陳振春

（福建省燕城建設(shè)工程有限公司，福建 廈門 361006）

水泥混凝土路面是一種高級剛性路面結(jié)構(gòu)形式，建造史可以追溯到大約公元前一世紀(jì)，羅馬人將火山灰作為水硬性膠凝材料，應(yīng)用到重要的道路與廣場。近現(xiàn)代意義上的水泥混凝土路面是英國工匠Leads和J Aspdin取得波特蘭水泥的發(fā)明專利后開始發(fā)展起來的。相較于其他類型路面，水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高、耐久性好、穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠按照技術(shù)要求調(diào)整平整度和粗糙度，且全壽命成本普遍低于其他類型路面，施工也不需要大型及復(fù)雜的機(jī)具，因此，水泥混凝土路面在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。作為脆性材料，其剛度大是主要特點(diǎn)之一，水泥混凝路面在車輪荷載作用下產(chǎn)生的彎拉應(yīng)力超過其極限彎拉強(qiáng)度時(shí)，水泥混凝土板會產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。在車輪重復(fù)荷載的作用下，當(dāng)?shù)陀谄錁O限抗彎強(qiáng)度時(shí)，水泥混凝土路面會損壞，因此，水泥混凝土路面很容易發(fā)生破壞，且水泥混凝土路面破壞后的修復(fù)工作也是工程難點(diǎn)之一。國外高速公路水泥混凝土路面比例見表1。

表1 國外高速公路水泥混凝土路面比例

隨著水泥混凝土路面的廣泛使用，相應(yīng)的水泥混凝土路面修復(fù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。從20世紀(jì)50年代及60年代初開始，大規(guī)模的水泥混凝土路面超過使用年限，加之交通量的飛速發(fā)展，致使路面出現(xiàn)不同程度的損壞，使水泥混凝土路面修復(fù)技術(shù)得到了飛速發(fā)展。國外發(fā)達(dá)國家較早開始對其維修技術(shù)進(jìn)行研究，美國聯(lián)邦公路管理局于1985年制定了《路面修復(fù)手冊》，該手冊就水泥混凝土路面的回收、修復(fù)、路面的補(bǔ)塊、破損固定和排水工程等方面做了具體的規(guī)定，比利時(shí)、法國、捷克等國家也先后建立了相應(yīng)的管理制度。為適應(yīng)國內(nèi)水泥混凝土路面的飛速發(fā)展，我國制定了《公路水泥混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，并于2001年10月開始實(shí)施。可以看出，水泥混凝土路面工藝取得了快速發(fā)展，從工藝的不成熟到如今的成套工藝系統(tǒng)，從早期單一修復(fù)材料到如今各種添加劑的使用。

1 水泥混凝土路面修復(fù)

1.1 工程概況

大嶝街道東埕雨污分流工程以大嶝街道東埕社區(qū)范圍內(nèi)農(nóng)村生活污水雨污分流工程為重點(diǎn)，新建污水管道及污水處理站，將村莊污水收集集中統(tǒng)一處理達(dá)標(biāo)排放。本次項(xiàng)目新建DN100出戶管、DN150出戶管，均采用UPVC管；DN200污水重力管，采用HDPE雙壁波紋管；車道下d300管道采用混凝土管。所用管道除設(shè)計(jì)要求外露以外，其余均需埋設(shè)于原有路面以下一定范圍，且管道基礎(chǔ)、檢查井均需坐落在土質(zhì)良好的原狀土層或經(jīng)處理的土層上，因此，必須破壞部分原有水泥混凝土路面，重新選定位置，待管道施工完成后，對破除的路面按照原路面結(jié)構(gòu)恢復(fù)。圖1為項(xiàng)目區(qū)域位置圖。

圖1 項(xiàng)目區(qū)域位置圖

1.2 施工要點(diǎn)分析

針對該工程所對應(yīng)的水泥混凝土路面修復(fù)問題，應(yīng)在管道鋪設(shè)工程開始之前進(jìn)行充分調(diào)查，制定科學(xué)合理的施工方案，確保水泥混凝土路面修復(fù)工程正常如期施工，盡量避免出現(xiàn)水泥混凝土路面修復(fù)施工困難、修復(fù)不到位等問題，從源頭遏制水泥混凝土路面病害的發(fā)展勢頭。針對該工程，本文重點(diǎn)對新舊路面沉降問題、接縫問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的控制措施，確保工程質(zhì)量合格。

