廖晖

摘要：受温度、水患等环境因素的影响，水泥混凝土路面极易受到破坏，破坏的形式主要表现为裂缝等病害。文章以南武大道武鸣段水泥混凝土路面大修施工为例，对路面大修施工技术进行分析。

关键词：水泥;混凝土;路面大修;施工技术

0 引言

作为国民经济的命脉，公路发挥着不可替代的作用。我国水泥混凝土公路建设起步于20世纪60年代，自20世纪80年代以来，国民经济得到了充分发展，公路作为承载经济发展的主要平台也得到了迅猛发展。进入21世纪后，随着客流、物流的发展进步，公路交通量进一步增大，随之而来的是诸多重型车辆的超载问题越发突出，给路面造成了功能性和结构性的损坏，一些公路使用性能逐年降低，给行车的安全性和舒适性带来了一定的影响。所以，对水泥混凝土路面的大修改造进行研究，具有十分重要的现实意义和长远意义。

1 水泥混凝土路面的主要特征

水泥混凝土路面就是以水泥混凝土作为路面覆盖层的路面，其在负重载荷下，可以产生一定的板体作用，作为刚性程度较好的路面，其破坏程度主要受弯拉强度的影响。水泥混凝土路面主要由面层、垫层和基层組成，由于其刚性高、稳定性好、使用时间长、便于养护等特点，在实际道路施工建设中被广泛采用。从使用情况分析，其也存在较为明显的缺陷：（1）投资较大，尤其是高等级路面的铺设;（2）道路的接缝较多，且铺设后不能立即开放;（3）后期维护修理费用较高;（4）受温度、超载等主客观因素的影响，路面易出现沉陷、错台、断板等病害，导致路面使用性能急剧下降，缩短使用寿命[1]。

2 导致病害的主要原因分析

通过分析，水泥混凝土路面病害发生的原因主要有以下三种情形：

（1）施工缺陷引起。主要表现为水泥混凝土路面铺设厚度较薄，对于一般交通量的数据分析不准，对于路面板块的划分不够科学等。在实施路面铺设时，水泥混凝土配比不合适也会导致路面的先天承载力不足。在水泥混凝土路基建设时，路基强度不够也会导致路面在受压后产生变形。排水设施施工不科学导致路面积水，也会导致病害的发生[2]。[HJ1.45mm]

（2）路面养护不够。一些路面维护方式较为单一，导致维修效果不够理想。一些传统的维护手段主要结合技术人员经验和路面使用情况来制定养护对策，这其中的主观因素占较大比例，考虑的因素不够全面，导致对于路面养护的科学性不够，维修资金使用效率较差。一些路面的维修理念还停留在事后的矫正性维护上，对于预防性理念在公路养护中的运用并未真正树立起来，维修养护决策体系还需进一步健全和完善。

（3）外界其他因素的影响。随着物流量的不断增大，很多大吨位和超重车辆增加，这些都是造成路面发生断板和开裂的主要原因。

3 路面大修施工调查研究及基本原则分析

3.1 注重搞好前期的调查研究

水泥混凝土路面出现问题，必须科学实施路面的调查和分析，从而有针对性地制定大修的方案计划，这是前期调查研究的起点和落脚点。主要开展好以下几项调查：

（1）开展路基调查。主要对公路修建的基础资料展开调查，比如养护情况、修建年代等。要采取挖探的方式对路面实施试验和检测，切实找准病害。要针对排水情况实施调查，包括排水系统的使用情况、使用效果和完整情况。

（2）开展路面调查。主要实地勘察路面病害情况，要做好路面结构强度的调查，主要采取贝克曼梁与落锤式弯沉仪相结合的方式进行。要做好路面厚度的调查，弄清当前混凝土强度。

（3）开展桥梁和涵洞的调查。主要针对桥梁荷载等级和桥梁设计规范展开调查，主要调查发生病害的原因以及后续可能出现的问题，提出针对性的桥梁涵洞大修方案。

（4）开展沿线设施的调查。公路沿线的设施对于公路也会产生一定的影响。比如防撞墙的设置、隔离栅的设置、波形梁设置、钢护栏布设及沿线标示牌、防眩设施设置等情况。

（5）开展交通数据调查。要科学设置交通流量观测点，区分不同的车型和路幅，结合历年数据资料，对交通量增长率进行科学推算。

3.2 水泥混凝土路面大修基本原则

实施水泥混凝土路面大修既不能按照最低价的方法实施方案的优选，也不能按照新建路面的方案和思路去设计，应根据上文所述的调查方法和内容，采取最合适、最有效的方法手段实施路面修复工作。要结合当前国内外前沿技术，并遵循以下五点基本原则：

