舊水泥混凝土路面修補(bǔ)措施研究

摘 要：隨著道路建設(shè)的發(fā)展，道路改造修補(bǔ)的問題越來越突出。與瀝青路面相比，水泥混凝土路面的修補(bǔ)較困難。本文結(jié)合寧通一級(jí)公路寧揚(yáng)段水泥混凝土路面的實(shí)際情況，較詳細(xì)地闡述了瀝青加鋪施工前舊混凝土路面的修補(bǔ)措施，取得了較好的效果。?
關(guān)鍵詞：混凝土 路面 修補(bǔ) 措施

隨著道路建設(shè)的發(fā)展，道路改造修補(bǔ)的任務(wù)將會(huì)越來越重。許多發(fā)達(dá)國(guó)家道路建設(shè)的重點(diǎn)都在從新建道路的設(shè)計(jì)施工逐漸向現(xiàn)有道路的改造修繕轉(zhuǎn)移。?
與瀝青路面相比，水泥混凝土路面的修復(fù)比較困難，可采用的大修措施有三種：加鋪瀝青混凝土面層、加鋪新水泥混凝土面層和翻修。國(guó)內(nèi)外研究表明，對(duì)于重交通水泥混凝土路面而言，最可行的改造措施是加罩瀝青混凝土面層。加罩瀝青層后，原有舊水泥板作為基層或底基層，這種復(fù)合結(jié)構(gòu)涉及剛性、柔性兩種路面結(jié)構(gòu)形式，不僅材料差異大，而且舊路面板上存在接縫及錯(cuò)臺(tái)、脫空、裂縫、唧泥等損壞現(xiàn)象，使得復(fù)合結(jié)構(gòu)中奇異部位突出，這就會(huì)在罩面層對(duì)應(yīng)于舊路面板接、裂縫的位置上出現(xiàn)反射裂縫。薄層罩面中反射裂縫的出現(xiàn)是必然現(xiàn)象，關(guān)鍵的問題是一旦出現(xiàn)反射裂縫后，雖對(duì)面層使用影響不大，但水份會(huì)從裂縫中滲漏下去，加速對(duì)基層的破壞，使瀝青面層出現(xiàn)唧泥，而且出現(xiàn)濕軟地基等，加速裂縫的開裂，大大縮短罩面層的使用壽命。換句話說，所有防范措施的實(shí)施，只是盡量推遲產(chǎn)生早期反射裂縫的時(shí)間，以及一旦產(chǎn)生反射裂縫后，如何減緩其向上面層發(fā)展的速度，從而達(dá)到延長(zhǎng)其使用壽命的目的。?
國(guó)內(nèi)外大量工程實(shí)踐表明，無論是采用加筋還是應(yīng)變消散類的防裂措施，當(dāng)應(yīng)用于傳荷能力很差的舊路面板時(shí)，任何薄層罩面對(duì)防治反射裂縫都顯得無能為力。因此，治本重于治表，舊水泥混凝土路面的修補(bǔ)對(duì)加鋪改造工程成敗至關(guān)重要。?

1 舊水泥路修補(bǔ)前的調(diào)查和評(píng)價(jià)

為了提供水泥混凝土路段改造設(shè)計(jì)工作所必需的數(shù)據(jù)和資料，首先應(yīng)對(duì)現(xiàn)有水泥混凝土路段的路面狀況進(jìn)行調(diào)查評(píng)定。根據(jù)不同的評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂颉⒌乩砦恢谩⒔煌康纫蛩刂贫ㄕ_的養(yǎng)護(hù)和改建策略。?
寧通一級(jí)公路寧揚(yáng)段公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)汽車專用公路，雙向四車道，路基寬23m，中央分隔帶1.5m。該路所處自然區(qū)劃為Ⅳ1a，路基干濕類型為中濕。為適應(yīng)沿線的水文地質(zhì)情況，對(duì)地下水位較高的地段，采用水泥混凝土路面形式。水泥混凝土路段的分布及結(jié)構(gòu)層情況見表1。
根據(jù)《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)規(guī)范》規(guī)定的水泥混凝土路面狀況調(diào)查與評(píng)價(jià)方法,依據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和收集的資料，對(duì)各段水泥混凝土路段路面狀況進(jìn)行評(píng)價(jià),其評(píng)價(jià)結(jié)果見表2。