1.2.1 沉降問題分析

大量工程實(shí)踐表明，水泥混凝土路面改建的主要病害有路基路面損壞、路面的整體性能下降、邊坡塌陷等，其中，路面破壞與整體性下降一般是相互促進(jìn)的因素，從而導(dǎo)致惡性循環(huán)的形成。

①由于縱向裂縫或新舊混凝土接縫未處理完善，從而導(dǎo)致新舊道路整體性下降，使裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，然后雨水滲入、車輛行駛及其他因素導(dǎo)致路面出現(xiàn)板底脫空、錯臺等眾多病害。

②由于舊水泥混凝土路面已使用多年，而且經(jīng)過了多年車輛荷載作用，基本已完成了固結(jié)沉降等過程，因此，沉降已經(jīng)趨于穩(wěn)定。重新修復(fù)的水泥混凝土路面在施工完成之后，需經(jīng)過主固結(jié)、次固結(jié)沉降與蠕變壓實(shí)的過程，而且沉降值會較大，會受到各種因素的影響。例如，材料性能、天氣等因素，不好掌控其沉降值，尤其是對于工期較短的工程更不好掌控，因此，會產(chǎn)生新舊路本身的沉降差異。

1.2.2 接縫問題分析

水泥混凝土路面恢復(fù)后，新舊路的結(jié)合面一般是道路改擴(kuò)建里的薄弱位置，而且容易出現(xiàn)病害問題。如新路基性能差、結(jié)合面未進(jìn)行妥善處理、后期交通管控和養(yǎng)護(hù)工作不到位，極易造成結(jié)合面產(chǎn)生縱向裂縫。除此之外，新路基對水敏感程度更高，當(dāng)路面防排水設(shè)計(jì)不充分、防排水措施失效的情況下，路面積水滲入路基、車輛荷載偏壓等作用，會加劇新水泥混凝土路面產(chǎn)生損害。除了降水，地下水位的變化也會引起路基的失穩(wěn)，地下水上升，浸泡侵蝕路基，導(dǎo)致路基填料整體性能下降，從而造成路面的破壞，尤其反映在新舊水泥混凝土接縫位置；地下水位下降，造成原有孔隙水壓平衡被打破，路面繼續(xù)沉降，引起水泥混凝土路面破壞。

2 水泥混凝土路面功能恢復(fù)要點(diǎn)控制

針對水泥混凝土路面改建可能造成的病害問題，主要思路是以控制不均勻沉降為主，多種控制方式綜合治理。重點(diǎn)把控新舊路面結(jié)合部位問題，減少不均勻沉降和水平位移，因此，可以從設(shè)計(jì)方案、施工管理和運(yùn)營管理等方面著手進(jìn)行要點(diǎn)控制，實(shí)現(xiàn)水泥混凝土路面功能恢復(fù)。

2.1 合理的設(shè)計(jì)方法

通過工程實(shí)例研究表明，科學(xué)的設(shè)計(jì)方法能在最大程度上降低不均勻的沉降因素，為此需采取合理的設(shè)計(jì)方法從根本上預(yù)防道路病害發(fā)生，不僅能控制工程的造價(jià)，且能夠有效延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，針對道路病害控制的主要設(shè)計(jì)思路有以下幾方面。

2.1.1 選擇合適位置

在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)污水管道時(shí)進(jìn)行合理的布局設(shè)計(jì)，盡量選擇不破壞原有路面，對于不可規(guī)避的路面，可以將管道集中埋設(shè)，減少路基搭接的部位?？梢詮膬煞矫嫒胧郑阂皇沁x擇路基的加寬方法。實(shí)踐表明路基的加寬量越大，路基間不均勻的沉降越小，對于一般道路而言，單側(cè)加寬方式既可以滿足場地要求，也可以實(shí)現(xiàn)減小新舊路基不均勻沉降問題，此外，單側(cè)加寬方式，應(yīng)盡量避免破壞填方路基路面。二是考慮設(shè)計(jì)分隔帶。在場地條件允許的情況下，巧妙設(shè)計(jì)分隔帶，規(guī)避將新路面直接鋪設(shè)在新舊路基接縫位置，減少車輛荷載對于薄弱位置的作用，能夠在最大程度上減少結(jié)合部位的病害。

