“白加黑”中对旧水泥混凝土路面的处理技术

刘　然

（广东兴业路桥工程有限公司，广东佛山528251）



“白加黑”中对旧水泥混凝土路面的处理技术

刘然

（广东兴业路桥工程有限公司，广东佛山528251）

摘要：水泥混凝土路面加铺沥青混凝土施工的质量控制，有着重要的价值和意义，对于后期路面使用的效果和寿命有着直接的影响。文中主要探究了旧水泥混凝土路面沥青加铺层中，旧水泥混凝土路面改造的重要性，并对施工准备、施工技术、质量控制做了进一步的个案分析，可为类似工程提供借鉴。

关键词：旧水泥混凝土；路面；质量控制

佛山市三水区三花公路，为水泥混凝土路面结构，通车多年来，其路面层逐渐出现啃边、断板、沉陷等病害。为改善行车条件，管理养护单位启动了公路大修改造工程。其中，佛山市三水区三花公路改造工程（II标）施工项目由广东兴业路桥建设有限公司承建，采用了在旧水泥路面上加铺沥青层的方案。该方案采用了对病害水泥混凝土面板及板缝进行处治，然后在旧路面上加铺沥青层的工艺，有效利用了旧水泥混凝土路面，大修造价较低，施工方便，提升了改造路段行车舒适性和承载能力。一种常用有效的旧水泥混凝土路面修复技术，即加铺沥青面层，具有施工工期短、对交通影响小、修复后路面服务性能好等优点，已成为旧路改造的一项常用措施。

1 道路性能、结构评价

在对旧水泥混凝土加铺改造前，需准确评估现有路面的结构性能。认真分析水泥混凝土的破坏成因、正确评估其现有承载能力及内部结构状况。自然环境因素及车辆载荷对旧水泥混凝土路面的作用，使其在使用期限内就已破损严重，处于亚稳状态。如直接在其表面加铺沥青面层，由于非平衡的受力状态，造成加铺面层的早期受损，其使用寿命会严重缩减。所以，认真调查研究旧水泥混凝土的路面破损情况及内部结构状况是十分必要的。温度变化会对旧水泥混凝土板造成很大的影响，旧路面板常见的破损状况有：裂缝、沉陷、断板、脱空以及错台等。作为沥青加铺层基层的旧水泥混凝土路面，应有一定的刚度和足够的强度。沥青混凝土路面是一种柔性路面，加铺层基层的强度将直接决定其路面的强度。低强度的基层将致使面层容易遭到破坏。如何修复旧水泥路面板，是沥青混凝土加铺到水泥混凝土路面上的关键性问题。加铺沥青混凝土前应对水泥路面的现有状况做充分调查，认真分析研究路面内部结构变化导致的承载力不足的问题。对旧水泥混凝土路面的病害进行调查，按段落桩号记录下存在的病害，再通过弯沉仪来测量评估旧混凝土板的结构层的均匀情况和脱空状况，进而推知其路面承载能力。道路原路面处理是整个道路加铺沥青面层改造成败的关键。

水泥路面破损状况根据《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）规定，采用路面状况指数（PCI）和断板率（DBL）进行评价。路面状况指数由水泥路面的病害类型、轻重程度和出现的范围或密度计算得出；断板率则由交叉裂缝、角隅断裂、纵横斜向裂缝的破损率计算而得。水泥路面破损状况评价标准见下表1。

表1　水泥路面破损状况评价标准

通常通过弯沉检测评估旧水泥混凝土路面现有的承载能力，可以同时测出3个方面的性能状况：①整体承载能力，测量板中弯沉及刚度组成，计算分析下承层的弹性模量可得其整体承载能力；②板角脱空情况，测量板角弯沉，由弯沉值可计算得出板角脱空情况；③接缝传荷能力，将两个弯沉传感器跨过横缝，测量出传荷系数以及弯沉得出接缝传荷能力。表2是水泥混凝土路面承载能力的评估标准。

