水泥混凝土路面病害处理及道路改造施工方法浅析

关键词：注浆加固 铣刨 开槽填补 铺抗裂贴 加铺沥青混凝土面层

　　由于近年来城市交通量的增加，加之原道路结构组织不科学（如水泥混凝土路面板+石灰土基层结构），水泥混凝土面板的纵缝、横缝、胀缝设置和构造存在缺陷等原因，水泥混凝土路面在使用10~15年后，裂缝、错台、拱起、剥落等病害已相当严重。

　　水泥混凝土路面出现病害后，如何对其进行维修和补强，我结合我市中原西路改造，谈谈具体方法。

　　1 工程概况

　　中原路原有道路路面宽16m，K0+000——K0+300为水泥混凝土路面。改造后，道路布置形式为：规划红线宽50m，2×10.5m快车道、2×2.5m分车带、2×5m慢车道、2×4.19m人行道，是濮阳市重要的交通干道。混凝土路面长300m，其中东侧约100m为老河沟。自建成以来，历经十几年的使用，该路段的病害主要集中为沉陷（沉陷最大沉降量达21cm，影响范围150m，主要集中在原冲沟回填段）；错台（最大错台达5cm）；断板（断板量达14%）；以及啃角。2011年3至6月间，濮阳市决定在交通不断行的前提下对该路段进行了改造。

　　2 病害产生的原因

　　要在交通不断行的情况下作业，这给设计、施工单位提出了一个难题。要对水泥混凝土路面进行改造，首先要分析和研究路面病害产生的原因，然后才能针对旧路的特点提出经济合理的改造方案。道路排水系统较为完善。应该讲，道路基层、面层的强度和稳定性还是有保证的。从单点实侧弯沉值看，大部分路段在10~43（1/100mm），沉降路段的实侧弯值波动较大，最大值达到125（1/100mm）。沉降路段长度约150m，为老河沟，1992年建造时，因道路纵断的调整和原路基的沉降，对该路段进行了5~6m的换填处理。根据实测数据和取样分析，道路病害主要是由于路基不均匀沉降造成错台、断板。另外，混凝土板块纵、横缝养护管理不到位，造成胀缝、缩缝失去作用，致使板块温度应力集中引起啃边、推移等病害。

　　3 路面改造原理

　　水泥混凝土路面的病害处理和大修方法主要有2种：一是加铺沥青混凝土面层；二是对局部损坏的板块进行翻修。因该路段交通量大，施工不能断行，故首先考虑的是在对沉降路基加强的基础上，加铺沥青混凝土面层。深层路基加强采用注浆法，注浆法可靠、可行，且具有成熟的理论和实践经验，但如何抑制和推迟加铺沥青混凝土面层反射裂缝的产生却是一个难题。同时，防止反射裂缝的产生是加铺层设计的关键。对旧混凝土路面而言，由于纵、横缝的存在，水泥路面作为基层的整体强度降低，而且在车辆荷载的作用下，沥青混凝土加铺层处于复杂的三维应力状态，当车辆经过不连续的板体时，相连板块将产生竖向位移差，出现较大的剪切应力，这种剪切应力是沥青加铺层产生荷载型反射裂缝的最主要因素。另外，路面暴露在大气中，温度型反射裂缝也不容忽视。

　　4 路面改造方案

　　由于施工条件以及道路使用状况的因素的限制，设计者经过地下管网调查，分析地质结构，再根据面板损害机理以及新材料和新工艺的推广和使用，深入研究、计算和比选了改造方案的安全性、经济性以及可实施性，最终总结出设计方案如下：

　　4.1 利用对沉陷路基进行加固的深层注浆法。注浆法是利用由水泥、水玻璃、粉煤灰等组成的混合浆液，通过压力灌注、渗透、劈裂、挤密土体，使浆液与土颗粒胶结起来 ，改变地基土的物理和力学性质，形成结构新、强度大、稳定性好的结石体，目的是达到提高地基承载力和消除不均匀沉降。注浆方案将根据该段路基回填土的压缩系数、含水量、空隙率等实际取样指标来确定：①采用200cm×150cm，处理深度6m的注浆桩孔间距。呈梅花型布置桩孔分布。②采用水泥、粉煤灰、水玻璃混合液作为注浆材料，水泥：粉煤灰比为4:1，水玻璃加入量1%~5%，水泥采用42.5R级普通硅酸盐水泥，水灰比为0.5~0.7。注浆管径25mm，注浆压力范围在0.8~2.0mPa，注入速度控制在8~10L/min左右。孔径为Φ6mm-Φ8mm。③密封材料用水泥混凝土封口，实施注浆得密封24h后。④严谨按照先外后内、跳孔间隔注浆的原则。⑤应搅拌均匀混合液，应采用注浆压力、注浆量、注浆速度共同控制注浆过程，出现压力骤减、跑浆及路面等异常情况，可间歇注浆，同排孔应隔孔跳注。⑥注浆终止的条件：a单孔平均注浆量不少于300kg水泥。b相邻桩孔发现溢浆的现象。c地面隆起或出现异常情况。根据上述注浆方案，共实施注浆435个桩孔，共注入水泥139.2t，包括单孔最小注浆量180kg、单孔最大注浆量1200kg，单孔平均注浆量320kg。