2.1.2 優(yōu)化路基設(shè)計(jì)

考慮從以下幾方面優(yōu)化路基設(shè)計(jì)：一是對新水泥混凝土路基路面適當(dāng)超挖，并用合理的路基填料進(jìn)行回填壓實(shí)，將新路基沉降降到最低。二是新舊路基的設(shè)計(jì)采取臺階開挖的形式，可增大新舊路基結(jié)合部位的面積，有效增大結(jié)合部位抗摩阻力和抗剪強(qiáng)度，保證新舊路基的有效結(jié)合，從而降低新舊路面的沉降差問題，臺階的高度及寬度選擇要綜合考慮場地、路基的沉降量和新路基填料工作性能等因素，且臺階高度不能過大，否則新路基的水平位移會增大。三是選用加筋材料。在條件允許的情況下，可以考慮將新舊路基下鋪設(shè)一定數(shù)量的土工格柵、土工織物及其他復(fù)合型土工合成材料，且土工材料應(yīng)當(dāng)選擇具有較高抗拉強(qiáng)度、刺破強(qiáng)度及撕裂強(qiáng)度等優(yōu)良性能的材料。研究表明，選擇合適的土工加筋材料可以有效提高原有路基和新路基土體之間的整體性，確保新舊路面不會因沉降差和接縫問題出現(xiàn)病害。此外，加筋材料可以有效提高地基承載力，約束側(cè)向水平位移，從而增強(qiáng)新舊路基結(jié)合部位的側(cè)向位移，且土工格柵價(jià)格低廉、作用顯著、性價(jià)比相對較高。研究表明，使用土工格柵的新舊路基路面，能夠有效減少新舊沉降差和新舊路面接縫問題。四是選用合適的路基填料。對原有路基換填性能更好的路基填料，可以有效減少路基路面整體沉降，控制沉降效果較好。

2.1.3 加強(qiáng)新舊路面連接和排水設(shè)計(jì)

通過加強(qiáng)水泥混凝土路面之間的連接，可以有效增強(qiáng)恢復(fù)后路面的整體性，方法是在新舊水泥混凝土路面增設(shè)拉桿，拉桿的存在不僅能夠保證其整體性，也能減少新舊路面結(jié)合部位的沉降差，此外，拉桿的存在對水平位移也有一定的限制作用，可加強(qiáng)路面防排水設(shè)計(jì)、增強(qiáng)排水效率、減少水對路基、路面的浸泡作用，以及對接縫的滲透軟化作用。通過合理布設(shè)路基及路面的防排水體系，利用邊溝和盲溝等排水設(shè)施，有效引導(dǎo)水流走向?？梢栽谛屡f水泥混凝土路基頂鋪設(shè)防水土工布，有效防止路面出現(xiàn)裂縫后水滲入裂縫，侵蝕路基，造成路基破壞。同時(shí)，可以考慮對新路基設(shè)置一定的沉降預(yù)留值，實(shí)現(xiàn)路面在運(yùn)營期間沉降至于舊路面水平，減少新舊路面結(jié)構(gòu)之間的沉降。

