桂林绕城高速公路旧水泥混凝土路面平整度恢复施工效果评价研究

林为为

摘要：文章以桂林绕城高速公路试验路段为例，分析了高速公路水泥混凝土路面的病害情况与产生原因，介绍了旧水泥路面平整度恢复技术方案与施工工艺，并通过试验路段路面的平整度恢复情况来对施工效果进行评价。

关键词：高速公路;旧水泥路面;平整度;施工效果评价

中图分类号：U416.216 文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.010

文章编号：1673-4874（2019）10-0032-04

0引言

作为一种重要的路面结构形式，水泥混凝土路面在目前的道路工程施工中有着广泛的应用，特别是对于一些重载交通道路，水泥混凝土路面能够适应当地的交通需求，改善交通运输环境。对于一些旧水泥混凝土路面的改造，要对平整度恢复施工效果做出评价，进而为后续工作的开展提供理论依据。

1原桂林绕城高速病害调研情况

桂林绕城高速公路（柳州往湖南方向）使用期间，交通组成主要以重型汽车荷载为主。此外，由于受到周期性气候变化等因素的影响，原有路面出现了严重的损坏问题。现阶段，随着当地经济社会发展速度的不断提高，原有的路面结构已经不能满足交通需求，尤其是交通量的急剧增大，超载问题的日益严重，加速了路面结构的损毁与破坏。通过调查研究发现，原桂林绕城高速公路水泥混凝土路面的病害与产生原因主要包含以下几个方面：

（1）水破坏所引发的脱空、错台以及断板病害

水泥混凝土面板有着较强的整体性，在受到水的沖刷作用下，容易在接缝位置处发生唧泥以及错台等问题，进而导致行车颠簸，降低了行车过程的舒适性，严重时还造成板体断裂、破碎，导致路面结构彻底丧失结构功能。板底积水的存在、不耐冲刷的基层以及重型轴载的作用是产生唧泥的三个必不可少的因素。

（2）局部沉降不均匀所导致的错台、断板等病害

水泥混凝土路面的一个重要特征就是板体刚度大，因而对沉降不均的变形控制能力相对较差。在水泥混凝土路面结构中，裂缝主要以纵横向的断板破坏为主。

（3）填缝料性能劣化对水泥混凝土路面的影响

通过设置横向与纵向接缝，能够有效缓解路面结构存在的温缩断裂等问题。但是，由于接缝构造的存在，导致了板体的整体性能下降，并且成为了水泥混凝土面板结构的最薄弱部位，该部位容易出现破损。此外，缝料性能的劣化，如被路表硬颗粒物刺穿、嵌入、失粘脱落、老化等，这些原因导致路面首先会失去防水功能，路表流水通过接缝渗入板底，如果不能及时排走，就会导致地基承载力下降、基层;中刷唧泥等问题。因而.在施工与改造工作中.要选用性能优良的填缝材料，这是水泥混凝土路面能长期正常使用的一个重要因素。目前，我国常用的填缝材料主要是聚氨酯类填缝材料和沥青类填缝材料。从路面调研的结果来看，该调研路段的填缝料存在不同程度的破坏。

2 旧水泥路面平整度恢复技术施工工艺

2.1旧水泥路面平整度恢复方案制定

针对原桂林环城高速公路错台病害严重的情况（错台量大部分>5mm，并且持续路段长），养护过程中主要通过错台研磨进行施工，并借助薄层修补等一系列方式予以应对。但是，因为原有道路的交通荷载相对较大，再加之广西地区的降水相对丰富，因而原有处治没有收到较为良好的效果。

在进行平整度恢复方案的制定工作时，首先对项目所处的环境及自身特点进行了分析，并具体制定了如下几种不同的处治方案：

方案一：对行车道以及超车道进行铣刨，但不对路肩进行铣刨。

在对行车道进行铣刨的过程中，按照实际错台量的调查数据以及调坡设计后路面各点标高，以行车道外侧为基准点进行放样。铣刨作业中，下一铣刨宽度与上一铣刨宽度重叠10cm。铣创作业完毕后，在路肩上每隔10-20m开挖一组横向排水槽，槽深1.5-2cm，槽宽15-20cm，槽长为路肩宽度。在道路纵向坡度较大（超过0.5%）处，路槽的间距可取较大值。总之，在迅速排除路面的积水以保证行车安全的前提下，排水槽设置的技术参数（间距、宽度、深度等）可根据实际情况确定。

方案二：铣刨行车道和超车道（不铣刨路肩），并对铣刨后的行车道进行薄层修复。

铣刨作业过程如方案一，铣刨完成后，为防止局部路段出现行车道比超车道或路肩低的现象，在铣刨后的行车道上进行薄层修复。

方案三：全幅铣刨。

对于方案三来说，由于试验段所处地区降雨量较大，并且广西地区的雨季周期相对较长，尤其是4-7月，降水量约占全年的62%。如果降落在路表的积水无法及时排出，那么雨水将在路面结构的接缝、裂缝以及边缘位置进行渗透，并对路面结构造成严重损坏，使得路基路面长期处于潮湿的环境中。此外，水的流动还将使填料从缝隙中喷射出来，导致唧泥以及板底脱空等问题的发生。