水泥混凝土路段分布及結(jié)構(gòu)層情況表表1

調(diào)查評(píng)價(jià)匯總表表2

注：1.PCI-為路面狀況指數(shù)；2.DBL-為斷板率（%）；3.傳荷能力為檢測(cè)相鄰兩板塊的彎沉差；4.平整度通過3m直尺檢測(cè)；5.路面的代表彎沉值，按公式Lr=L0+λσ計(jì)算，其中σ為保證率系數(shù)，一級(jí)路取2.0，即按97.7%的保證率。

同時(shí)還進(jìn)行了基層承載力、基層及中央分隔帶含水量測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：基層承載力比較理想；基層含水量較高的原因是灌縫料損壞后沒有及時(shí)修補(bǔ)，雨水下滲，基層橫向排水不暢；中央分隔帶含水量正常。?
對(duì)于路表摩擦系數(shù)的測(cè)定，在水泥混凝土路面上選擇幾段表面比較粗糙、光滑和壓紋規(guī)則的有代表性的點(diǎn)，用擺式摩阻儀測(cè)量路表摩擦系數(shù),結(jié)果表明大部分路面的摩擦系數(shù)能滿足水泥混凝土一級(jí)路面的標(biāo)準(zhǔn)值55。?
從本次調(diào)查結(jié)果可以看出,南京4km段水泥混凝土路面的損壞情況
最為嚴(yán)重,6km段和1345段次之。?

2 瀝青加鋪層施工前舊混凝土路面修補(bǔ)措施

根據(jù)本路段的實(shí)際情況和《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)規(guī)范》的要求，及近年來在對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行修補(bǔ)改造中出現(xiàn)的新工藝、新材料,提
出適合于本路段修補(bǔ)措施。

2.1　幾種常見病害的處理?
2.1.1　脫空?
2.1.1.1　脫空板塊的判定?
　　綜合以下四種方法判斷脫空板塊：?
　　(1)下雨之后唧泥的板塊一律視為脫空板塊；?
　　(2)測(cè)定全線板塊的彎沉值，以2km為一段，按97.7%的保證率計(jì)算該段的代表彎沉，實(shí)測(cè)彎沉值大于該段的代表彎沉值的板塊很有可能板下脫空。?
　　(3)人站在板邊接縫處，當(dāng)重型車輛駛過時(shí)，能感覺到兩板之間相對(duì)垂直位移；?
　　(4)當(dāng)重車行過，人站在板邊能聽到空洞聲。

2.1.1.2　脫空板處理方法?
　　將舊板破碎、運(yùn)走，清掃基層；用15#貧混凝土修復(fù)松散基層(如有松軟的素淤泥塊，還應(yīng)挖坑切槽，直到堅(jiān)硬基層)，基層表面要平整，并具有一定的橫坡坡度，然后重新澆筑30#混凝土板。?
　　處理舊板換新板應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：?
　　①破碎機(jī)械建議不用沖擊錘，因其沖擊力對(duì)周圍板塊基層有振動(dòng)影響，最好用人工配合空壓機(jī)，小型鑿巖機(jī)也可；?
　　②新澆的混凝土板塊的強(qiáng)度不小于原來板塊的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，其材料要求、配合比、施工工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等應(yīng)符合有關(guān)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范的規(guī)定要求；?
　　③行車道與超車道之間縱縫內(nèi)的傳力桿鋼筋，應(yīng)以予保留或恢復(fù)；橫縫(脹縫或縮縫)中的拉桿鋼筋也應(yīng)保留；?
　　④連續(xù)換板也應(yīng)對(duì)應(yīng)于舊板留出縱、橫縫；?
　　⑤混凝土配比中需加入早強(qiáng)劑。

