实例分析旧水泥混凝土路面面板的处治

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摘要:将从实例出发,对冲击压实技术处理旧水泥混凝土面板进行详细说明,基于该技术的种种优点,在对大面积旧水泥混凝土路面的破碎稳固施工中,该技术是极具推广价值的。

关键词:旧水泥混凝土路面;冲击压实;处治

中图分类号:TU

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)15-0351-01

水泥混凝土路面作为高级路面的一种具有刚度大、强度高、使用耐久和日常养护工作量小的优点,但由于水泥混凝土的脆性性质和体积敏感性,这种路面需设置各种接缝,并对超载敏感,损坏后难以修复。如何有效维修加铺严重损坏的旧水泥混凝土路面是公路部门面临的一大难题。旧水泥混凝土路面的维修加铺应满足以下3大目标:(1)路面状况得到有效改善,延长道路的使用寿命;

(2)维修加铺方案应经济合理,尽量利用旧路面的强度,采用新技术、新工艺节约工程造价;

(3)确保维修加铺施工中车辆的正常通行。

众多的改造工程经验、教训表明,旧水泥混凝土路面面板的处治往往是影响工程成败的关键。常采取的旧水泥混凝土路面面板的处治方法有以下几种方式:

(1)局部换板法,即只对破损的板进行换板维修;

(2)直接式加铺法,在对旧水泥混凝土路面进行处治维修后加铺其他路面结构层。前者虽节省费用,但效果不佳,总是在维修一年后,新板完好,旧板开始损坏,因此年年都在维修换板;后者在加铺前对旧板的处治非常重要,为有效防止反射裂缝,常采用对破损严重或板块松动出现唧泥、脱空现象的旧板必须换板处理,针对出现裂缝但板块未松动的常采用土工材料封缝或压浆处理,新浇筑的混凝土板块必须与旧板对缝施工等措施。该方法施工工艺复杂,工期较长,对行车干扰大,废弃的旧混凝土板块对环境的影响较大。经过不断的探索和总结,认为采用冲压稳固的方法处治旧混凝土面板是一种行之有效的新技术。

冲击压实技术处理旧水泥混凝土面板,即在加铺前对旧水泥混凝土面板进行“破碎”和“稳固”,通过破碎减小板块尺寸,减小板的水平位移,消除反射裂缝的温度应力。在有效防止反射裂缝的同时十破碎的混凝土块与块之间产生集料嵌锁,以便保持旧水泥混凝土路面所具有的大部分结构强度,同时通过冲击压实产生了巨大的冲击能量,该能量消除了原水泥混凝土面板下存在的间隙,并对原不密实基层和土路基进行了挤密加固,提高了路基承载力,可有效解决路基的不均匀沉降。同时,它可检测原结构层的薄弱位置,经处理后,可提高结构层整体均匀性,为上铺层提供了均匀、稳固的支撑。

采用冲压机械对旧水泥混凝土面板进行冲压,可避免大面积开挖原路面,造成大量废弃物污染环境;由于冲压机械施工速度较快,大大加快了施工进度;冲压破碎较传统的重锤破碎混凝土面板更经济。因此,对旧水泥混凝土面板的冲击碾压处理研究是很有必要的,这是一种新型的、更为经济、方便的旧水泥混凝土路面处治技术,采用冲压机械对旧水泥混凝土面板进行冲压,通过对破碎状态、沉降量的检测和控制,提高了路基承载力,避免上铺层产生反射裂缝,并为上铺层提供了均匀、稳固的支撑。

冲击破碎的冲压遍数取决于旧混凝土面板的质量、破损状况、路基填土高度、边界条件、冲压顺序、速度、路基路面结构类型及相关含水量。冲压沉降量取决于旧混凝土面板的质量、破损类型、路基填土高度、路基路面结构类型及相关土质、含水量、冲压遍数等。从实验段结果可得知,控制冲压的沉降量以5-10遍时,每冲压5遍测1次,10遍以后每2遍测1次,以最后2遍沉降量不超过5mm作为标准。旧水泥混凝土面板最终破碎成45-60cm左右的混凝土板块为宜,该碎块并非一般意义的明显碎块,而是裂缝(纹)贯穿块与块之间并形成集料嵌锁的结构从而保全原路面所具有的大部分结构强度。

在冲压检测的过程中,如果破碎状态、弯沉及沉降量不能同时达到要求时,应以哪种指标作为主要控制标准是有待于进一步研究的。如果一味要求沉降量,旧混凝土板块破碎过小,不仅使其整体强度减弱,弯沉也会增大,冲压后的路基稳固性不佳;但如果仅以旧混凝土板块破碎的状态来控制,沉降量又达不到要求。这些问题需在以后的施工中不断探索、积累和总结。

