水泥混凝土路面的破碎與固定技術(shù)

王洪海

(唐山市交通局公路管理站)

1 引 言

唐山市國(guó)省干線水泥混凝土路面總長(zhǎng)度超過(guò) 500 km,且已基本上達(dá)到了使用年限,隨著近幾年交通量的增長(zhǎng)和重載車輛的增加,對(duì)路面損壞非常的嚴(yán)重。按照《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定,水泥混凝土路面綜合評(píng)定指標(biāo)為優(yōu)、良,壞板率在 5%～15%的路段,除按正常的養(yǎng)護(hù)程序進(jìn)行接縫、裂縫修理以及破碎板處理外,宜安排大中修進(jìn)行處置;對(duì)路面綜合評(píng)定指標(biāo)為中、差,壞板率在 50%以上的路段必須進(jìn)行改善。為此,我們?cè)诓糠炙嗷炷谅范?嘗試過(guò)鉆孔壓漿并加鋪結(jié)構(gòu)層的方法來(lái)改善水泥板體的穩(wěn)定性,但由于各路段水泥混凝土板體及基層的破損程度不同,導(dǎo)致各路段的鉆孔壓漿效果參差不齊,基層狀況較好的,路面反射裂縫較少,基層狀況差的,路面反射裂縫較多,且會(huì)出現(xiàn)坑槽和松散等現(xiàn)象,以上病害采用一般的養(yǎng)護(hù)修復(fù)手段是不行的,水泥混凝土路面的破碎與固定技術(shù)是修復(fù)水泥混凝土路面并改善其基礎(chǔ)的一種有效方法。

2 破碎與固定技術(shù)的原理

在舊水泥混凝土路面板上加鋪瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層,是修復(fù)水泥混凝土路面的常用技術(shù),但由于水泥板體的不連續(xù)性,導(dǎo)致加鋪層很容易出現(xiàn)反射裂縫,通常我們認(rèn)為,反射裂縫產(chǎn)生的力學(xué)機(jī)理是加鋪層承受原路面因垂直和水平位移引起的應(yīng)力。垂直位移是下層路面接縫、裂縫處的不均勻位移,是溫度和含水量的變化引起的膨脹和收縮造成的。除下層路面板的溫度和含水量的變化以外,裂縫和接縫處的總位移還受板長(zhǎng)的影響。

另外,位于加鋪瀝青面層之下的開(kāi)裂版,其水平位移也會(huì)引起裂縫上方結(jié)構(gòu)層部位的很大的拉應(yīng)力。同樣,垂直位移也引起了加鋪層內(nèi)的很大的剪應(yīng)力。因?yàn)闉r青混凝土面層在較低溫度時(shí),抗彎強(qiáng)度較低,所以,也只能承受較小的溫度應(yīng)力。車輛通過(guò)裂縫或接縫會(huì)引起不均勻的垂直位移,這種位移的量取決于接縫或裂縫處的荷載傳遞以及下層混凝土板內(nèi)產(chǎn)生的位移。

因此可見(jiàn),如果將水泥混凝土板體的長(zhǎng)度縮短,也就相應(yīng)降低了板的收縮位移,從而降低反射裂縫出現(xiàn)的幾率,降低水泥混凝土板體長(zhǎng)度,也就是將板體破碎成小塊,以上過(guò)程就是水泥混凝土路面的破碎;水泥混凝土路面板體破碎后,水泥混凝土塊與塊之間要形成嵌鎖,使碎塊均能與基層接觸以提高該結(jié)構(gòu)層的承載能力,此過(guò)程就是水泥混凝土路面的固定。

因此說(shuō)水泥混凝土路面的破碎與固定技術(shù)是控制加鋪層反射裂縫的一種方法,破碎與固定的目的就是將水泥混凝土破碎成小塊,以消除產(chǎn)生反射裂縫的溫度應(yīng)力,并使塊體與塊體之間形成嵌鎖,增加基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,對(duì)其上的加鋪層提供較好的支承。

2 破碎與固定技術(shù)的實(shí)施要點(diǎn)