表2　水泥混凝土路面承载能力评价标准

2 原水泥混凝土路面的修复

2.1 沉陷、断板及网状断裂的修复

断板是指有一条或多条裂缝贯穿水泥混凝土板，将全板块分为两块或多块。处理断板、网状断裂板以及沉陷板时，需先处理好路基质量问题，水泥混凝土板必须全部破碎凿除，路基及基层需要重新夯实。夯实过程中采用小型打夯机夯实。浇筑混凝土，新浇筑混凝土采用两层浇筑，上层为C35混凝土，采用收缩性小、早期强度高、后期强度稳定且掺有早强剂的混凝土，浇筑的高度应和旧水泥混凝土板一致。下层采用C15贫混凝土基层，高度为挖除的基层厚度。在混凝土浇筑完毕之后，及时养护，对较大的板块及时切缝灌缝。养护7 d后才允许车辆通行（城区主要为小车）。旧板换新板应注意以下几点：

（1）在破碎过程中要采用适宜的破碎机，挖机太大，破碎力太强易导致周围板块松动；挖机太小，效率不高，易造成窝工，导致工期延误，采用的180挖机破碎较为适合。

（2）新浇的混凝土板块应具有原来板块的设计强度，按照有关设计与施工规范的标准来控制材料要求、配合比、施工工艺等指标，在混凝土配合比中适当加入早强剂。

（3）行车道和超车道之间的纵缝内，早先加入了拉杆钢筋，可以保留或恢复拉杆钢筋；对于横缝（胀缝或缩缝）中的传力杆钢筋也应保留；如传力杆或拉杆折断或扭曲严重时应进行更换，将旧的传力杆或拉杆切断，然后在其一侧10 cm处钻孔，孔的周围应先湿润，用沙浆填塞后设置传力杆或拉杆，然后浇筑新板。

（4）对于连续换板也应对应旧板留出纵、横缝。

（5）换板时的板块宽度要大于1 m，对宽度不足1 m的板块，需一同破碎凿除邻近的板块，再浇筑新板。

（6）连续破碎凿除两块或两块以上板时，需对应原先板块留出横缝和纵缝，且设计好拉杆以及传力杆。

2.2 脱空板的修复整治

处理脱空板问题，对使用中的水泥混凝土路面，要有正确有效的方法对板底脱空状况（如位置和范围）进行准确的评估，才能确保所采用的措施对其修复的有效性。可人工观察是否存在脱空现象，也可使用弯沉测定法判别脱空板块。人工观察法，是指通过用肉眼观察路面的裂缝、接缝等状况，依据经验判定板块脱空与否，这种方法带有主观性，就算有经验的工程师也可能会出现错判或漏判的情况。弯沉测定法，即通过弯沉仪测量板角弯沉值，若该值达到限值，就可确定有脱空现象。在实施过程中一般采用弯沉测定法来检测是否存在脱空板，找出水泥混凝土路面最不利于荷载的位置，将其作为检测点，通常是位于纵缝和横缝附近的点。使用BZZ-100标准轴载测定车（后轴轴载10 t）和两台5.4 m长杆弯沉仪，凡弯沉值大于0.2 mm或弯沉差大于0.06 mm即可认定为脱空，根据弯沉检测报告确定脱空板及位置。以旧水泥混凝土路面板测得的板角单点弯沉值为依据，确定板底的脱空状况，以下是不同情况下采用的修复方法：

（1）测量值Lr≥40（0.01 mm），需全部破碎凿除水泥板后浇注新的混凝土板，实施过程依据处理断板的处理标准。

（2）测量值20≤Lr≤40（0.01 mm）时，实施钻孔压浆修复。水泥混凝土面板灌浆是通过灌浆管施加压力，将水泥浆料均匀压入板底空隙或垫层中。钻孔根据实际情况布置，每个板一般钻3～5个，钻孔深度为面板底3～5 cm，注浆前需要对压力机进行检查，各项指标正常时才可使用。水泥、水、粉煤灰、外加剂等灌浆的水泥浆原料按设计配合比调制拌和。浆体一般具有良好的可泵性、和易性、保水性。根据估算用量，使用多少拌和多少，尽量避免拌和后搁置，造成浪费。水泥浆要注饱满，看到周边孔、缝溢流出水泥浆为止。注浆完成后，立即对注浆区域进行封闭，设立标志，经过7 d的养生后才允许小型车辆通行。

首次灌浆后，有3 d的养生期，养生期后测量其单点弯沉值，一般使用贝克曼梁弯沉仪进行测定，对测定值高于20（0.01 mm）的点进行再次灌浆，若第二次压浆后其单点弯沉值仍然较高，则考虑采用深层压浆措施修复地基。

