水泥混凝土面板冲压技术在老路恢复工程中的应用

水泥混凝土面板冲压技术在老路恢复工程中的应用

一、 施工前检测情况

水泥混凝土面板冲压技术应用于路面恢复改建，作为一种新工艺，施工前期由业主、监理、施工单位对该路段的路基、路面进行了全面、细致、深入地现场调查、检测，检测结果如下： 1、水泥混凝土面层使用质量综合评价

根据取芯数据表明，该段砼面板整体厚度不均，最小厚度20cm，最大厚度25cm。按

照《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2002）的规定，计算得出该段旧混凝土路面厚度标准值为22.5cm。

根据取芯试验，试验结果表明，试块抗折强强度最大值为8.16MPa。同时由于该段路面已经经过多次修补，取出的芯样龄期、配合比差别较大，造成强度不均匀，变异较大。按照《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2002）的规定，计算得出该段旧混凝土路面劈裂强度标准值为3.68MPa，抗折强度标准值为5.96MPa。

路面破损状况查明：平均路面状况指数PCI=76.43，路面状况等级评定为“良”；断板率DBL=15.48%，路面断板率等级评定为“次”。

2、基层、底基层厚度及状况

根据取芯结果，大部分路段水泥砂砾碎石基层芯样松散、完整性差、厚度不均匀（15-25cm），最小厚度仅15 cm，骨料规格、尺寸、级配较差。由于面层损坏，加剧了地表水下渗，在行车荷载作用下，有压水冲洗基层结合料，使基层结构性能和强度降低，水泥混凝土面板下空洞增加，从而进一步加速路面板、沉降、错台等病害、损坏。

大部分路段的天然砂砾石底基层结构层松散、压实度较差且差异性较大、厚度不均匀、级配严重不良，由于地表水下渗，结构层含水量较大。

3、路基压实度、含水量

路基填土主要为低液限粘土，最佳含水量为12.8%；经检测土路基的含水量大部分在15.9%~19%之间；压实度偏低，大部分压实度在86.4%~91.1%之间，路基整体强度较低、强度不均匀。

4、病害原因分析

根据检测结果，归纳有以下几类：

1）路面基层水稳砂砾级配较差、压实度较低、含水量较大、厚度不均匀、整体性差、

强度不足、结构层承载能力差；天然砂砾石底基层级配较差、压实度较低且差异性大、含水量较大、厚度不均匀、结构层承载能力较差。

2）重车、超载车对路面结构的严重破坏。 3）原路基填土压实度偏低，含水量大，强度不足。

4）混凝土面板强度偏低，不能满足重交通要求和适应疲劳破坏要求，由于下承层较差、

地表水下渗造成面板脱空等引起断板；简单养护针对性不强，养护换板后未设围起传力杆和拉杆，接缝处封水处理不到位造成地表积水透过面层下渗，积水无法及时排出，长期滞留，路面基层、低基层和路基土上层受到水侵蚀，结构层结构性能遭到破坏，同时也加剧了路面结构层比去年同期破坏；而路面结构层的破坏进一步加剧了路面积水的下渗，使路基的结构性和强度遭到进一步地损害和影响，加速了路面的破坏，形成恶性循环。根据检测结果，老路面破损情况较严重，大部分路段按断板率指标评定路面状况结果为次—差等级；根据《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2002）的规定，不宜采用直接加铺结构层处理的处理方案；因此需结合检测情况进行路面改造，即对原水泥混凝土面板进行冲击碾压后进行加铺处理。

二、旧水泥路面冲击碾压处理方案

本工程对旧水泥砼路面拟采用冲击压实技术进行施工，有关要求如下： 1）适用范围

（1）病害较轻的路面板块如板块裂缝、角隅断裂、露骨、断板、板底脱空等可采用冲压式压路机进行冲击破碎，使破碎板块互相挤密；

（2）旧路路面板块破碎、沉陷等严重病害板块，在冲击碾压后，应挖除破碎板块及已破坏基层，用水泥稳定碎石填筑至冲击碾压后的水泥路面标高。 2）适用机械

选用五边形冲击压路机（压实功率25KJ），且应优先选用冲击轮带有凸块或

凸出肋条的冲击压路机。冲击压路机是指采用非圆形（为正多边形）压实轮进行快速滚动冲击碾压的机械设备。

3）压实控制标准： （1）面积要求

本路段冲压设备采用胶轮式拖头牵引的冲击压路机，因路面宽度较窄其单块场地面积应尽量控制在不小于400m2，对于一些较窄的工作面但设置了转弯车道的最短距离不宜少于100m，宽度不得少于4m，此处所指的工作场地面积是指排除了需避让的构造物之后的能够冲压的净面积。

（2）构造物等保护范围的标记

施工前应查明冲压范围内的地下管线及附近各种构造物，并应根据构筑物的类型采取相应的保护措施。当构造物的填土高度小于2.5m时（若其上的填料为填石等则应增在为3.0m），涵洞处可距涵洞两侧预留5 m的距离；对于地下管线应预留5 m的距离；当构造物的填土高度大于2.5 m时（若其上的填料为填石等则应增大为3.0 m），可真接在上面进行压实。对于电线杆等一般情况的保护距离为10 m；周围居民建筑物的距离通宜小于30 m，对于设置了隔震带或有河沟等隔震有明显效果的情况下经试验确认不会赞成影响后可适当减少安全距离。施工前对于拟保护的构筑物在保护范围的外围应设置明显的标记物予以标记。

对于不符合上述避让间距，但又必须施工的可采取以下两种措施：一种开挖宽0.5 m深 、1.5 m宽左右的隔震沟进行隔震;一种降低冲击压路机的行驶速度，增加冲压遍数等。