2.1.2　斷板
　　對(duì)于有貫穿全板的縱、橫、斜向裂縫的板塊，也按脫空板的方式處理。即破碎舊板→清運(yùn)走碎塊→清掃基層→處理基層→澆30#混凝土新板→養(yǎng)生→開放臨時(shí)交通。

2.1.3　角隅斷裂、接縫碎裂?
　　導(dǎo)致角隅斷裂、接縫碎裂的原因絕大部分由于局部基層不夠穩(wěn)定、軟弱，有的還出現(xiàn)坑洞，少數(shù)是因?yàn)榘搴穸炔粔颉?
　　處理辦法：圍繞裂縫按一定長(zhǎng)和寬用切割機(jī)切割成矩形，破碎清除碎塊，目測(cè)基層，若基層板體性差，則下挖基層，直至板體性好的層面。然后如脫空板方法一樣，澆筑新混凝土，與原有道面平齊。?
　　根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),4km段、6km段和1345段的換板率分別為23.3%、4.8%和2.5%。

2.1.4　傳荷能力差的接縫?
　　對(duì)于相鄰兩板彎沉差≥0.06mm的接縫，在接縫兩邊各50cm進(jìn)行全深度切割，清除切割的舊板，目測(cè)基層，老基層板體性差，則下挖至板體性好的層面，用15#貧混凝土修復(fù)基層，然后澆筑30#混凝土與原有道面平齊。

2.1.5　錯(cuò)臺(tái)?
　　對(duì)于K49+082～K53+083段的錯(cuò)臺(tái)不予處理，因?yàn)樵摱渭愉亴又杏?8cm厚的二灰結(jié)石作為補(bǔ)強(qiáng)層，可以消除對(duì)錯(cuò)臺(tái)的影響。?
　　對(duì)于揚(yáng)州境內(nèi)的兩段，錯(cuò)臺(tái)≤1cm的可不予處理；錯(cuò)臺(tái)＞1cm的板塊，可以將錯(cuò)臺(tái)高出的一側(cè)的板塊邊緣30～50cm范圍內(nèi)，按斜度削平至下沉板邊緣平齊，用人工鑿平較為方便。?
經(jīng)實(shí)地修補(bǔ)發(fā)現(xiàn),錯(cuò)臺(tái)嚴(yán)重的大多位于橋頭兩端的縱坡上，且95%的錯(cuò)臺(tái)是沿行車方向成臺(tái)階狀(見圖1)。

圖1　板塊錯(cuò)臺(tái)分布
1.水泥板塊；2.基層；3.錯(cuò)臺(tái)縫

2.1.6　其它形式?
　　其它一些非結(jié)構(gòu)性破壞，如表面起皮、露骨、剝落、麻面等，由于其只影響到原有路面行車舒適性，而當(dāng)對(duì)老路進(jìn)行改建、舊混凝土路面做基層時(shí)，這些形式的損壞對(duì)整個(gè)路面結(jié)構(gòu)承載力和行車舒適性影響甚小，故而不予特殊處理。

2.2　對(duì)實(shí)測(cè)單點(diǎn)彎沉值的控制?
　　舊混凝土板塊除了對(duì)常規(guī)的結(jié)構(gòu)性病害的處理之外，針對(duì)老路加鋪結(jié)構(gòu)層進(jìn)行改造的特殊要求，還要對(duì)單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉加以嚴(yán)格控制。?
　　根據(jù)國(guó)內(nèi)外多年來對(duì)舊水泥混凝土路面加鋪改造的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于防治反射裂縫的結(jié)構(gòu)層，無論是加筋的還是應(yīng)力消散類的,都是針對(duì)水平向位移，而各種措施對(duì)于豎向位移都不能起到根治的作用。豎向位移的彎沉值到底控制為多大,才能達(dá)到既解決問題又經(jīng)濟(jì)可行,目前尚無指標(biāo)可參照。?
　　因此，本次改造中大膽提出豎向位移由舊水泥混凝土板塊的單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉值控制，對(duì)板塊進(jìn)行逐板地毯式測(cè)量調(diào)查，逐板把關(guān)控制進(jìn)行修補(bǔ)。