实施钻孔压浆工艺可分为以下几个步骤：

（1）布孔：单板宜布4～6孔，一般可为5孔，孔边距板边的距离为0.5 m，呈梅花型布置，如图1所示。

图1　钻孔压浆示意（单位：cm）

（2）钻孔：选用直径3 cm的钻头钻孔，每个孔的深度须大于板厚3～5 cm，钻孔时派专人对每个孔进行量测记录。

（3）临时封孔：施工范围较广，流水作业，为防止下道工序前杂物落入，用木塞封住钻好的孔，若遇到雨天，可用塑料薄膜进行覆盖封孔。

（4）预埋法兰螺帽：压浆管枪头无法直接牢固连接在压浆孔口上，因此，可在孔口内壁预先埋好法兰螺帽。现场配制环氧树脂粘结剂对螺帽进行粘结。为防止杂物落入孔内，埋好螺帽后，仍要用木桩封孔。

（5）清孔：用高压空气枪产生的高速气流吹出孔中落入的杂物。

（6）压浆：使用冲程式压浆机进行灌浆，灰浆为C40。压浆枪头与空洞连接的牢固程度会对压浆压力产生影响，连接松动导致的漏浆现象将减小压浆压力。需在2 MPa的压浆压力下稳压1 min。

（7）选用的灰浆应有以下特性：小的收缩率，施工和易性好，较高的早期强度，初凝时间长。水泥∶水∶JK-24∶粉煤灰∶铝粉的配料比为1∶0.5∶0.16∶1∶0.001。

（8）第二次压浆：首次灌浆后，有3 d的养生期，养生期后测量其单点弯沉值，一般使用贝克曼梁弯沉仪进行测定。当验收时弯沉大于20 （0.01 mm）的点，用红漆直接标记于板角上，钻孔组根据标记进行补孔，重复上述的压浆过程，直至测量值小于20（0.01 mm）。压浆完成后抗压强度达到3 MPa，再用水泥沙浆进行封孔处理。

（9）对3次压浆处理后仍不达标的旧水泥板，则依据断板处理中的有关标准破碎凿除旧板，浇筑新板。

钻孔压浆工艺的好坏，直接影响旧水泥混凝土路面的改造效果，建议由施工经验较丰富的队伍开展施工任务。

2.3 板角断裂修整

依据板角断裂处的破损程度，定下切割区域并放样。板角边缘部分用切割机切出。修整成如图2所示的垂直面。修整部分若有钢筋，应尽量保留，如果必须去除，但最少要留有200～300 mm长的钢筋头，并且保留的钢筋头要长短交错。

图2　板角断裂修整示意（单位：cm）

2.4 纵横接缝处理

水泥混凝土路面的薄弱环节主要在其纵横接缝处。防水处理是关键的一环，对纵横缝进行灌缝处理是防止地下水渗透进入沥青面层或路面水渗进入基层。首先检查原有水泥混凝土路面的接缝是否完好，若缝内无填缝料或填缝料不满，先清除缝内杂物。缝隙要清理要干净、无杂物，清理深度一般为面板厚度的1/3。清缝后用聚氯乙烯胶泥灌缝，该种材料在高温下热稳定性好，低温下不易老化变脆，安全经济，又不会给环境造成污染，可以满足接缝灌缝的需要。灌缝机行进速度要适中，灌缝后要对其重新检查，发现凹陷的部位要重新补灌，保证灌缝要饱满；对大于1 cm的缝或缝与缝之间啃边剥落严重部位采取沥青砂进行修补，修补高度与原路相平，以利于防裂贴粘贴。清缝灌缝要彻底，不能留有死角。

接缝处的传荷能力是一个重要指标，用来评价刚性路面结构具有的整体性能。水泥混凝土路面结构中最容易遭受破损的部分是接缝处，实际的路面破坏也主要在接裂缝处产生。可以通过实验荷载作用下的弯沉值差表示接缝处的传荷能力。差值愈大，传荷能力愈差。对于相邻两板弯沉差大于或等于6（1/100 mm）的接缝部分修整，一般是在距离缝两边各50 cm处切割，破碎凿除旧板后，如果基层松散，一直破碎凿除至板体性好的层面。基层的修复选用C15贫混凝土进行处理，再用C35混凝土浇筑凿除部分至原路面平齐处。此过程需在旧板和新浇注部分的接缝处放置传力杆，每根传力杆之间要设定30 cm的距离，距自由边或纵向接缝的传力杆设置10 cm。选用长40 cm、直径28 cm的光面钢筋做传力杆。