2.1 破碎

破碎與固定是在保留水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的某種程度完整性的同時(shí),將其破碎成邊長(zhǎng) 40～60 cm碎塊的過(guò)程,而不是把水泥混凝土路面變成尺寸較小的碎塊。破碎形式應(yīng)既能使板的過(guò)渡位移(垂直的和水平的),又能使板作為加鋪層穩(wěn)定的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。破碎的水泥混凝土塊,可以適當(dāng)有一些大于 60 cm的碎塊,但超出 60 cm的碎塊不能超出破碎總量的 20%。

2.2 固定

水泥混凝土路面經(jīng)過(guò)破碎以后,應(yīng)將混凝土塊穩(wěn)定到基層上,固定板塊的目的是各點(diǎn)均能與基層接觸,從而提高承載能力,只有以足夠的重量作用于路面并用碾壓機(jī)械碾壓,才能消除板塊松動(dòng)。如果板塊固定不當(dāng),混凝土塊就會(huì)松動(dòng),并會(huì)引起加鋪層更為嚴(yán)重的反射裂縫。因此,對(duì)于水泥混凝土破碎板塊的固定,要求水泥混凝土板塊不能有任何松動(dòng)。

3 破碎與固定技術(shù)的施工方法

3.1 破碎與固定分步實(shí)施

就是將破碎與固定分成兩個(gè)工序進(jìn)行。首先是破碎,主要是利用各種型號(hào)的沖擊錘及共振式路面破碎機(jī)等將路面破碎,破碎前要確定錘的破碎點(diǎn),一般錘距為 50 cm左右,以梅花狀分布。其次是固定,固定的方法是用重型靜壓路機(jī)碾壓,以重型輪胎壓路機(jī)為首選,因?yàn)?鋼輪壓路機(jī)或振動(dòng)壓路機(jī)在碾壓時(shí),接觸面不均勻,尤其是振動(dòng)壓路機(jī)就好像篩子一樣會(huì)使一些小型碎塊下沉,造成破碎塊體更加松動(dòng),而不能起到固定作用,借鑒國(guó)外相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)利用 50 t的重型輪胎壓路機(jī)碾壓幾遍的固定方法比較不錯(cuò)。對(duì)于一些破碎后產(chǎn)生的混凝土過(guò)分脫落部分要用貧混凝土等材料進(jìn)行回填,保證加鋪結(jié)構(gòu)層以下沒(méi)有空洞。

3.2 破碎與固定同步進(jìn)行

同步進(jìn)行主要是利用重型沖擊式壓路機(jī)對(duì)水泥板進(jìn)行碾壓,使舊水泥板完全破碎,并與下部結(jié)構(gòu)層充分接觸,同時(shí)保證水泥混凝土板體保留大部分強(qiáng)度。例如,南非 LANDPAC沖擊式壓路機(jī),該壓路機(jī)就是將水泥混凝土路面板的破碎與固定技術(shù)融為一體,水泥混凝土面板的破碎與固定,是利用該壓路機(jī)本身的重力及工作時(shí)的沖擊力來(lái)完成的,其工作時(shí)壓路機(jī)碾壓力可達(dá)到 250 t,利用這么大的沖壓力將水泥混凝土面板壓裂,并將板體壓實(shí),以起到固定作用。對(duì)于該施工方法的指標(biāo)控制,一般采用高差控制,高差的控制方法是在施工前每車道 50m確定一點(diǎn),測(cè)定其高程,施工時(shí)每碾壓 5遍測(cè)量一次,當(dāng)前后兩次高差小于 5mm時(shí),即認(rèn)為破碎并碾壓密實(shí)。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

由于該技術(shù)是利用舊水泥混凝土板體破碎固定后作為底基層,沒(méi)有對(duì)水泥混凝土面板結(jié)構(gòu)造成破壞。但如果將水泥混凝土板破壞后清除,再按照有關(guān)規(guī)范做結(jié)構(gòu)層,比將水泥混凝土板體破碎固定增加 50%以上的投資。