2.2.1　彎沉控制指標(biāo)?
　　南京段彎沉控制指標(biāo)(單位0.01mm)：?
　　(1)單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉值Lr≤20,不予處理；?
　　(2)單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉值20＜Lr≤40,鉆孔壓漿處理；?
　　(3)單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉值Lr＞40,則按脫空板處理，整板破碎，處理基層，新澆混凝土板塊。
　　揚(yáng)州段彎沉控制指標(biāo)(單位0.01mm)：?
　　(1)單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉值Lr≤14,不予處理；?
　　(2)單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉值位于14＜Lr≤40,鉆孔壓漿處理；?
　　(3)單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉值Lr＞40，則按脫空板處理，整板破碎,處理基層，再新澆混凝土板塊。

2.2.2　板塊編號(hào)，彎沉測(cè)量
　　壓漿之前，必須對(duì)原有板塊進(jìn)行逐板編號(hào)、登記；然后檢測(cè)彎沉，每塊板檢測(cè)四個(gè)點(diǎn)。
　　測(cè)量工具：后軸軸載10t的黃河牌載貨汽車，5.4m長(zhǎng)的貝克曼梁彎沉儀,百分表。?
　　測(cè)點(diǎn)布置：對(duì)于剛性路面，又是一級(jí)公路雙幅四車道，根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》要求，最好再用另一套貝克曼梁，對(duì)第一套貝克曼梁的三腳支點(diǎn)進(jìn)行修正。為了便于大面積測(cè)量，經(jīng)選點(diǎn)測(cè)量、驗(yàn)證比較，選用圖2、圖3所示方法為本次舊水泥混凝土路面的測(cè)定方法。

圖2　行車道彎沉測(cè)量示意圖

圖3　超車道彎沉測(cè)量示意圖
1.后軸；2.貝克曼梁彎沉儀；3.百分表

　　經(jīng)實(shí)測(cè)，南京段最為嚴(yán)重，60%左右的板塊需壓漿，即除破碎板以外，余下都?jí)簼{；揚(yáng)州段較輕一點(diǎn)。

2.2.3　壓漿?
　　路面壓漿工藝得益于橋梁的后張法預(yù)應(yīng)力的施工工藝，近十幾年，經(jīng)過各地交通部門的摸索、研究,已經(jīng)由不成熟走向成熟。本次改造采用的施工工藝如下：?
　　(1)布孔:呈梅花型，每板5孔，第一次壓漿后經(jīng)測(cè)定彎沉值還在壓漿值范圍內(nèi)的，則需第二次布孔和壓漿，布孔則集中在不滿足條件的孔位附近補(bǔ)1～2孔。?
　　(2)鉆孔：用5cm鉆頭鉆孔，深度要求超過板厚(板厚為24cm)，一般為30～35cm，安排有專人量深，并記錄。?
　　(3)臨時(shí)封孔:大面積流水作業(yè)，各種施工車輛來往不斷，鉆好的孔需臨時(shí)封孔，以防雜物進(jìn)入。?
　　(4)預(yù)埋法蘭螺帽:為了壓漿管槍頭能固定于壓漿孔口上，形成整體，有足夠的壓力壓漿，先在孔口內(nèi)壁埋上法蘭螺帽是必不可少的一步。粘結(jié)劑采用環(huán)氧樹脂，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配。普通工人封孔時(shí)間約為2min/孔。?
　　應(yīng)注意的是，預(yù)埋上螺帽后，需繼續(xù)封上孔，以防雜物落入。環(huán)氧樹脂2d后即可達(dá)到強(qiáng)度。?
　　(5)清孔:用空氣高壓槍，插入壓漿孔中，吹出雜物。?
　　機(jī)械配備：一般一臺(tái)發(fā)電機(jī)組放置于一臺(tái)手扶拖拉機(jī)上，配備一根高壓氣槍，兩臺(tái)壓漿機(jī)。?
　　(6)壓漿:壓漿采用沖程式壓漿機(jī)，壓力由壓力表指示，一般能穩(wěn)定在2MPa左右(由于封孔好，有時(shí)壓力可達(dá)3MPa)，約1min。壓漿關(guān)鍵是要壓漿槍頭與板塊上的壓漿孔能聯(lián)接牢固，不漏漿，保證壓漿壓力，聯(lián)接示意圖如圖4。
　　當(dāng)壓力在2MPa，且達(dá)1min后，關(guān)閉壓力閥，則灰漿回流到回流槽，用提桶接住，倒回灰漿缸中。?
　　(7)封孔養(yǎng)生：壓漿后，應(yīng)立即用木塞封孔，養(yǎng)生3d后，才能開放交通。壓漿期間應(yīng)注意車輛通行，一般保留硬路肩作為施工通道。
　　(8)灰漿配比：根據(jù)公路交通施工特點(diǎn)和壓漿工作的特殊性,漿液應(yīng)具備下列特點(diǎn)：初凝時(shí)間長(zhǎng),施工和易性好，早期強(qiáng)度高，不發(fā)生收縮，避免再次造成收縮。?
　　(9)第二次壓漿：經(jīng)第一次壓漿后3d，再次測(cè)單點(diǎn)彎沉值，對(duì)于彎沉值大于14或20的點(diǎn)，用紅漆直接標(biāo)記于板塊角上，鉆孔組根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行補(bǔ)孔，重復(fù)上面的壓漿過程。第二次壓漿布孔和壓漿時(shí)應(yīng)仔細(xì)，重點(diǎn)把關(guān)掌握，以保證效果。經(jīng)第二次壓漿后，所有板塊統(tǒng)計(jì)合格率達(dá)95%以上。