以下通过我院在平顶山叶县环城路南段水泥混凝土路面大修项目的实践综合分析冲压稳固的方法处治旧混凝土面板的优势。根据以下设计研究步骤详细说明:

(1)对原路路面结构的调查、对旧水泥混凝土面板破损情况及原因的调查。平顶山叶县环城路南段位于河南平顶山市叶县县城以东,属省道103线的一段,是平顶山市一条重要道路。现有交通量重载和超载车辆多,日混合交通量高达一万多量,属特重交通道路。快车道路面修建于1994年,面层为水泥混凝土路面,其结构为24厘米水泥混凝土面层,15厘米二灰砂砾基层,20厘米石灰土底基层;慢车道修建于2000年,为沥青混凝土路面,路面结构为3厘米沥青混合料面层,15厘米石灰土基层。原路面未设置路面内部排水设施。由于重载及超载车数量及超载量增加,且路面排水不畅,旧水泥混凝土路面出现各种病害,局部混凝土板产生裂缝、板底脱空,造成四分五裂的粉碎性断板,角隅断裂、接缝处错台及拉杆钢筋和传力杆钢筋弯曲,严重地段裂缝长达几米,使快车道路面通行受阻。由于车辆在快车道损坏严重处进入慢车道行驶,导致慢车道路面也严重损坏。

(2)确定旧水泥混凝土路面面板处治方案。对旧水泥混凝土路面采用冲击式压路机进行破碎,破碎最大块面积不超过0.37m2,边长不大于0.6米的碎块,并压实稳固,作路面底基层。

(3)冲击压实并对破碎状态、沉降量进行检测和控制。在平顶山叶县环城路南段大修工程中,采用冲压机械对旧水泥混凝土面板进行冲压,为达到冲击、破碎与稳固旧水泥混凝土板块的效果,在该工程中,采用五边形冲击式压路机,该机械的主要机械指标为:单轮宽0.9米,双轮重9吨,静载15吨,速度为9-12Km/h。由于该机械的轮子为非圆

形,半径不等,冲击式压路机在以9-12Km/h的速度行走时,不断地将势能转化为动能,对地面进行冲压夯实,瞬间产生巨大的冲击能量,从而可大大提高压实效果。

冲压检测的内容和方法如下:

①冲压前后板块的分类,需进行目测和笔录。

②冲压前后破碎状态的观察,需进行目测、笔录、照相和尺量。

③冲压前后沉降量的检测,需S3水准仪、毫米塔尺。

③冲压前后含水量、压实度的检测,需环刀、烘箱、天平等。

⑤冲压前后弯沉的检测,需黄河车、5.4米贝克曼梁。

平顶山叶县环城路南段大修工程完工后,将按《公路工程技术标准》(JTJ001-97)、《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-94)等标准进行验收。

(4)通过弯沉进行结构层设计计算。压实后进行弯沉测量,对弯沉较大地段挖除老路新建路面,其余段根据实测弯沉进行沥青混凝土路面补强计算。

(5)加铺层施工。因旧水泥路面破碎后用作底基层,因此需进行平整度检测,平整度的检测数不小于4处x3尺。

(6)通车后观测。本项目施工时采用半幅施工,半幅通车。全线竣工后,进行行车观测,通过收集整理观测资料便于今后对冲压稳固旧混凝土面板的技术更好利用。

采用冲压技术避免了大面积开挖旧路面,从而避免了大量废弃物污染环境,达到了环保的效果;冲压施工速度较快,每台机械1天能提供近1万m2的工作面,使得后续加铺层施工时间得到保障,大大缩短了改建工期,从而减少了改建期间混合交通造成的事故和扰民事件发生;冲压施工简单方便,减少了人力物力资源,冲压破碎较传统的重锤破碎混凝土面板方法更加经济可行,经济比较见下表。

表1

破碎方式

费用/(元/m2)

破碎灌浆压实合计(元/m2)

重锤破碎156324

冲压破碎55

本次平顶山叶县环城路南段大修项目共5.1万m2,节约97万元,若全省每年有100万m2旧混凝土面板需大修,可节省1900万元,推而广之,全国则可节省更多,该技术的独特效果经推广可带来巨大的社会经济效益。

冲击压实技术对处理旧水泥混凝土路面面板的破碎、压实和稳固路基具有独特的功效,在对大面积旧水泥混凝土路面的破碎稳固施工中,该技术的采用可缩短工期,节约投资,极具推广价值。

参考文献

[1]齐诚,周虎鑫.冲击压实技术在中国的应用与前景[C].第四届国际道路和机场路面技术大会论文集,北京:人民交通出版社,2002:397-402.

[2]范秀辉.冲击式压路机的应用现状与前景展望[J].石家庄铁道学院学报.2003.