（1）尽可能减小对现有交通的影响，对于交通流量较大的现状，道路的畅通非常重要，包括施工车辆对正常车辆的干扰都要尽可能地减少。

（2）标段的互通十分重要，要以互通为核心进行大修路段的合理设计，以便施工材料、机械的进出。

（3）尽可能地缩短大修施工时间，提高施工效率，这也要求施工单位要科学编制施工计划，加强施工现场管理，统筹施工步骤和相关人力、设备资源。

（4）确保大修施工的质量，这就要求施工单位实施精细化、高质量施工，确保大修后规定时间内，不出现再次被破坏的情形，使用耐久性必须达标。

（5）大修施工方案必须充分考虑原有路面实际情况，确保施工方案的科学性。

3.3 科学设计使用年限

要统筹考虑大修施工造价和后续养护成本，还要充分考虑到后续交通量的增长和大型车辆的通过情况，要对国内外公路大修成功和失败案例实施研究分析，科学确定水泥混凝土大修设计的基准期。

[BT（2+1]4 南武大道武鸣段水泥混凝土路面大修施工技术实例分析

4.1 南武大道基本情况

南武大道武鸣段全长17.135km（其中K0+000～K5+895段为水泥混凝土路面），道路红线宽度为60m，双向6车道，道路等级为城市主干路，设计行车速度为60km/h。由于该道路沿线分布了几家石场，往返该路段运送石料的大型载重货车较多，超载现象比较严重，导致水泥混凝土路面出现了连续断板、碎裂等严重病害。同时一些板块虽然比较完好但也存在崩角现象，纵坡路段存在相邻板高差、纵横缝间隙超过5mm甚至部分超过2cm现象，虽然不影响正常通车但达不到赛道的标准。沥青路面也出现了少量坑槽及裂缝。由于举办自行车世界巡回赛的需要，需对比赛赛道进行维修，赛道建设的标准是沥青（或水泥）路面，要求路面平整度最大间隙≤5mm;水泥路面纵缝高差、相邻面板之间高差≤5mm。

4.2 路段病害产生的主要原因

本路段主要存在错台、连续断板、破碎板、崩角、板角断裂等病害。究其原因，一方面是施工设计和施工质量的原因，另一方面则是行车导致和环境因素导致，以超载荷原因为主。具体来说：

（1）由于排水设置不够完备，导致大量水渗入路面，进一步导致了道路承载力的下降。另外，一些积水滞留在基层顶面，在行车荷载下会形成一定的高压水流，对顶面进行不间断的冲刷，从而导致路面的错台、板块的断裂等。

（2）此路段超载十分严重。据不完全统计，该路段超载车辆占据当日交通量的1/3～1/4，超载现象十分突出，这也极易导致水泥混凝土的破碎和断裂，大大缩短使用年限。

（3）养护不够到位。主要表现为灌缝不够及时，导致缝隙出现胀缝、缩缝等情形，也会导致填缝材料松脱。如果不及时进行填缝料的更换，则极易导致路面水对基层的冲刷，造成路基的软化，从而进一步导致板底脱空、混凝土板的开裂以及边角破裂;如果不及时修补，则会由小病发展为大病，直至非大修不可。

4.3 基本处置方法

（1）对有轻微裂缝的混凝土面板进行补强及灌缝处理。

（2）对混凝土面板出现开裂、破损的板角进行切割、破碎、清除后，浇筑与旧路面等厚的混凝土面板。

（3）对破碎、严重断裂的混凝土面板进行碎石化工艺处置。

[BT（3]4.4 南武大道水泥混凝土路面碎石化工艺技术分析

4.4.1 碎石设备的选择

目前市场上的碎石设备主要分为两种类型：（1）单头共振式破碎机;（2）多头冲击式破碎机，其又可以分为12个和16个重锤两种子类。这两种类型的碎石设备其工作原理是不同的：前者主要通过锤头频率控制，使其频率与水泥固有频率相近，利用共振原理获得较好的破碎效果;后者则是通过控制锤头的高度进行冲击破碎[3]。由于原理不同，其产生的破碎效果也不同。具体如图1所示。

