結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度損失情況，根據(jù)各種損壞程度對路面的綜合質(zhì)量的影響進(jìn)行評價(jià)。根據(jù)路面質(zhì)量狀況等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，評價(jià)出各個(gè)路段的路況等級。

表1 舊混凝土路面常用破碎方法比較一覽表

綜合指數(shù)PCI是用扣分法建立起來的路面評價(jià)模型。嚴(yán)格說來，PCI是一個(gè)相對值，專家對扣分及扣分權(quán)系數(shù)規(guī)定得嚴(yán)，則PCI偏低，反之偏高。但當(dāng)用PCI值來對某一地區(qū)或路線的路面進(jìn)行相對比較評定時(shí)，還是客觀和適用的。

式中：C為初始評分，一般C=100；α為分項(xiàng)評分扣分權(quán)向量為分項(xiàng)加權(quán)系數(shù)；Si為實(shí)測值或路面現(xiàn)有狀況的計(jì)算值；S0為設(shè)計(jì)值，b 為評分系數(shù)；Ti、Si、Dij分別為損壞類型的扣分?jǐn)?shù)，損壞嚴(yán)重程度的折減系數(shù)和損壞密度Dij采用損壞百分率，Sj分輕、中、重，分別取0.4，0.6，1.0；Fi（t，d）為多種損壞類型的修正系數(shù)或權(quán)函數(shù)，其中t為累計(jì)扣分?jǐn)?shù)，d為扣分項(xiàng)數(shù)，其理論取值范圍為其取值應(yīng)考慮路況的客觀因素，專家調(diào)查組的綜合意見或用大量調(diào)查的相關(guān)分析得到。

斷板率DBL依據(jù)路段破損狀況調(diào)查得到的斷裂類病害的板塊數(shù)，按斷裂縫種類和嚴(yán)重程度的不同，采用不同的權(quán)系數(shù)進(jìn)行修正后，由DBL=確定，以百分?jǐn)?shù)表示。

式中：DBij為i種類裂縫病害種輕重程度的板塊數(shù)；加權(quán)系數(shù)Wij為i種裂縫病害j種輕重程度的修正權(quán)系數(shù)，按表2確定，BS為評定路段內(nèi)的板塊總數(shù)。采用的路面狀況評價(jià)等級，見表3所列。實(shí)體工程路面狀況評價(jià)等級結(jié)果見表4所列。該路段全段均應(yīng)進(jìn)行大修整治。

表2 計(jì)算斷板率的加權(quán)系數(shù)一覽表

表3 路面狀況評價(jià)等級表

表4 實(shí)體工程路面狀況評價(jià)等級結(jié)果一覽表

3 維修整治設(shè)計(jì)

遵循維修后的道路在正常交通增長的情況下，安全運(yùn)營達(dá)預(yù)定年限；滿足使用功能的前提下盡量節(jié)約投資；保持不中斷交通的快速維修；針對路面破損的現(xiàn)狀，維修處治方案做到實(shí)事求是，易于操作等原則進(jìn)行維修整治方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中采取主要穩(wěn)定處治已變形或已失穩(wěn)的基層、碎石化處治舊水泥混凝土路面；使用改性乳化瀝青稀漿封層防止路面縫隙滲水侵蝕基層；攤鋪土工布防止基層裂縫反射到瀝青混凝土罩面層；加鋪瀝青混凝土；完善或疏通排水設(shè)施，針對混凝土面板破損嚴(yán)重，混凝土板破損后基層已損壞，出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)喟濉⒊两?、錯(cuò)臺(tái)、唧泥等破壞情況，應(yīng)先對基層進(jìn)行處理和恢復(fù)標(biāo)高，再進(jìn)行面層施工。

基層處理方法為：

（1）用6%水泥穩(wěn)定級配碎石修補(bǔ)基層達(dá)到原水泥混凝土面板底標(biāo)高；

（2）混凝土面板碎石化處理后，使用良好級配碎石材料修補(bǔ)該路段，標(biāo)高與混凝土面板碎石化后標(biāo)高一致。

如板下基層清除，底基層結(jié)構(gòu)已破壞或路基已經(jīng)變形，則應(yīng)先處理路基，處理方法為：

（1）采用級配砂礫石對變形部分土基進(jìn)行換填，并用小型沖擊式打夯機(jī)壓實(shí)。

（2）為了防止土基的變形過大影響路面，在換填的級配砂礫上攤鋪一層土工格柵。

（3）攤鋪25 cm 6%水泥穩(wěn)定級配碎石基層達(dá)到原水泥混凝土面板底標(biāo)高。

（4）混凝土面板碎石化處理后，使用良好級配碎石材料修補(bǔ)該路段，標(biāo)高與混凝土面板碎石化后標(biāo)高一致。

對路基和基層處理完成后，首先對舊水泥混凝土路面進(jìn)行處理，清除舊混凝土表面的松散碎屑、油跡、泥土和修補(bǔ)的瀝青表處材料，然后對舊水泥混凝土路面進(jìn)行碎石化處理，加鋪15 cm水泥穩(wěn)定級配碎石基層，再采用改性乳化瀝青稀漿封層＋土工布解決反射裂縫問題，最后攤鋪瀝青混凝土面層，具體處治方案見圖1所示。