道路的原有抗滑构造是横向纹理，精铣刨施工后其路面的抗滑构造由于铣刨设备纵向行驶而变成等间距的纵向纹理。纵向纹理在一定程度上可以减小车辆的噪音，但对道路排水不利，致使水不能够短时间从横坡排除，而是沿着纵坡流动。因此，需要采取一定的横向排水措施比如横向纹理等。

在进行铣刨施工方案比选时应从施工操作性、路表排水情况和经济性三方面进行。从施工可行性方面来看，三种方案依据现有施工水平和技术水平是完全可以操作的;从路表排水方面来看，方案二和方案三经过施工后，对原有路面排水方式改变不大，排水效果与原有路面排水设计相同，方案一通过设置沟槽汇集排水也可以达到路表排水的效果，但是在沟槽处可能存在局部排水不畅造成路面积水的现象，对行车安全产生一定影响且路肩与外车道的积水会从纵向接缝渗入，因此建议铣刨时，可以铣刨部分路肩，致使积水部位不在纵向接缝处;从经济性方面考虑，方案一的工程造价最低，方案三其次，方案二的工程造价最高。

综合考虑三种方案，方案一只要科学合理地进行横向排水沟槽位置的选定以及保证横向排水沟槽的施工质量，就可以做到既满足经济高效的铣刨施工，又能够实现路表排水。

2.2施工前准备

在开展精铣刨施工之前，工作人员应对原有路面存在的相关病害做好处治工作，进而确保后续施工的顺利开展。这一过程中，如果不能对原有路面存在的病害进行严格的处治，那么仅凭精铣刨是不能完全根治由错台所造成的平整度问题的。同时，如果不能进行相应的处治，还将对水泥路面的使用寿命造成影响。具体而言，需要根据以往施工经验，采取更加经济合理的方法。由于水泥混凝土路面接缝处错台的存在，铣刨施工过程中可能会发生接缝啃边的现象。为了防止这种现象的发生，应将原有填缝料清除，并将处理后的横向缩缝重新压入背衬条，用早强快硬砂浆将接缝填平，以保证铣刨施工过程中工作面的整体性。施工过程中，首先要用到精铣刨机进行平整度的修复，其次还要利用切缝机对铣刨后的接缝进行重新制作，具体规格要求最大锯深≥8cm。此外，施工中所用的鼓风机，主要用于铣刨后路面粉尘、遗留残渣等的清理工作。

2.3 测量工作

测量人员应对路面高程做好测量，具体来说要对外側车道板块边缘的标高进行严格的测绘，同时还要对内侧车道板块边缘标高进行相应的测绘。

2.4 调坡设计

在开展路面的调坡设计工作时，不仅要对纵坡和横坡因素进行考虑，还需要对路面的错台量进行研究。在调坡设计过程中，可以在旧水泥道路的坡度基础上，通过对错台状况做出全面的分析，开展相应的路面坡度设计工作。

2.5 施工放样

放样时要对原有路面的宽度进行分析，同时还要对铣刨机的单幅铣刨宽度进行研究，将施工作业的相应标段分为9幅。一方面，对于作业面最外侧道路的放样工作来说，可以使用拉钢丝绳等方式进行。另一方面，施工时要确保单幅铣刨宽度和上一幅的宽度要进行10cm左右的重叠。施工时要对放样工作引起重视，以免对后期施工恢复工作造成不利的影响。

2.6 铣刨施工工艺分析

在开展铣刨施工环节时，其工艺流程如下：（1）铣刨施工主要囊括了銑刨、废料运输以及铣刨面复查等诸多施工工序。（2）铣刨的深度要从车道方向进行考虑，并且要做好相应的拉线引导工作。（3）在刨机进入到施工现场之后，应对铣刨机的铣刨深度进行合理设定，进而确保施工环节能够满足相应的规定要求。需要注意的是，铣刨时要确保现行道路的顺畅性与圆滑性。（4）铣刨工作开始之前，料车应到达相应的位置，并做好废料的运输工作。

3 桂林绕城高速的旧水泥路面平整度恢复施工效果评价研究

3.1更換接缝对施工效果的影响

铣刨往往会造成缩缝临近处板块破碎的现象（“啃边”），参考国外精铣刨的经验，精铣刨前采取了更换早强快硬砂浆接缝工艺;同时为了对比，选择了15m（k1115+740-k1115+725）路段不更换早强快硬砂浆路段直接铣刨。其中，图1、图2为铣刨后的效果对比图。

从对比图中可以看出，未更换缩缝，“啃边”现象严重，波及面较大;而更换缩缝后铣刨“啃边”现象较轻，说明更换接缝对“啃边”有一定的减轻作用。

3.2 错台恢复效果评价

水泥路面使用环节中，错台作为一种常见的路面病害形式，将显著拉低水泥路面的结构性能和使用质量，并且对路面结构的进一步破坏起到促进作用。错台问题的存在，也在一定程度上提高了水泥道路的使用成本。其中，表1为规范对错台病害的分级状况分析。