圖4　壓漿槍頭錨固示意圖
1.預(yù)埋法蘭螺帽；2.緊固接頭；3.套帽；
4.壓力閥開關(guān)；5.皮管；6.舊水泥混凝土板；7.基層

2.3　灌縫
　　板塊維修好后，還得對(duì)板塊之間縱、橫縫用嵌縫料充填，以防雨水及雜物下滲。?
　　經(jīng)考察，目前國(guó)內(nèi)較為成功的是QF-94Ⅲ型水泥混凝土路面嵌縫料。該料組成：石油瀝青、PVC樹脂為基料，適量的改性劑，輔以必要的添加劑，在特定條件下配制而成，屬加熱施工式。?
　　優(yōu)點(diǎn)：?
　　(1)該灌縫料具有防水性、粘結(jié)性、彈塑性、熱穩(wěn)定性、低溫柔性、抗嵌入性和耐久性；?
　　(2)使用方便,不污染環(huán)境。
　　使用方法：現(xiàn)場(chǎng)開箱,將料裝入專用施工機(jī)具加熱箱中,加熱溫度為130℃～140℃。技術(shù)性能指標(biāo)見表3。

嵌縫料技術(shù)性能指標(biāo)表　　　　表3

　　同時(shí)配有專用的清縫機(jī)，分為橫縫清縫機(jī)和縱縫清縫機(jī)。橫縫清縫機(jī)原理類似于農(nóng)用手扶拖拉機(jī)頭，帶動(dòng)一根清縫齒條，進(jìn)行一定深度清縫。縱縫清縫機(jī)實(shí)際上為切縫機(jī)，區(qū)別之處在于干切，不需帶水，刀輪片為特制，機(jī)后跟著人工清掃即可。?
　　至此，舊水泥混凝土板的修補(bǔ)工作結(jié)束，封閉交通，等進(jìn)入下一步加鋪罩面層工作。?

3　體會(huì)

　　(1)對(duì)于灌縫，選用灌縫機(jī)專用設(shè)備和常用的人工灌注法，通過比較,發(fā)現(xiàn)效果截然不同，前者明顯好于后者。?
　　(2)通過壓漿修補(bǔ)，對(duì)于提高舊水泥混凝土板的承載力,增強(qiáng)板體穩(wěn)定性,改善板塊的彎沉值效果明顯，該施工工藝切實(shí)可行。?
　　(3)板塊修補(bǔ)以單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉值為控制指標(biāo)進(jìn)行控制，是否有效和合
理，有待于通車以后的實(shí)踐檢驗(yàn)。