几种常用老混凝土路面利用处理方法比较

陈 东

1 目前混凝土路面发展的现状

水泥混凝土路面是利用水泥、碎石或卵石、砂、水和外加剂按照一定比例共同搅拌、浇筑成型、养生而形成的一种高级路面。外加剂是根据施工需要才掺入的,并不是必需品,如提高早期强度的早强剂是在抢修工程、需要提前通行的路面中利用;减水剂是在提高早期强度、减少干缩裂缝时使用。水泥混凝土面板混凝土强度一般为C30～C40,厚度一般在18 cm～30 cm。为提高其整体抗折能力,可以在其中加入钢筋网、钢纤维;为提高局部抗折能力,可以加入角隅钢筋等,分为普通混凝土路面、钢筋混凝土路面和钢纤维混凝土路面等。

混凝土路面的施工工艺主要有混凝土标准配合比的配制、原材料采购和检测、机械设备安装调试、混合料的搅拌、混合料的运输、现场浇筑(浇筑前应对基层进行检测、表面清洁处理、支模等)、振捣成型、初期养生、压纹、割缝、后期养生、灌缝、开放交通等。

混凝土路面强度高,耐磨,耐油污,使用寿命长,一般在 20年～30年左右,施工工艺简单,使用机械设备不多,设备费用比较低,特别是地方公路低等级道路,只要普通搅拌机、发电机、振动棒和一些小型工具就可以完成。但是其属于刚性路面,行车噪声大、灰尘多、施工周期较长、平整度控制差及板间高差造成行车舒适性差,出现断板、翘板后维修比较麻烦,影响通行安全,板缝容易渗水,影响路基强度而缩短使用寿命。

随着公路建设的大力发展,人们生活水平的提高,追求高品质的生活,对行车的舒适性要求越来越高,要求有环保、清洁、施工快捷的道路路面形式。沥青路面的大量应用和普及,得到广大建设单位、老百姓十分好评,对高等级公路进行改建,将原混凝土路面变为柔性沥青路面,故对于以前的老混凝土路面通过种种方法处理利用。

2 几种常用老混凝土路面利用处理方法优缺点比较

2.1 对老路面进行点补

对使用年限不长,路面基层、路基比较好,断板、翘板数量不大,对于行车舒适、环保要求不是特别高的地段或新建资金短缺不宜大量投入地区,特别是低等级公路,采用把原破坏的板块切成矩形,清除破坏部分,处理软弱基础,然后浇筑新水泥混凝土路面。此方法施工简单、方便,大型设备使用少,就用普通搅拌设备和浇筑设备,成本较低,适用面广,是传统的维修方法;由于“点补”混凝土板的范围不能很好控制把握,“小方块”受力比较集中,与老路面的传力不能很好解决,如不能加传力杆等,导致新老混凝土板间成为薄弱环节,使得修补的地方经常修补,越补越差。

2.2 “白”加“黑”性质利用

对于城市道路重车比较少,原混凝土路面破坏少,但对环保、噪声、行车舒适性要求较高、维修快的常采用此方法。有少数断板、翘板的进行软基础处理,用混凝土或片石混凝土填至原路面高度;对全路段的横缝、纵缝进行清理,用90号～110号沥青灌缝作防水处理,然后全面用铣刨机或人工凿毛,清洗干净,晒干后铺土工格栅,跟着喷洒粘层沥青,最后铺筑沥青混凝土路面。此方法比较简单,施工进度快,对保持通行改建、有效利用老混凝土路面作基层有积极意义,但是在刚性路面上铺筑柔性沥青混凝土路面,路面厚度要求较大,一般控制在9 cm～12 cm或更厚,且容易形成反射裂缝。

2.3 全部挖除

1)建筑垃圾作为填方或弃土。在场镇、桥梁涵洞等要求有固定标高、不能提高路面标高,或者不能增加结构荷载的地段,根据新的路面结构厚度将原老混凝土路面或下面老结构层部分挖除作为填方填料或弃土,然后重新施工路面结构层恢复到原标高。

2)老混凝土块破碎为级配碎石作底基层。对于那些破碎比较严重,修复费用很高,为环境保护不方便作为建筑弃渣处理,而且砂石材料较难采购的地方,可以将混凝土块利用碎石机加工成0 cm～4 cm的“碎石”,根据级配适当增配碎石、细集料作为级配碎石底基层或基层骨料。在对混凝土块进行加工破碎前,要对泥浆、杂土进行清理,确保加工出的集料的含泥量。