2.2 加強(qiáng)施工管理與控制

2.2.1 加強(qiáng)施工過程中的質(zhì)量控制

道路改擴(kuò)建工程往往會涉及兩種不同的材料，即使是同種材料也有時(shí)間差異性，而且受到交通、人員的影響，施工限制較多，因此，開挖之后很容易對路基造成擾動。此外，由于大型機(jī)械的進(jìn)場受到限制，往往造成路基壓實(shí)度不夠，尤其在新舊路基結(jié)合部位的壓實(shí)度不夠，壓實(shí)質(zhì)量很難把握。針對這些情況，應(yīng)當(dāng)制定科學(xué)合理的施工組織設(shè)計(jì)，提前對新舊路基結(jié)合部位重點(diǎn)進(jìn)行施工把控，配合人工與機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)。建議在舊路面開挖時(shí)，以機(jī)械開挖為主，輔以人工開挖，在開挖至路基頂面一定范圍內(nèi)，應(yīng)該以人工開挖為主，避免機(jī)械開挖擾動原有穩(wěn)定路基，同樣在新舊水泥混凝土路基結(jié)合部位，主要以人工開挖為主，以此來減少對舊路基的擾動，減少新舊路基不均勻沉降差。對于難以通過大型機(jī)械壓實(shí)的部位，重點(diǎn)采用小型機(jī)具壓實(shí)，配合人工夯實(shí)，確保整個路基的壓實(shí)度。

2.2.2 合理使用過渡路面

在施工過程中合理設(shè)置過渡性路面可以對沉降做到有效控制，具體措施為：新路基鋪設(shè)完成后經(jīng)自然沉降，加鋪過渡性路面，可以簡單鋪設(shè)一層土工膜等材料作為過渡性路面，過渡性路面在車輛及施工機(jī)械等荷載作用下，加速沉降，由于水泥混凝土路面的收縮性相對較小，所以，該沉降已經(jīng)完成大部分沉降，從而減少新舊路基之間的不均勻沉降，雖然新路基的完全沉降需要十幾年的時(shí)間，但大部分沉降均在最初一段時(shí)間，因此，可以考慮施工完一處路基之后，鋪設(shè)過渡層，轉(zhuǎn)向另一處進(jìn)行路基施工。鋪設(shè)過渡層后，部分開放交通，通過車輛荷載加速改建段路基的沉降，待一段時(shí)間以后重新封閉交通，將原有過渡層及路基表面損壞部分鑿除，重新鋪設(shè)水泥混凝土路面，從而有效減少新舊路面的不均勻沉降。該方法可以適用于線路較長的工程，不適用于改建線路短及工期短的工程。

2.3 加強(qiáng)運(yùn)營管理和后期養(yǎng)護(hù)

修復(fù)后的水泥混凝土路面的運(yùn)營管理和后期養(yǎng)護(hù)是提升混凝土路面使用壽命的關(guān)鍵，運(yùn)營管理主要是限制交通，加強(qiáng)對超載、重載的管理。對于恢復(fù)后的水泥混凝土路面，其新舊接觸面一直是薄弱環(huán)節(jié)，因此，超載、重載會大大增強(qiáng)該位置的應(yīng)力集中，可以通過在道路出入口設(shè)置限寬、限高標(biāo)志牌配合限制墩，限制出入車輛，且在運(yùn)營前期，要及時(shí)調(diào)查、測量道路沉降及接縫情況，出現(xiàn)異常情況提前采取措施，如出現(xiàn)裂縫后及時(shí)進(jìn)行灌漿養(yǎng)護(hù)處理，從而實(shí)現(xiàn)水泥混凝土路面功能有效恢復(fù)。

3 結(jié)語

本文結(jié)合雨污分流實(shí)際工程對水泥混凝土路面恢復(fù)問題做了詳細(xì)的分析，以控制新舊路面沉降問題、新舊路面接縫問題為出發(fā)點(diǎn)，提出了相應(yīng)的控制措施，保障路面恢復(fù)工程的質(zhì)量，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。選擇合理的路基加寬方案，控制路基的削坡坡度，削坡采用臺階形式，減少對原路基的擾動。

（2）合理選用材料。選用加筋材料增強(qiáng)舊路基與新路基土體之間連接性，協(xié)調(diào)新舊路基之間土體的變形，減少不均勻沉降。

（3）重視防排水措施。合理布置路基及路面的防水體系，減少水對路基的浸泡侵蝕作用。

（4）加強(qiáng)施工環(huán)節(jié)質(zhì)量控制。加強(qiáng)路基新舊結(jié)合部位的壓實(shí)度控制，確保整個填筑路基的壓實(shí)度。