路面经常出现横缝错台现象，可按照错台程度实施相应的修复措施。不足1 cm高差的轻度错台，可采用磨平机磨平或人工凿平。高差大于1 cm的错台，则在低侧板加铺沥青砂进行处治，其纵坡变化应不大于1%。沥青砂填补前清除路面杂物、灰尘，喷洒一层乳化沥青灌缝。对板角弯沉测试确认板底有脱空情况的进行压浆封填，对板间错台位移在5～10 mm之间的采用磨平机磨平，大于10 mm的可更换位置较低侧的板块，并对构造缝和裂缝进行清缝和封缝。

修复表面坑洞，应先将其修整成垂直面坑槽，除去坑槽内的灰尘和碎屑，将修补面处理干净，再用水泥混凝土C35浇筑填补坑槽。

修复后的板块之间存在缝隙，地下水有可能由此缝隙浸入沥青加铺层，影响沥青加铺层的寿命，所以应对所有板之间的缝隙进行填缝处理。填缝料技术要求应满足《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073-2001）A.2.3有关要求。

3 施工效果

本项目旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土的结构层如图3所示。

图3　旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土结构层

结构层施工：①在旧水泥混凝土路面处理完成后，铺筑AM-20沥青碎石，铺筑厚度按设计纵坡调节；②铺设土工布，用0.7～0.9 kg/m2乳化沥青在AM-20沥青碎石层上洒布粘油层，铺设土工布；③洒布粘油层，铺筑AC-20C沥青混凝土；④洒布粘油层，铺筑AK-13C改性沥青混凝土。项目完工后，检测结构层的压实度、厚度、平整度、渗水系数及抗滑性能指标均符合设计及规范要求。通车3年观测，没有发现反射裂缝，则证明施工效果良好。这主要归功于前期对旧水泥混凝土路面实施的有效修复。

4 结语

修复旧水泥混凝土路面的方法中，加铺沥青面层关系到诸多技术层面。加铺沥青层前，必须认真调查研究原道路状况，对施工过程中各个环节严格把控，才能够改善旧路面的各方面性能及延长路面使用寿命。近些年，加铺沥青层修复旧水泥混凝土路面技术在我国市政道路和公路的修复中被广泛使用，成本低且修复效果良好。早些年铺设的水泥路面存在损坏严重，路面性能变差的状况，若大范围的凿除重修，人力、物质、时间成本代价太大，加铺沥青层修复旧水泥混凝土路面技术能够解决这方面的不足，因此，有着重大的研究价值和广泛的应用前景。如今，我国对加铺沥青混凝土层面已有深入的理论研究，且施工工艺体系成熟，越来越多的理论成果及用于道路修复的新型材料和施工工艺相继问世的同时，国外的许多研究成果也有借鉴之处。我们希望通过对加铺沥青层面修复旧水泥混凝土路面技术的深入研究，将研究成果应用到实际之中，减少环境污染的同时，实现低成本的改善道路路面状况。

参考文献：

［1］王渊明.水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层的技术研究［J］.科技信息，2012，（5）.

［2］罗晓辉.旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层后反射裂缝的防治［J］.公路，2011，（8）.

［3］刘吉坤.浅谈沥青混凝土路面施工质量的控制措施［J］.科技资讯，2008，（20）.

研究方向：路桥施工管理

中图分类号：U416.216

文献标识码：A

文章编号：1671-8496-（2016）-02-0007-04

收稿日期：2016-03-10

作者简介：刘 然（1966-），男，路桥工程师

Processing Technology of Used Cement Concrete Pavement

LIU Ran
（Guangdong Xingye Lu Qiao Engineering Co.Ltd.，Fushan 528251，China）

Abstract:The quality control of paving cement concrete pavement with asphalt concrete is of great practical value and significance，directly affecting the future lifetime and the effect of the road.This paper discussed in-depth the importance of the reconstruction in asphalt overlay of used cement concrete pavement.Moreover，it makes a further case analysis on quality control，construction preparation and related technology，which provides reference to the like projects.

Key words:used cement concrete；pavement；quality control