旧水泥混凝土路面改造施工技术方案探讨

姜春光

（中冶东方工程技术有限公司包头钢铁设计研究院，内蒙古 包头014040）

1 工程概况

某城市道路路段为二级公路，路基宽12m，路面宽9m，长15.42km。为水泥混凝土路面，建设通车已经11 年，仅进行过常规养护，一直未作大修改造。 由于近年来经济和旅游业的不断发展，加之近年来国家对煤炭资源的需求日益加大，随之交通量日益上升，道路现状每况愈下，病害面积连年递增，路面破损状况严重，公路的服务水平明显下降，已不能满足安全行车的需要。 该段旧水泥混凝土路面损坏状况评价等级为次，且旧水泥混凝土路面的断板率等级水平为差级水平。

2 改造施工方案设计

根据调查评定等级结果以及加铺层选用原则，旧水泥混凝土路面加铺层选用分离式沥青加铺层。 初步改造方案是：在加铺前对旧水泥混凝土路面进行破碎和压实稳定处理，用做新建路面的基层，同时为了减少旧路面板对新加铺层的影响，减少反射裂缝的发生，在经过破碎和压稳处理的路面上利用沥青混合料填补所有裂缝、 接缝和不平处，做一层整平层，最后铺筑沥青加铺层。

（1）改造道路的上面层采用AC-16 型，下面层采用AC-20 型来加铺原旧水泥混凝土路面。按照路面设计及施工规范进行沥青混合料的材料配合比设计。

（2）改造道路采用110 号石油沥青，通过试验最终确定上面层AC-16 沥青混合料所使用油石比最佳用量为5.2%， 根据油石比最终确定沥青混合料的相对密度为2.400g/cm3，孔隙率4.4%，稳定度9.04kN，实测密度2.434g/m3，饱和度70.1%，流值2.3(mm），矿料间隙率15.0%。

（3）通过试验最终确定下面层AC-20 沥青混合料所使用油石比最佳用量为4.9%， 根据以上油石比最终确定沥青混合料的相对密度为2.416g/cm3， 孔隙率4.7%， 稳定度8.24kN， 饱和度67.5%， 流值2.52(mm），矿料间隙率14.4%。

（4）应力吸收层配合比试验是通过压实试验法确定沥青混合料的体积性能，从而确定混合料的最佳用油量。由相关试验结果可知，混合料的最佳用油量为9.1%， 最佳拌合温度为170°C， 最佳压实温度为165℃。 将得到的最佳用油量结果应用到疲劳试验和稳定度试验中，由此确定生产中的配合比，控制生产质量，以达到减少反射裂缝的目的。

3 旧水泥混凝土路面改造施工技术

3.1 旧水泥混凝土路面打裂压稳施工

为了尽量减少原板块对上面层的反射裂缝、简化施工程序、加快施工进度，对原混凝土路面板块采取打裂处理。

3.1.1 施工准备

1）打裂施工前，对确定的施工路段进行交通管制。

2）打裂压稳前要认真检查打裂机械的各部件及测量控制部件，确保安全、无故障、无偏差运行。

3）技术人员要提前用红油漆等标记材料对施工路段的构造物，如桥梁涵洞、通讯电缆等进行标记，确定需要进行破裂稳固的区域，并对其进行初始高程测量。

4）在打裂之前对打裂路段进行清扫，清除原路面上所有的填缝材料。

3.1.2 打裂压稳施工工艺

门式打裂机采用回转错轮法施工，具体施工过程是：

1）打裂压实机以施工路段一侧为起点，运行至该侧终点时调转车头，沿施工路段中线碾压返回至起点，再次调转车头，将压实机的外侧压实轮置于第一次冲压时的两条轮迹之间，碾压至路段的终点，按照这种错轮碾压的方式逐步从路基一侧推至另一侧，当整个路面板均被碾压一遍时记为一遍。

2）经过门式打裂机处理后的水泥混凝土路面板上存在大量裂缝，如果后续工序无法跟进时，务必要做好路面的防水工作，可采用的方法包括洒铺乳化沥青和撒布石屑，但这两种防水措施的作用是十分有限的，并不能完全保证在下个工序开展前路面的均对稳定，所以还是应做好施工组织，保证工序的紧密衔接以实现路面的良好防水。 对于路面板破损严重或板下路基已出现弹簧现象的路段，首先要对该路段进行开挖换填处理，才可进行沥青加铺层的摊铺工作。

