国道水泥混凝土路面维修养护技术

余有勇

（冕宁县公路养护事业发展中心，四川冕宁 615600）

1 项目概况

某国道位于四川省境内，建成通车至今已有20多年。该国道某段的路基途经膨胀性岩土区域，在雨雪及交通超载等因素的作用之下，路基已出现变形，经过往车辆碾压之后，水泥混凝土路面出现裂痕、错台，甚至沉陷、严重开裂等不同程度的路面损坏情况。有关部门采取换新填缝料、板底灌浆等常规的修护措施，但效果并不明显，路面损坏的情况未得到根本性的治理和改善。为了维持国道路面的应用性能，改善路面的基础情况，公路相关部门对该国道采用了有针对性的养护维修技术进行修复，效果显著，大大改善了路面的破损情况。

2 水泥混凝土路面相关概念

2.1 水泥混凝土路面受损原因

水泥混凝土路面是国道公路最常应用的路面形式。结合多年来的应用及维护修补情况，分析该种路面磨损断裂的原因，主要可概括为3大部分：①不够先进的施工工艺。国道水泥混凝土路面的施工工艺复杂且要求极高，并非所有的施工企业都具有承建并出色完成任务的能力和资质。某些企业在施工过程中，受多种因素制约，并未采取最精湛、最适合的施工工艺，也就无从保证国道水泥混凝土路面的质量和使用寿命。在日常恶劣的使用环境中，路面断裂甚至断板等问题也就不可避免，大大影响了路面的使用稳定性和抗碾压性能。②国道水泥混凝土路面自身特点导致的，一旦出现问题会引发一系列的连锁反应。例如，若路面出现裂缝等问题，进而会引发起皮、蜂窝等多种联锁反应，进一步加剧了水泥混凝土路面损坏的情况。③路面经过长时间不间断的使用后，会出现不同程度的受损隐患，需要及时消除隐患。若问题出现之初不采取及时有效的补救措施，从根源上消除隐患，后续的问题会像雪球一般越滚越大，最终导致局面失控。国道水泥混凝土路面受损，裂缝的种类主要分为横向、纵向和表面等，若在使用之初就出现失水过快的情况，非常容易导致水泥混凝土路面出现表面裂缝。若没有及时采取切缝修补措施，失水干缩等问题就会导致出现横向裂缝。造成纵向裂缝的主要原因是压实程度不够或湿度控制不够好等[1]。

2.2 水泥混凝土路面维修养护现状

水泥混凝土路面有很多独特的优势，包括平整度良好、稳定性强、经久耐用、修建和维护的成本不高、施工工艺相对简单等，被大范围应用在国道公路的建设中。但在实际的使用中，受设计前期、修建中期、应用维护后期等因素的影响，国道水泥混凝土路面极易出现不同程度的破损情况，严重影响了局部甚至大部分区域水泥混凝土道路的使用寿命。为了避免此种情况，要对国道水泥混凝土路面进行科学有计划的养护，持续的巡查监测是必不可少的措施，及时收集整理路面现场数据，有针对性地分析不同的破坏现象及特点，结合实际破损情况采取最适用的措施来修护国道道路。虽然国道水泥混凝土路面的养护费用近些年来逐步上升，但不同地区不同城市仍存在差距，某些比较落后地区的水泥混凝土路面维护方式简单粗放，缺乏规划性与前瞻性，“头痛医头，脚痛医脚”，这种情况尤其在中西部较偏远地区更为常见。造成的最直接后果是部分路面修护完成后很难长时间稳定使用，短期内可能会再次破损，重新修护费钱费时费力，对政府资金和社会资源都是极大的浪费。

2.3 水泥混凝土路面维修养护技术

（1）破碎板的处理。将原有国道水泥混凝土路面损坏过于严重的断板挖除，采取较强混凝土重新浇筑，修补至原路面的损坏处。

（2）裂缝的修补。国道公路的交通任务繁重，过往大重型车辆较多，由于过往车辆的负载较大、环境中温湿度变化大等影响，刚性的水泥混凝土路面出现面板裂缝的概率大大增加，一旦出现裂缝，需要对各种形状大小、不同宽度深度的裂缝加以修复。裂缝处理技术不仅对国道水泥混凝土路面的裂痕进行了有效的填充抑制，也大大提升了路面表面质量。水泥混凝土路面的裂缝修补方法主要包括全深度补块法、直接灌浆法、灌注黏结剂法等，应结合实际情况采取最有效的裂缝修补措施。

