平百二级公路路面改造工程技术分析

[摘 要]介绍了平百公路现状和修复技术路线，综合目前国内外路面修复技术进行了比较分析，对平百二级公路改造工程技术路线进行评价，并提出改进意见。

[关键词]水泥混凝土路面；沥青混凝土路面；路面处理；路面修复；碎石化技术

中图分类号：TU73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0194-02

水泥混凝土路面具有成本低，结构刚度大，耐久性及抗灾能力强等优点。八、九十年代，国内在各种等级公路上大量修建水泥混凝土路面。本文着重介绍了平百二级公路改造工程技术路线，可供其它水泥混凝土路面改建工程参考，并结合国内外路面修复技术进行了分析，提出改进意见。

1 平百公路改造工程技术路线

1.1 工程简介

平果至百色二级公路起点位于平果县铝业路口（国道324线K1807+750），接扶照至平果公路，经过田东县、田阳县，终点为百色市右江区（国道323线K1532+500），接百色市市政路道，路线全长115.003公里。该公路于1990年至2002年先后分段建成通车，为二级公路标准。调查统计显示，本路严重沉陷（含拱起）6930平方米、板底严重脱空（唧泥板）217800平方米、严重破损板124600平方米、板角断裂严重破损8708平方米、错台1444米，图1为破损严重的路面。

1.2 水泥混凝土路维修技术路线

根据平果至百色二级公路路况调查，广西壮族自治区交通科学研究所设计了改造技术方案。先对旧混凝土路面进行处理，然后进行沥青混凝土加铺，以提高混凝土路面的使用性能。本工程水泥混凝土路面维修技术路线见图2：

根据《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）和国内外的研究成果，针对旧水泥混凝土路面的实际情况和病害，提出水泥混凝土路面的处治和修理方法如下：

（1）裂缝的修理：对于裂缝宽度小于3mm的非扩展性的表面裂缝采用扩展灌浆法；对于裂缝宽度大于3mm，且无碎裂的表面裂缝采用直接灌浆法；对于裂缝宽度在大于3mm，小于15mm的中等裂缝采用带罩面补缝。

（2）更换破碎混凝土板：挖除破碎混凝土板及松动基层，铺筑15cm？厚C15混凝土基层+24cm？厚C35混凝土面层。

（3）脱空板下灌浆：采用灌浆稳板，然后进行加铺层施工。

（4）旧沥青面病害处理：测定出现坑槽、龟裂、拥包等破坏部分的范围和深度，按“圆洞方补”的原则，划出大致与路中心线平行或垂直的修补轮廓线，挖除病害或规则的方块，若基层强度不足，则应先处理基层，处理出现病害的基层后，再采用沥青碎石罩面、调平等方法重做面层。

（5）用多锤头破碎机进行旧水泥混凝土路面碎石化处理：碎石化技术，就是将水泥混凝土路面破碎成一般小于38cm的混凝土块，用以限制新铺的热拌沥青（HMA）罩面上出现反射裂缝，并经压实产生一个用于施工热拌沥青（HMA）罩面的均匀基层。

本工程选用MHB-16型多锤头自动力破碎机，见图3，该设备后部平均配备两排成对锤头，利于设备全宽范围内可以连续破碎，锤头提升高度可独立调节；多锤头自动力破碎机具备一次破碎13英尺（396cm）的能力，且破碎机翼锤装备帷幕防止破碎飞屑，机械破碎效果较好。压路机Z型震动压路机和震动钢轮压路机，用于破碎混凝土后的补充破碎并压实其表面，同时为HMA罩面提供平坦破碎后混凝土路面表面，图4为碎石化后的水泥混凝土路面。