通过图1的比较不难看出，共振破碎具有碎石较为均匀的优点，不会形成压辙，且整个路面均可以得到有效支撑。在本案例中，可以根据具体路段情况具体选择。本文试验段采取的就是多头冲击式破碎技术。

4.4.2 确定试验路段

针对上文指出的武鸣段部分路段水泥混凝土面板破碎、断裂严重的现象，可对其实施碎石化工艺处置。为了确保施工技术的可行和质量合乎标准要求，一般优先选择一段试验路段，确保参数合理后再实施大修。如本文所选取的路段就选择长90m、宽5m的路面进行试验，落锤的高度一般设置为1.1～1.2m，确保有10cm的落锤间距。这些参数设定后再一级一级地调整破碎参数，直至参数符合要求和实际施工情况。在调整参数的同时尤其要注意碎石的破碎效果，碎石的最理想状态是达到鳞片状。此时要做好参数记录，不管是实施参数调整还是碎石需要，都要相关机械设备参与其中[4-5]，具体如表1所示。

4.4.3 碎石化施工工艺

（1）质量检验评定

其评定标准具体如表2所示。

（2）具体工艺分析

如果需要实施较大面积的施工，单幅破碎长度>1km时，在粒径突变处必须采取挖探方式实施抽检和验证，对于不符合标准要求的必须进行调整。

如果碎石化施工后，其表面凹处<10cm×10cm，则在实施压实前，必须实施密级配碎石回填。若>10cm×10cm，则以3%的水泥实施碎石回填。对于施工前后出现的裂缝，可以以石屑实施回填并增加强度和密实度。

4.4.4 对周边环境的影响与保护

碎石化工艺会产生一定的冲击波，对周围构造物会产生一定的影响，必须高标准做好调查工作，并记录好走向埋深等方面情况。具体碎石施工要求如表3所示。

4.4.5 做好路面的压实工作

路面实施碎石化后，在路面中会有一些较小的凹处，这些位置需要引起高度重视，必须采取密级配碎石工艺实施回填。回填的碎石要做好粒径的控制，大小以13～27mm为宜。要高度关注下层块料的稳定，并对颗粒实施破碎压实，在实际施工中可以采取Z型压路机实施碾压，速度控制为5km/h，次数为2次。

4.4.6 做好施工质量的科学控制

对于水泥混凝土路面大修施工，必须高度重视其质量控制。为确保施工整体效果，必须在施工后及时将高性能聚酯布填充非碎石化和碎石化混凝土路面接缝处，这一工艺至关重要，可以有效避免施工中不可预见因素影响路面质量，也便于后续施工。还要加强施工一线员工的管理，确立施工质量第一的观念。要高度关注施工中的天气因素，及时掌握天气情况，因为雨天会对路面基层产生消极影响，导致路面承载力下降，最终导致路基路面不符合标准要求。施工中如遇到雨天等恶劣天气，必须做好防护工作，及时对破碎层实施遮盖，并确保排水设施良好。

5 结语

传统公路大修施工中，常常采取增加水泥路面厚度的方式进行修补，以达到减缓反射裂缝等问题发生的目的，但从科学的角度分析，这一技术工艺是不可取的，其可能会导致纵横裂缝问题。本文以南武大道武鸣段为例，研究碎石化施工技术工艺为此类问题提供了较好的处置方式。此工艺要求施工人员应记录好相关参数，选择合适的施工辅助设备，科学做好施工质量控制。大量的施工实践证明，此技术应用范围较广，且较为经济实用，具有较好的市场推广价值。

参考文献：

[1]张怀宇.高速公路大修工程路面结构及材料设计研究[J].湖南交通科技，2017（12）：64-68.

[2]吴超凡，黄治湘，張继森.G4高速公路湖南耒宜段大修工程路面结构方案设计[J].公路工程，2014（8）：153-156.

[3]邓 超.水泥混凝土路面断板碎石化改造技术探讨[J].西部交通科技，2018（8）：86-89.

[4]孔凡友.碎石化施工技术在混凝土路面大修中的应用[J].西部交通科技，2018（6）：89-91.

[5]杨兴明.水凝混凝土路面大修养护碎石化方案应用分析[J].科技创新与应用，2019（7）：166-167.