圖1 處治方案道路結(jié)構(gòu)圖

4 維修整治施工

整治施工工藝為:清理舊有路面→舊水泥混凝土路面碎石化施工→攤鋪水泥穩(wěn)定級配碎石基層→攤鋪改性乳化瀝青稀漿封層→鋪設(shè)土工布（滿鋪）→噴灑瀝青粘層→鋪設(shè)瀝青混凝土面層→開放交通。碎石化施工采用多錘頭破碎機(jī)(MHB-15),在實(shí)施碎石化以前將所有松散的填縫料、嵌縫材料或其他類似物應(yīng)進(jìn)行清除；破碎時(shí)從混凝土路面的高處向低處破碎，以避免攤鋪瀝青混凝土后影響排水；破碎一個(gè)車道的過程中實(shí)際破碎寬度應(yīng)超過一個(gè)車道，與相鄰車道搭接一部分，寬度至少是15 cm；要求把75%的混凝土路面破碎成顆粒 (肉眼觀測)表面最大尺寸不超過7.5 cm，中間不超過22.5 cm，底部不超過37.5 cm；破碎后混凝土路面在壓實(shí)前發(fā)現(xiàn)的5 cm的凹地應(yīng)用密級配碎石粒料回填并壓實(shí)；為了防止破碎后混凝土路面的擾動(dòng)，除了指定的用于開放橫穿交通的區(qū)域外，破碎后的混凝土路面的任何路段均不得開放交通?？紤]到該路段重載交通多，改性瀝青混合料采用粗型（C型）密級配瀝青混合料并取較高的設(shè)計(jì)空隙率。混合料設(shè)計(jì)見表5所列。在面層與基層之間鋪放土工布，作為應(yīng)力吸收層及防水層，以有效消除或減緩反射裂縫，延長路面使用壽命。土工布使用深圳海川路威T010/140型瀝青鋪面專用聚酯長絲針刺無紡?fù)凉げ?。該土工布以聚酯為原料，熔點(diǎn)高達(dá)230℃，在攤鋪時(shí)性能穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生變化；同等克重下，經(jīng)向和緯向均具有較高的抗拉強(qiáng)度，標(biāo)準(zhǔn)值為8 kN/m；表面均勻，滲透性好，因而可以均勻浸透瀝青并達(dá)到飽和，使之與路面的粘結(jié)致密；單面燒毛工藝使土工布鋪放不致被車輛輪胎帶起。稀漿封層采用礦料級配，見表6所列。稀漿封層的厚度為1.5 cm，施工時(shí)分兩層施工。稀漿封層施工完成后，攤鋪土工布。土工布先鋪橫縫，再鋪縱縫，縱橫向搭接寬度一般為5～8 cm，土工布粘貼部位要求平整，無凹凸布平，對局部的坑洞和路面嚴(yán)重不平的段落進(jìn)行整平，保證其平整度小于15 mm的要求。鋪設(shè)時(shí)要注意土工布的鋪設(shè)方向，土工布抗拉強(qiáng)度大的方向應(yīng)垂直于接縫，且土工布的燒毛面在上，橫向搭接處應(yīng)采用固定器固定；鋪設(shè)時(shí)先灑布適量的粘層瀝青，再鋪設(shè)土工布；在面層施工前，在灑布適量的粘層瀝青，粘層瀝青用量應(yīng)控制在0.3～0.6 L/m2范圍內(nèi)。改性乳化瀝青破乳后立刻鋪土工布，鋪設(shè)平整、無褶皺；鋪布后用滾筒滾壓數(shù)次，不得來回滾壓，直到土工布在粘層油上粘牢為止。

5 結(jié)語

實(shí)體工程采用上述維修整治技術(shù)順利完成了路面的改造施工，施工中各項(xiàng)質(zhì)量檢測指標(biāo)均滿足規(guī)定要求，維修整治后，經(jīng)逾2 a的跟蹤觀測發(fā)現(xiàn)，該維修整治段在重載作用下未產(chǎn)生波浪、擁包等高溫穩(wěn)定性破壞，也未出現(xiàn)任何裂縫、松散、坑槽、沉陷、泛油等破損現(xiàn)象，表現(xiàn)出了優(yōu)良的路用性能，表明本文提出舊水泥混凝土路面維修整治技術(shù)是成功的。

表5 混合料設(shè)計(jì)一覽表

表6 稀漿封層采用礦料的級配表

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