2 水泥混凝土路面改造技g综述

2.1 旧水泥混凝土路面的处理

传统的旧水泥混凝土路面处理方式有更换断板、修补裂缝、磨平错台、灌浆填封板底脱空等。处理方法的选择应根据旧水泥混凝土路面的损坏程度来确定。当旧水泥混凝土路面结构损坏严重时，传统的处理方式费用高，效果差。宜采用碎石化技术以消除旧水泥混凝土路面的板体性，以及由旧路面结构破损所带来的路面结构整体刚度的不均匀性，以保证新罩面结构有一均匀稳定的承重层[1]。与其它处理方法相比，碎石化技术具有可以彻底解决板块的反射裂缝、施工速度快、不显著提高路面标高、施工时扰民少等优点[2]。

（1）打裂压稳：打裂压稳是指在旧水泥混凝土路面上施加高能量低频冲击外力，使旧水泥混凝土路面板开裂而丧失板体性；随后用压实机械进行碾压，从而形成稳定均匀的结构层。高能量低频冲击外力的作用使旧水泥混凝土路面板裂缝不规则且较细微。因此，开裂的旧水泥混凝土路面层仍有较高的整体刚性，但均匀性稍差，如直接加铺薄层沥青混凝土，仍有出现反射裂缝的可能。打裂压稳技术的代表性机械有冲击式压路机、铡刀式冲击破损机2种。

（2）打碎压稳：打碎压稳是指采用落锤而低频振动等方式使旧水泥混凝土路面碎裂，再用专用压实机械碾压形成下粗上细的碎石结构层。打碎压稳技术形成的结构层均匀性优于打裂压稳技术形成的结构层的均匀性，但整体刚度明显低于后者。打碎压稳技术的代表机械有多锤头冲击破碎机、共振式破碎机等。

（3）集料化：集料化是一种最彻底的重建手段，是将旧水泥混凝土路面再生为集料；然后，再用于修筑基层、底层或垫层。集料化处理技术成本较高，适用于路面标高受到严格限制的场合。

2.2 旧水泥混凝土路面的修复

旧水泥混凝土路面的修复主要有加铺分离式水泥混凝土路面（俗称白+白）[3]和加铺沥青混凝土路面（俗称白改黑）[4]2种方式。

2.2.1 加铺分离式混凝土路面[3]

在旧水泥混凝土路面加铺水泥混凝土板可以明显提高路面的整体强度。新铺板上作用荷载后，对应于旧板的接缝处的弯沉明显降低，并且错缝铺设新板可以明显消散传递至旧板接缝处的荷载，减小旧板接缝处的变形[5]。

2.2.2 加铺沥青混凝土路面

内外研究表明，对于重交通水泥混凝土路面，最可行的改造措施是加铺沥青混凝土面层。由于旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的主要破坏形式是反射裂缝，因此反射裂缝的防治是加铺沥青混凝土面层的关键。目前采用的主要方法有以下几种：

（1）碎石化技术预处理旧水泥混凝土路面。

（2）在沥青加铺层中采用应力吸收夹层，如加铺土工布、玻璃纤维网等作为应力吸收层和防水层[6]。

（3）沥青混合料掺加纤维稳定剂。近年来，深圳多条主干道在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土路面时采用这种措施，加铺通车后使用至今，路面性能良好，尚未发现反射裂缝病害[4]。

合安高速公路小西冲试验段（14K+410～17K+257.8）双向四车道旧水泥混凝土路采用冲压技术断裂、稳固旧水泥混凝土路面，然后加铺沥青混凝土路面。加铺层结构为：4cmAC-16Ⅰ+6cmAC-20Ⅰ+封层+6cmAC-25Ⅰ+找平层。通车至今，只在上面层出现一些小坑槽，路面总体状况良好，未发现裂缝等其它损坏情况[7]。