在实际维修工作中，黏结剂应根据路面破裂情况进行筛选。水泥路面的缝隙不易清洁，若清洁效果不符合要求也很难对其进行灌浆处理[2]。针对此种较难处理情况，应转变思路，改变裂缝原有宽度至满足清洁的要求，确保清洁工作能够顺利彻底地完成，为灌浆技术充分发挥其作用奠定了良好的基础。另外，在施工过程中，冲击钻等辅助设备的应用也是必不可少的，应用得当会达到事半功倍的效果。

（3）路面面板拱起问题的处理。国道水泥混凝土路面面板拱起也是比较常见的损坏情况之一。主要有以下两种解决措施：①若面板拱起处没有比较明显的裂缝，可以对面板适当地裁剪一部分，裁剪的长宽依据拱起的高度来计算，将拱起的部分妥善剪除之后，道路面板基本恢复平整。②面板拱起的情况比较严重，若局部或大面积已出现横断面表面裂缝，则需要采取修补法对拱起部分进行修补。

（4）路面面板错台的处理。若国道水泥混凝土路面出现错台的现象，需要采用相应的措施进行修补。错台维修技术是路面维修中的常见技术，效果显著，花费较短的时间即可恢复水泥混凝土路面的稳定性。该技术的运用有多种形式，包括填补法或磨平法等。在具体的施工过程中，根据面板错台高差的情况选择适合的处理方法。如果水泥路面面板错台的高度不大于10 mm，宜采用人工磨平法，该方法实施比较方便且耗时较短；若面板错台的高度大于10 mm，则需通过在错台较低侧浇筑混凝土的方式来修补高差，以此提升国道交通的畅通性。在解决水泥路面错台问题时，应找到发生错台的根本原因，选择最适合的处理措施。当路基出现不规则变形时，大概率会损坏国道基层，此时可借助旁压仪或者雷达等辅助工具，以帮助找到错台产生的真正原因。

（5）路面面板脱空的处理。国道路面经常有大型重卡车辆经过，超载载荷使路面的承担压力过大，国道水泥混凝土面板受较大动荷载长时间的刺激极易出现面板脱空的问题，目前主要采用灌浆法进行修补。灌浆时，根据路面实际情况选择合适的灌浆料，严格控制灌浆的压力值，使浆料既能充分填满脱空处，又能避免压力过大导致的局部面板错台加剧的问题，按照设计标准和规范要求进行灌注，是保障灌浆法效果的重要前提。

3 加铺沥青层改造技术的应用

3.1 改造路段的破损确定

首先对该国道全路段进行详细的破损情况调查，详细记录下破碎板和脱空板信息。常用的调查方法有：①观察法，主要依靠目测对错台、裂缝等问题进行排查。②借助设备，如弯沉仪等进行检测，以快速确定脱空板的位置。

3.2 施工前的破损处理

（1）裂缝处理。首先需要将裂缝中的杂物清理干净，清理后采用水泥浆或沥青砂实施灌缝处理。

（2）换板处理。针对国道路面存在严重破碎板的情况，宜采用更换面板的方法。主要操作要点包括：基层松散部分可用15号素水泥混凝土填充，下沉区域用同种型号的水泥混凝土进行调平，对路面上的裂缝必须先彻底清理干净，方可使用水泥浆实行灌注填充。

（3）板底压浆处理。该国道路面的主要破损是板底脱空，最有效的修补措施是板底压浆法。灌浆操作需严格按标准执行，切忌修补的过程中引发拱起、翘曲等新的问题。科学规划修护保养的时间，以最大限度地保障国道路面的强度。修护工作完成之后，需要采用弯沉仪等检测设备进行复检，以检验修补的效果，保证压浆工作的彻底性。