（3）场地的划分与标线

对于旧水泥路面应分车道冲击碾压，本路段为双向二车道，分左右侧共二块砼板块，由于所采用的冲击碾压设备错轮来回碾压一次为一遍、有效压实宽度为4m，与本路段半幅半幅单块板宽度基本吻合;压实时可用标志物作标记，标记物应易于机手的辩识。

（4）行驶路线

冲击碾压应尽量直线行驶。当直线行驶冲击碾压水泥板数遍后，若其破碎效果不理想时可尝试走“S”形路线。

（5）冲击碾压

冲压时大坑槽应用碎石填平，以压实坑槽底部和防止压路机大轴因高低不平、软硬不均而断轴。

冲击碾压后的沉降量趋于收敛与稳定，冲击5遍时每1遍测一次沉降量，一般情况以最后两遍的平均沉降量不超过5 m m作为标准。

控制一定的碾压遍数，一般在5~10遍之间。对于冲压25遍仍达不到要求的，应停止冲压，采用其他措施进行破碎稳固。施工期间应根据具体情况及时调整冲压遍数，以孩止出现过度破碎或破碎不够等现象。

（6）构造物的观察

对于冲压施工场地周围的构造物（包括冲压区内和离冲压区30 m之内的桥涵、地下管线、居民、挡墙、临时用房、工棚等），在压实期间应派人进行观察，发现墙体开裂、挡墙外鼓等异常情况应立即停止施工，并向监理单位、业主报告，在调查分析其原因后应采取措施保护结构物，如增大保护区的范围、低速通过、支起冲击轮等。

(7)冲压边角处及不良路段的压实

因构造物的保护需要避开或其他原因而无法冲压的区域列为冲压边角处，冲击压路机的转弯处及其行使速度低于6km/h的碾压路段为冲击碾压不良路段，对于冲压不良路段应尽量并入下段冲压范围会采用其他措施予以压实，压实标准不得低于设计要求:

冲击碾压施工过程中必须有施工、监理人员现场专人记录压实遍数、压实桩号、碾压宽度、行使速度、构造物观察、工作时间等施工过程，记录资料备案。

（8）施工防水措施

冲压施工期间及破碎完成后的旧路面若不能及时进行下一工序的施工，则应准备乳化沥青封层火用防雨布覆盖以防雨水渗入旧路面层一下。

（9）冲压完后的处理

冲击破碎压实之后。应及时进行扫除冲压施工期间生产的碎屑颗粒。 （10）安全生产

①冲击压路机功率大、行使速度快，应树立安全生产意识，施工前施工单位须加强对员工的安全生产教育，树立安全第一的观点。

②施工前应检查周围的构造物，并予以醒目标记，对于危险建筑应事先调查，

加大保护范围。在施工期间，必须派专人进行观测，一旦发现异常情况如房屋、桥梁开裂，挡墙开裂等应停止冲击。并报有关部门，做出相应的调整，如：挖隔震沟，降低行使速度，抬起冲击轮通过等；施工范围内不得有闲杂人员与物品。

③操作机手在上机前必须经严格的培训，不合格者不得上机。由于冲击压路机的颠簸非常厉害，故每台至少应配两名操作手，轮流进行作业，每次碾压时间不宜超过2小时。在施工现场灰尘较大的情况下，应戴口罩与其他防护措施施工。

④冲击压路机必须由专人按照厂家的操作要求驾驶，不得把机械随意让他人驾驶。

4）其他事项

对不能踩用冲击压路机进行破碎的面板，按照《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）的要求，作如下处理：

① 使用情况良好的板块，将其表面凿毛清洗，清除接缝中的杂物，采用沥青或环氧树脂等材料灌封；

② 旧混凝土板轻度破碎、裂纹、错台等可将面板进行灌桨、封缝、贴缝等处理；

③ 旧混凝土板严重破碎、脱空、错台等可将面板和基层（包括路基软弱部分）进行挖除部分用水泥稳定碎石回填压实后进行统一冲压； ④ 对确需破碎的板块（如圆管涵上面）。采用其他破碎机具破除。 三、小结

冲击碾压的主要机理为先将路面打裂，而后进行压稳；破碎后的混凝土板的桥跨作用降低，因而弯沉增大，原路面顶面强度的变异性随着碾压遍数的增加而减小，同时其平均值夜迅速减小，说明在进行冲击压实施工中要考虑碾压遍数的均衡，既保证一定的平均强度又要使变异性降到最低；随碾压遍数提高，破碎层强度也逐渐下降，标准差值也逐渐缩小，说明破碎更加均匀；冲击碾压一方面是降低了其偏差，也就是使该顶面表现出的强度更加均匀。正是由于强度差异带来所谓反射裂缝，所以冲击碾压可以有效地防止反射裂缝；另一方面如果偏差控制在较小范围内，应保证板块不被过度破碎，以免在强度上造成很大的损失；能够最大程度的利用原路面结构是节约成本的重要方式，当采用冲击碾压技术时，如果原路面破坏严重，则冲击碾压后

颗粒可能压入原路面基层，破坏基层的整体性，降低其强度。冲击碾压技术在保证获得良好的压实层顶面强度均匀性的同时，也希望原路面基层强度损失最小化，从而达到充分利用原路面结构的目的。本项目以弯沉偏差系数作为主要控制指标，从实验结果看，弯沉代表值应控制在100（10-2）左右、弯沉偏差系数应控制在45%左右为佳，冲压后的表观状况和沉降量作为参考指标，一般情况下冲击碾压后板块破碎尺寸在50-60cm左右为宜；以冲击碾压最后2遍地平均沉降量小于5mm则认为收敛。