4 平百公路改造工程技术路线分析与建议

（1）综合国内外路面改造工程技术来看，平百公路改造工程技术路线合理，在广西境内首次采用打碎压稳的碎石化技术，施工设备先进。

（2）对于混凝土路面应加强早期裂缝控制，尤其是高强混凝土路面。早期混凝土路面板的上部相对于其下部有较高的开裂风险，而且，40小时后，该开裂风险急剧上升。因此，对修建于混凝土基层上的高强混凝土路面板，其切缝时间最迟不得晚于40小时。高强混凝土路面的实际工程试验结果也表明，如果高强混凝土路面板在48小时还没有切缝，就会观察到明显的早期断板现象，而在高强混凝土路面板浇注后的15个小时进行切缝，则根本不会出现由于收缩应力所导致的早期断板现象。由于高强混凝土在早期（48小时以前）会产生较大的自收缩，并在受限的情况下导致较大的收缩应力。为降低高强混凝土路面板的早期开裂风险，可以采用添加减缩剂等方法[8]。

（3）抗渗性和强度是评价混凝土路面的两个重要性能指标。美国联邦公路局对15块使用时间在11年～51年的完好路面进行了研究，检测了混凝土的抗渗性和强度。结果表明，对于水泥混凝土路，抗压强度高则抗渗性能好。一般抗压强度控制在40～50MPa可以保证足够的抗渗性。抗压强度超过65MPa以后，抗渗性不会有明显的增加[9]。对于严寒或多雨地区，需要重视混凝土的抗渗性，可以通过适当提高混凝土抗压强度或掺加矿物掺和料（粉煤灰等）等方式来提高混凝土的抗渗性。

（4）沥青混凝土路面可以考虑回收再利用。对于旧沥青混凝土路面的改造，通常是挖除破损部位，重新填补沥青混凝土。随着沥青混凝土路面的增加，大量废弃的旧沥青混凝土必然会严重污染环境。循环利用废弃的沥青混凝土是实施“绿色施工”保护环境的必然选择。试验研究表明，用破碎后的废弃沥青混凝土作为骨料来配制水泥混凝土由于铺设路面，虽然与普通骨料水泥混凝土相比抗压强度与抗拉强度降低，但是可以显著提高路面韧性。只用废弃沥青混凝土最为粗骨料可以尽可能保证强度而得到较大的韧性[10]。从试验结果来看，这种技术值得进一步通过实际工程来检验。

5 结论

平果二级公路改造工程技术路线设计合理，设备先进。在广西自治区首次采用打碎压稳技术，可供其它水泥混凝土路面改造工程参考。加铺混凝土路面应当加强对混凝土早期裂缝的控制并提高混凝土的抗渗性。沥青混凝土路面的维修是即将面临的重要问题，如何回收利用破损的旧沥青混凝土值得进一步研究。

参考文献

[1] 柳正华，谈至明.旧水泥混凝土路面的碎石化技术综述.公路.2005年12月，第12期：187-190.

[2] 李发玉.水泥混凝土路面碎石化技术.养护机械与施工技术.2005年第8期：29-32.

[3] 周书林，林有贵，李春雷，蒋曙萍.广西旧水泥混凝土路面加铺层结构选型研究.交通科技.2005年第5期：17-20.

[4] 黄始南.沥青混凝土加铺层反射裂缝的防治实践.城市道桥于防洪.2006年1月第1期：136-137.

[5] 李静，杨传永，陈修林.旧水泥混凝土路面“白+白”改建设计方案.交通标准化.2006年第2/3期：68-71.

[6] 项新里.旧水泥混凝土路面改建技术与方法的探讨.公路交通技术.2003年10月，第5期：47-48.

[7] 李静，王吉双.旧水泥混凝土路面改建技术.交通标准化.2006年第1期：112-114.

[8] 韩建国.高强混凝土路面板早期抗开裂能力研究.博士论文.北京清华大学.2005年4月：103-104.

[9] P. Mohr， W. Hansen， E. Jensen， I. Pane， Transport properties of concrete pavements with excellent long-term in-service performance， Cement and Concrete Research 30 （2000） 1903-1910.

[10] Baoshan Huang， Xiang Shu， Guoqiang Li， Laboratory investigation of portland cement concrete containing recycled saphalt pavements， Cement and Concrete Research 35 （2005） 2008-2013.