3）在进行加铺层摊铺前，一定要做好工作面的清扫工作，避免出现杂质混入，出现应力集中现象。

4）施工中一定要对构造物避让。 为保证周围构造物的安全，要根据构造物的情况，采取必要的减震措施，确定安全的避让距离。一般来说，避让距离不能小于30m。不能对桥梁打裂施工，不能打裂基础埋深小于2m 的涵洞，以免对涵洞造成损坏。 不能对桥梁打裂施工。

5）邻近交叉口的地方及桥头两侧30m 范围内因考虑门板式打裂机的冲击力，对以上段落不予打裂，考虑在路面弯沉测量过程中所经村屯路段弯沉值在0-15（1/mm）之间，个别零星破碎板已做处理更换，桥头两侧跳车都已更换了桥头搭板，处理了路基。鉴于以上措施，对此段落进行采取加铺玻纤土工格栅的措施来避免反射裂缝的发生。玻纤土工格栅铺筑在旧路路面之上，保证其平整度良好。

3.1.3 打裂压稳施工质量控制

1）打裂产生的旧路面板相邻裂缝围成的面积介于0.4-0.6m2之间，不规则开裂的面积在75%以上。

2）不能对原有路面产生过度破坏。要控制好锤头下落的高度和间距，在破碎过程中，要控制好冲击强度防止碎屑太多及旧面板位移过大。

3）打裂施工不能损伤周围的构造物，同时还要保护好基层。

4）打裂压稳后，旧水泥混凝土板破碎成水泥混凝土块，有效地减少了旧水泥混凝土板收缩造成的新路面结构层的反射裂缝。破碎后的水泥混凝土块能很好地为新路面面层提供足够的支撑，该层一般直接用作新结构层的基层。

5）打裂压稳后，旧水泥混凝土路面顶面回弹模量E0 一般都比打裂压稳前有所降低，并且使方差降低，说明现场打裂压稳后顶面强度更加均匀，绝大部分路面E0 值在300MPa 以上，个别路段由于原路基存在质量问题，E0 值较小。 在进行路面改造时，首先对存在问题的原路基进行处理。 因此， 路面典型结构设计时E0 取值确定为不小于300MPa，这也是打裂压稳技术施工的质量控制和检验标准。

3.2 旧水泥混凝土路面沥青加铺层施工

3.2.1 施工准备

在加铺工程中，在铺筑加铺层前，与新建路面一样，需要对沥青混合料进行试拌及试铺，并检验以下各项内容。

1）根据加铺层沥青路面的类型，匹配相应的施工机械、机械数量和组合方式。

2）提前对沥青混合料的拌合站进行调试，在调试过程中确定拌合温度、上料速度、时间和数量等工艺参数。

3）提前对沥青混合料摊铺机进行调试，通过试铺确定摊铺速度、温度、宽度，摊铺的松铺系数和自动找平方式等参数和施工工艺，并结合旧路面的破损状况和处理方式，确定加铺层抗裂方法等。

4）按规范的方法验证沥青混合料配合比设计结果，提出生产配合比。

5）采用适合的方法确定沥青混凝土面层的压实标准密度。

6）根据施工机械的功率和人员的配置情况，制定合理的施工进度计划表。

7）检查材料及施工质量，作好记录分析，对各项试验内容出现的问题和解决措施进行经验总结。

3.2.2 沥青加铺层施工工艺

1）沥青混合料的拌和

沥青混合料的拌合对沥青混合料的质量具有重要影响，所以在拌合步骤应严格控制。首先，原材料要按照“粗集料和细集料应分开堆放和供料，不同料源的集料分开堆放”的原则堆放，以便于沥青混合料配合比的质量控制。 水对于沥青混合料的影响最大，所以在拌和前需将粗、细集料，包括矿粉，充分地烘干，以保证沥青混合料的质量。

加铺工程中沥青混合料拌合时，主要参考普通重载交通沥青混合料的拌合条件，集料温度应比沥青温度高10-15℃，热拌混合料成品在储料仓储存后，其温度下降不应超过10℃，储料仓的储料时间不得超过72h。 温度控制是沥青混合料拌合的重要环节，不能让混合料在拌合过程中发生老化、炭化及起泡现象，一旦发生以上现象应作为废料处理。

要严格控制沥青混合料成品质量，以满足配合比的要求。 控制好进料的速度和原材料的比例，防止混合料过于松散。 用油量的多少和温度高低也会影响混合料的质量，防止出现团结块和混合料花白。 不满足质量要求的混合料不能在工程上使用。

2）沥青混合料的运输

在本路段工程中， 沥青混合料的运输工具为大吨位的自卸式汽车。 为防止沥青与车厢板粘结，在装运前在车厢侧板和底板涂抹一层洗涤剂水溶液，卸车后，车厢内必须清理干净，不得有沥青混合料或水溶液残留。