3.3 加铺沥青层的施工

将已修补完成的国道水泥混凝土路面清理干净，再在路面表层铺洒一层黏层油，并加铺烧毛土工布等，注意应覆盖住纵缝，之后做好路面的排水工作。

3.4 效果分析

加铺层施工若以整体摊铺的形式进行，工期较短，修补的效果也良好。但在重型车辆的大载荷和雨雪等恶劣天气的反复冲击之下，不超过半年的时间，加铺层出现了很多反射裂缝，大大缩减了路面的使用寿命。反射裂缝的产生主要是由于温度、荷载等外界刺激，导致水泥混凝土路面产生变形、位移等破损，并在原有的裂缝处聚集了过多的应力，反射到新铺设的路面面层上，又引发了新铺沥青面层病害的问题[3]。

4 路面养护试验介绍

4.1 反射裂缝的原理

根据柔性基础理论，国道水泥混凝土路面各结构层的弹性模量应从高到低逐层递减，这是保障各结构层受力均匀的基础，也是消除反射裂缝的前提。当水泥混凝土路面的破损范围达到3～40 mm时，既要最大限度避免反射裂缝的出现，又要保证公路路面的路基强度。在尽量保证国道路面没有受到根本性破损的基础上，进行科学合理的养护，可大幅提升公路的质量，并延长其使用寿命。

4.2 试验路段路面结构

本文的研究对象为四川省内的某国道路段，在长约1.4 km的范围内，共有3种路面结构（表1）。该段公路距今已通车运行了近10年。

表1 试验路段路面结构

4.3 施工工艺

（1）主要工艺流程。该段国道水泥混凝土路面养护的主要施工工艺流程如下：将试验段的国道路面进行清洁填充→制定路面养护工艺方案→实施养护施工。

（2）主要施工过程及效果分析。在对试验路面进行养护之前，以下两项工作不容忽视：①清理干净试验路面。在养护工作开展之前，所有路面上松散的多余物及其他物质都需要被彻底的清除。②养护路面的交通行车。尽可能不影响该国道的正常交通运行。

该国道水泥混凝土路面的养护工作从以下3个方面入手进行：①接缝养护处理。接缝养护技术是水泥混凝土路面保养中非常重要的一种养护技术，具体的实施方式随着工艺和科技的进步也有了很大的改进和创新。该处理方式摒弃了使用切割机锯切或人工清理等传统模式，大大降低了实际的施工难度。目前广泛应用的养护方式是通过厚锯片来锯切旧接缝，将残留在缝隙内部的杂质进行彻底的清理，过往采用的高压水和空气结合清洗的方法已被证明了效果不佳，如今更有效的做法是用高压水直接对锯缝中残留的泥浆等物质进行清洗处理。之后执行灌缝操作，灌缝之后进行二次清洁处理并烘干，以达到高效养护的效果。②排水系统养护。该方法也是对提升水泥混凝土路面养护效果、保障路面的稳定性和应用质量非常有利的技术。排水系统是养护设备体系内不可或缺的部分，在试验路面养护过程中，需要对排水系统进行定期的检查保养，尽早消除隐患，保持水泥混凝土路面的平整度处在规定的范围之内。在该试验路段，为确保路面游离水尽快排出，在基层处也加设了排水设施。在充分考虑路面结构排水的原理基础上，也增加了边缘排水系统，并将纵向和横向排水装置安装在硬路肩及行车道间的交接处。与此同时，也需考虑水流入分隔带的问题，该试验中对分隔带进行了封闭处理，达到了有效的隔离效果。③路面抗滑性能养护。目前常采用物理手段进行养护，如铣刨等，增强水泥混凝土路面的粗糙度，加大路面抗滑的能力，保障交通安全的同时更进一步增强了水泥路面的强度。

4.4 效果分析

将试验的国道路面经过以上接缝养护、排水养护、防滑养护等措施后，路面稳定使用3年以上没有出现大的问题。测量数据也证明，试验路面的承载能力符合设定的要求。

5 结语

综上所述，在国道水泥混凝土路面的养护维修过程中，应深入详细分析路面受损的原因，制定科学的处理措施，以找出合适的处理方法，避免受损情况进一步恶化，同时对受损水泥路面进行及时的修复。国道路面是关乎民生的重要部分，为尽量延长水泥混凝土路面的使用寿命，科学的养护技术和实施过程必不可少、至关重要。科学的水泥混凝土路面养护技术和维修方法是规避路面问题频发的最有效手段，是确保国道稳定安全运行的重要基础，对促进我国公路事业的可持续发展具有重大且深远的意义。