通过对精铣刨前后路面缩缝处错台进行检测发现，在铣刨施工前，路面错台病害较严重，大部分缩缝错台量为中等和严重级别，影响了路面的行车性能。

通过对铣刨后的路面错台量进行检测，发现大部分的接缝错台量为零，仅有几处残留错台较大。现场核对后，发现板块局部有凹陷，而且原错台量就较大，如按统一的横坡度完全消除错台，则铣刨深度太大，所以该处错台未铣刨掉。

表2为内道1-20号板间错台数据对比表。

通过对内道1-20号板间的缩缝错台量对比分析，经过铣刨后半年、一年两次错台量的检测，发现大部分错台量仍为0，只有少数的几个点偏离正常水平，总体施工效果较好。图3为施工前后错台量的对比状况。

3.3平整度恢复效果评价

在进行水泥混凝土路面结构的评价工作时，平整度是一项重要的评定指标。路面平整度不仅与道路的使用性能、行车安全状况有关，同时也直接影响到司乘人员的舒适度和路面所受的冲击力作用。因而，平整度达不到要求的水泥路面，将导致行车阻力的急剧增加，同时还会提高行车环节的附加振动作用，使司乘人员感觉极为不适。此外，由于振动作用的存在，还会导致路面结构所受的冲击力急剧增加，进而加速交通工具零件的损坏，加速车辆轮胎的磨损，还会导致油耗量急剧增加。在桂林等南方多雨地区，不平整的路面还将造成雨水积滞的时间增加，进而对水泥路面结构造成严重的水损坏问题。因此，通过提高路面结构的平整度，能够有效降低振动冲击力对于车辆与司乘人员造成的影响，进而有效改善行车过程的舒适状况，提高行车环节的安全性。

3.3.1平整度常用的检测方法

现阶段，平整度检测工作中最为常用的方法就是3m直尺法，同时可以采用连续式平整度仪以及颠簸累计仪进行平整度的检测。其中，本研究采用3m直尺测量方法连续测定。每一处连续测定10尺，记录每一尺测量的最大间隙，并计算数据的标准差，以此来评价水泥混凝土路面的平整度。

3.3.2 测量结果与分析

在经过铣刨施工后，用3m直尺检测出的最大间隙较铣刨前明显减小，但也有部分最大间隙较大。通过现场核对，这些位置的板块均有不同程度的凹陷，所以导致最大间隙偏大，影响该段平整度值。以内道右轮为例，平整度数据如表3所示。

通过对表3的内容进行分析，可以看出平整度标准差较铣刨前也有所下降;施工后半年及一年后，经过对路面平整度复测，路面平整度标准差较之前都有所减少。

3.4 施工后路面纹理与抗滑性能评价

水泥路面抗滑性能一般通过铺砂法检测构造深度来衡量。精铣刨后的旧水泥路面表面粗糙，纹理深度却不够，为此采用摆式仪检测抗滑性能，作为铺砂法检测的对比。经过检测，试验路铣刨前后抗滑性能如表4所示。

通过表4能够看出，铣刨后的平均构造深度为0.54，是精铣刨前平均构造深度0.76的71.1%;铣刨后的平均摆值是铣刨前的73.6%。施工后抗滑能力有所降低，但在规范的要求范围之内。

3.5施工效率分析

对于切缝效率而言，施工时使用一台切割机，1d可切2.5条缩缝（两人合作，包括划线放样）;对于开槽效率来说，针对20条缩缝，4个人12d可以开好槽，平均每人1d开凿2.5个传力杆槽;对于浇筑混凝土效率而言，在进行20条缩缝的浇筑施工时，需工时2d，每天9个人，主要包括现场材料准备、基槽清理和一些辅助工作。工作总体效率为：实际用工量/实际完成量（缩缝条数）=（14+70+18）/23=4.5，相当于完成一条缩缝（6-8个传力杆）的增设传力杆需要约4.5个人工。铣刨路面效率为1个工日大概铣刨260m的单车道，平均1个工日铣刨大约975m的水泥路面。通过铣刨实现了3个效果：（1）提高了路面平整度;（2）恢复了路面横坡利于排水;（3）消除了接缝错台。

4 结语

随着国内城市化进程的不断加快，我国高速公路事业获得了快速的发展。在进行高速公路的施工建设过程中，要注重对水泥混凝土这一路面结构形式的应用，同时还要做好路面的加固与恢复工作，并且要对恢复施工效果做出评价。对于路面平整度的恢复，采用路面精铣刨的施工方法。本文主要介绍了精铣刨施工的方法、步骤等。铣刨施工后，路面的错台量和平整度都有了较好的改善，并且能够长期保持施工效果，施工后抗滑性能有所下降，但在规范规定的范围之内。