控制好摊铺机的各种参数，摊铺机才会合理的速度下运行，摊铺出来的沥青混凝土质量才更好。在连续摊铺过程中，运料车、摊铺机和压路机的配合很重要。运料车不能撞击摊铺机，摊铺机不能过死刹车，以免造成摊铺机的移动使新铺层出现波纹。施工中运输的速度要大于摊铺速度，一辆运输车在摊铺时，有另外一辆车在等候，但最多等候车辆被控制不超过5 辆。

3）沥青混合料的摊铺

在摊铺沥青混合料摊铺前， 首先采用大功率空压机吹走表面杂物，保证表面洁净。 在加铺前，为防止摊铺机上挂粘沥青混合料，影响摊铺效果，所以首先对熨平板提前加热，在进行摊铺工作。考虑沥青粘度、气温、摊铺层厚度等，选择沥青混合料的摊铺温度为120℃±10℃。根据沥青混合料的类型、施工机械和施工工艺等选择沥青混合料的松铺系数为1.1，经过试铺后，得出该温度和系数均可用。

4）沥青混合料的压实及成型

试验计算结果得出，本加铺工程的加铺方案是：5cm（AC-16）中粒式沥青混凝土，6cm（AC-20）中粒式沥青混凝土，在底部增设一层沥砂应力吸收层。 按初压、复压、终压三个阶段压实沥青混合料。 碾压速度太快，路面的平整度会不好，所以压路机应低速碾压以一定的频率。

首先，初压采用振动压路机碾压1 遍，碾压时关闭振动。相邻碾压带重叠1/3-1/2 轮宽；

其次，复压时采用15t 以上的重型轮胎压路机碾压4-6 遍，直到达到压实要求为止。 同样，相邻碾压带要保持1/3-1/2 的轮宽叠加。

最后，终压采用振动压路机，关闭振动模式，碾压两遍以上，检查路面上午碾压轮迹。

5）接缝

在本工程中，横向施工接缝为主要工作缝，大部分工作缝为平接缝，上下两层的横向施工接缝保持1.5m 的间隔。为保证横向接缝的平顺，避免杂物掉落其中影响工作性能，采用双轮压路机对横向接缝进行碾压，碾压宽度为15cm。 然后以每15cm 的速度向新铺的混合料推进，直至压路机全部置于新铺层上为止，再改为纵向碾压。

3.3 应力吸收层施工技术

3.3.1 应力吸收层施工准备

1）清扫破损的旧水泥混凝土路面，保证路面的缝隙内无杂质；

2）裂缝的宽度和深度大于2cm 的地方必须修补；

3）相邻板间的弯沉差大于0.06mm，需要灌浆处理；

4）板底脱空严重时，要及时更换水泥板。

3.3.2 应力吸收层施工工艺及质量控制

1）应力吸收层混合料拌和前准备工作

施工前应将混合料拌和机械进行全面检查，以何证机械能够连续稳定的运转；根据混合料的类型确定应该准备的筛孔尺寸；准备好除尘器具。

2）应力吸收层混合料施工中配合比调整

将热混合料在冷却仓中冷却，依据混合料的目标配合比，用水筛法进行试验，并根试验结果调整拌和机的工作状态；根据筛分结果确定最佳用油量。

3.3.3 应力吸收层混合料的运输

应力吸收层混合料的运输工具为大吨位的自卸式汽车。在装运前在车厢侧板和底板涂抹一层洗涤剂水溶液防止粘结。 卸车后，车厢内必须清理干净，不得有混合料残留。在装满料的汽车顶面用帆布遮挡，起到保温、防雨、防污染的作用。

3.3.4 应力吸收层混合料的摊铺与碾压

在摊铺过程中，针对该路段旧水泥混凝土路面，采用两台摊铺机进行摊铺。 要严格控制摊铺的速度和混合料的温度，原有旧路面的施工缝和纵缝要与新混合料的接缝错开至少30cm。 要用钢轮压路机进行碾压成型。 碾压要紧跟着摊铺工作进行，防止热量损失影响摊铺压实效果。

4 结语

在旧水泥混凝土面层上铺设加铺层，是一项可在较长时期内恢复或提高路面使用性能的经济、有效的修复技术措施，也是目前对旧水泥混凝土路面进行改造的主要方式。目前在旧水泥混凝土路面上加铺沥青层以其工期短、对交通影响小、修复后路面服务性能好等诸多优点，被广泛用于旧水泥混凝土路面的修复工程中。

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［2］周松涛.旧水泥混凝土路面打裂压稳技术的应用[J].价值工程,2013(12).

［3］周祥.旧水泥混凝土路面加铺沥青改造施工质量控制[J].施工技术,2009(7).