2.4 利用“蓝派”技术破碎作底基层

在老混凝土路面破坏不是很严重,路面标高可以提高的长距离、大面积的老混凝土路面整治、大修工程中,可利用“蓝派”技术破碎混凝土块作为底基层,然后在上面加铺水稳碎石基层,铺筑沥青混凝土面层。“蓝派”技术破碎老路面主要是利用柴油发动机牵引头(如装载机车头),将一个钢铁制的正六边形柱体冲击锤,每边长1 m,宽2 m,锤总重 15 t左右,在路面上以 4 km/h～10 km/h的速度行走,通过正六边形锤的2 m2的面冲击混凝土路面面板,使路面面板破裂成30 cm～50 cm的块状,形成紧密的嵌锁结构,同时将不密实的路基击实,消除原路基沉降形成面板与基层之间的空洞,使翘板、断板路面变得平整。冲击锤行走速度越快,冲击力就越大,冲击力能达到好几十吨,故对沿线的地下构造物如涵洞、路基挡土墙、路边的房屋建筑振动影响特别大,在施工中沉降量大、路基薄弱的结构物墙背回填路段需要修复因冲击而变形的构造物,房屋建筑密集且距离作业区距离小于30 m的地方不能冲击。“蓝派”技术由于其具有击实效果好(一般沉降量在2 cm～10 cm)、速度快(一个台班能击实3 000 m2以上)、能有效控制老混凝土板作底基层的反射裂缝等优点,很受建设单位和施工单位的青睐;但是其强大的振动力对构筑物的破坏性,要求破碎路线比较平直、路线纵坡不能太大、要有一定的行驶速度、设备资源相对较少、技术垄断、施工成本较高等缺陷,在山区地区、西部丘陵地区很多地方使用很受限,效果不理想。在西部山区主要使用时间在2000年～2005年之间,如重庆市的“8小时”工程、路面大中修工程中得到大量利用,然后就很少采用了。

2.5 利用“多锤头”破碎作底基层

为充分利用老混凝土路面面板的材料,在路面的黑色化改建中,人们需要既能将老路面混凝土板破碎成碎石,又可以对老路基沉降形成的基层与面层间的空洞进行填实的办法,就是用“多锤头”破碎技术。“多锤头”破碎技术主要是利用两排交叉排列的锤头,每个锤头重约1 t,锤击面积在0.04 m2左右,通过液压设备及牵引设备连续锤击混凝土面板,使混凝土面板破碎形成表面7 cm左右到板底形成30 cm的楔形体嵌锁结构,表面形成了一层5 cm～10 cm厚的碎石层,也就所谓的老混凝土面板“碎石化”,然后在上面撒细集料等嵌缝料,洒水碾压成底基层,再在上面铺筑基层和沥青面层。“多锤头”破碎机械一般每次能破碎4 m宽左右,最小宽度为1 m,可以沿公路纵向破碎,也可以横向破碎,破碎时机械设备可以静止在某个位置,也可边走边破碎,可以根据破碎的面积选择锤头数量和机械布置方向,可不留死角,破碎效果很好,达到混凝土板的“碎石化”效果,有效防止老混凝土板的反射裂缝,施工进度快,每台班能破碎4 000 m2左右,但是其破碎锤振动大,对挡土墙背回填不好和房屋建筑距离较近的容易造成影响,如房屋开裂、挡土墙墙背受大量冲击沉降而“暴肚”垮塌,由于破碎技术、设备垄断而紧缺,不能大面积开工使用,设备组织难,如全重庆地区只有一两台,施工成本高。“多锤头”破碎技术是近段时间才引入西部地区,如重庆地区就是在2009年6月的国省大修工程中才引入的,各方面反映比较好,但是施工成本太高和技术垄断给建设单位、施工单位造成一定的局限性,故使用面积不大。

2.6 利用挖掘机配合液压炮破碎作底基层

利用老混凝土路面最简便的方法就是直接在上面增加结构层,但是由于水泥混凝土路面是刚性路面,主要以板块形式受力和传力,在汽车轮胎荷载作用下容易翘动、振动,直接作基层或底基层的整体性较差,作柔性路面的基层或底基层很容易将板块的形状发射到路面面层,形成反射裂纹,影响路面质量。为减少混凝土板的发射裂缝影响,能有效释放混凝土板内部的应力,用100 mm～200 mm直径的液压炮配合挖掘机或装载机驱动,按照梅花形布置破碎点,点距控制在20 cm～30 cm内破碎混凝土板,保证混凝土板从厚度方向全部破碎在15 cm块径内,板块应力得到全部释放,然后在上面撒3 cm～5 cm厚的0 mm～19 mm的碎石嵌缝和回填破碎头孔眼,利用振动压路机振动碾压后作底基层,然后在上面加铺基层和面层。利用此方法破碎机械设备很容易组织,进度较快,施工成本也低,破碎技术简单,对构造物振动破坏影响小,对于有管网、构筑地段特别适用,破碎的粒径可以通过破碎点距大小控制,但是对原路基沉降形成的路面板脱空、空洞不能很好解决,路面基层的厚度需要适当加大。此方法是比较常用的一种处理方法,重庆地区在2008年～2009年的国省大修工程中得到大面积使用。

3 结语

在公路、市政建设中,需要根据建设资金、技术、进度、发展方向等因素综合考虑采用哪种或几种相结合利用处治老混凝土面板的方法,需要因地制宜,选择最适合本地区、本项目的方法。

[1]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].

[2]JTG F30-2003,公路水泥混凝土路面施工技术规范[S].