　　4.2 对断板、啃角、错台等病害进行处理。依据路面破损情况：①整块混凝土板破裂的，破除重新浇筑C25混凝土。②板块啃角，将啃角部分切割成规则的矩形，清除后重新浇筑C25混凝土。③板块中间有断缝，按板缝处理，用改性橡胶沥青灌缝。④对错台的板块进行铣刨，保证平顺；⑤对路面铣刨拉毛，增加原混凝土面板的粗糙度。

　　4.3 开槽填补路面的纵缝、横缝、裂缝。水泥混凝土板纵缝、横缝的密封好坏和裂缝的处理质量是影响改造后路面质量和寿命的主要因素。开槽填补路面裂缝对遏制路面渗水、保证板块的黏合、延长路面使用寿命等都有良好的作用。

　　4.4 铺设抗裂贴高分子聚合物。抗裂贴是防止基层裂（接）缝扩张、反射和密封防水的极佳产品。本产品不仅用于沥青砼基，也适用于水泥砼基层。功能特性：①粘接牢固不易脱落。②良好的高低温性能。③极具特色的“自愈”功能，能自行愈合较小的穿剌破损，可自动填塞愈合较小的裂缝。④抗撕裂强度高，耐久性优良，能有效阻止裂缝再扩张。经过三年多的市场调查，多数都可以保持1年以上不开裂不推移不破损。⑤能有效对放射性裂缝及分叉裂缝进行处理。⑥施工方便。无须任何设备，只需要一部小型车两个人就可以施工。施工人员也不用专业培训。⑦施工速度快，可以抢占有利施工时机。⑧施工工艺简单，方便快捷，施工过程中不会对环境造成污染也不会对工人造成伤害。⑨防水效果极佳，由于其低温柔性好、粘接力大，贴接压实后形成永久性无缝隙的粘接层，使雨水不能进入基层裂缝。

　　施工工艺：①根据路面裂（接）缝的宽度选择所用抗裂贴的规格，通常有24cm、32cm和48cm三种；5mm以上宽的裂（接）缝选用至少32cm的抗裂贴；5mm以下的裂（接）缝选用至少24cm的抗裂贴；②使用电动刷子、吹风机对选择使用抗裂贴的裂（接）缝进行清洁处理，裂缝表面须平整（宽度大于5mm的裂缝须先灌注高分子密封胶），无大的突起、凹陷、松散、碎石或油痕、油脂及其它污物；如有较大坑槽，必须填补。③将抗裂贴背面的隔离纸张揭去，无粘性物面朝上，以裂（接）缝为中心线将抗裂贴平整地贴在路面上。气温低于15℃时需先刷胶或者火烤，再粘贴。④如遇不规则的裂（接）缝，可用裁纸刀或剪刀将抗裂贴切断，按裂（接）缝的走向跟踪粘贴。但在抗裂贴与抗裂贴的结合处，要形成50-60mm的重叠。⑤用滚筒用力碾压，将抗裂贴熨贴至地面，以确保抗裂贴同路面结合成为一体，不能有气泡、皱褶。⑥在基层粘抗裂贴的施工完成后，尽量将完工的路面保护起来，避免对抗裂贴表面的污染和破坏。⑦喷洒粘层油，罩面层混合料。

　　4.5 根据道路纵断面设计，对加铺沥青混凝土面层的150m沉降的路段，按照填高的不同要求，分别采用沥青碎石衬平，在抗裂贴上铺设4cm中粒式沥青砼、3cm细粒式沥青面层。通过道路改造后的测试，路面平均弯沉值56（1、100mm），达到了设计的预期目的。同时对道路通车后沉降量进行的观测数据表明，原沉降段的路基状况得到明显改善。由于路面不均匀沉降、反射裂缝的发展需要一定的时间，对上述方案的改造效果，还需长期观察，到目前为止效果很好。