冲击断裂稳固技术在旧水泥混凝土路面改造中的应用

2023年12月30日发(作者：你在何方)

第１１卷第１期　２　０　１　２年３月　广东交通职业技术学院学报　ＪｏＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＧＵＡＮＧ　ＤＯＮＧ　ＣＯＵＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　ＰＯＬＹＴＥＣＨＮＩＣ　Ｖ０１．１１　ＮＯ．１　Ｍａｒｃｈ　２０１２　文章编号：１６７１—８４９６一（２０１２）０１．０００６．０３　冲击断裂稳固技术在旧水泥混凝土路面改造中的应用　张桓靖　（广州市公路＿Ｔ程公司，广东广州５１００７５）　摘要：冲击断裂稳固法是降低旧水泥混凝土路面加铺层　现反射裂缝的机率的有效方法。文中分析了旧水　泥混凝土路面进行加铺层改造时对旧路面进行断裂稳固的必要性，介绍了冲击式压实机应用于旧水泥混凝土　路面改造的工艺原理，并结合国道３２４线鹤山段路面大修改善工程的施ｌ丁阐述利用冲击式压实机对旧水泥混　凝土路面进行断裂稳固的施工工艺与质量控制方法。　关键词：冲击断裂稳固技术；旧水泥混凝土路面；改造　中图分类号：Ｕ４１６．２１６　文献标识码：Ａ　Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｍｐａｃｔ－Ｆｒａｃｔｕｒｅ－Ｓｏｌｉｄｉｆｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｕｓｅｄ　Ｃｅｍｅｎｔ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｐａｖｅｍｅｎｔ　ＺＨＡＮＧ　Ｈｕａｎ－ｊ　ｉｎｇ　（Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１００７５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ－ｆｒａｃｔｕｒｅ—ｓｏｌｉｄｉｆｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉＳ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｔｏ　ｌｏｗｅｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ａｐｐｅａｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ　ｃｒａｃｋ　ｗｈｅｎ　ａｄｄ　ａ　ｎｅｗ　ｌａｙｅｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｕｓｅｄ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ　ｏｆ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｓｏｌｉｄｉｆｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｗｈｅｎ　ｒｅｆｏｒｍ　ｔｈｅ　ｕｓｅｄ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｐｒｉｎ—　ｃｉｐｌｅｓ　ｗｈｅｎ　ａｐｐｌｙ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔｉｖｅ　ｃｏｍｐａｃｔｅｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｓｅｄ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ－－ｒｅｆｏｒｍ　ｔｈｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｇ３２４　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｒｏａｄ（ｔｈｅ　ｐｏｒｔｉｏｎ　ｏｆ　ＨｅＳｈａｎ），ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ．ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗｈｅｎ　ｕｓｅ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔｉｖｅ　ｃｏｍｐａｃｔｅｒ　ｔｏ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｌｉｄｉｆｙ　ｔｈｅ　ｕｓｅｄ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖａｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ．ｆｒａｃｔｕｒｅ—ｓｏｌｉｄｉｆｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｕｓｅｄ　ｃｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ；ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　伴随着经济的高速发展，道路的交通量也迅　碎和稳固处理，将旧水泥混凝土路面冲击震裂成　边长为４０—６０　ｃｍ的碎块，消除板底脱空，减小　应力集中，破碎旧水泥混凝土路面板作为底基层　猛增长，国内很多早期修建的水泥水泥混凝土路　面特别是交通繁忙的国省道路面破坏严重，相继　进入大中修时期，应用于旧路改造的新设备、新　方法、新工艺不断出现。对旧水泥混凝土路面修　复和改造一般采取封堵裂缝或接缝、注浆、换板　使用，在其上再加铺新的水泥稳定碎石基层和水　泥混凝土面层。　等方法。但对于旧路破坏严重、修复旧路已经不　经济的路段，应采用对旧水泥混凝土路面断裂与　１旧水泥混凝土路面断裂与稳固的必要性　在旧水泥混凝土路面板上做加铺层是旧水泥　混凝土路面改造的常用方案，但旧水泥混凝土板　裂缝或接缝处产生的水平和垂直位移容易导致加　铺层出现反射裂缝。垂直位移通常是由于温度和　含水量的变化引起的膨胀和收缩或者板体脱空引　起的。水平位移则主要是由水泥混凝土板块在温　稳固后再做加铺层的修复方法。冲击断裂稳固技　术的应用使得这种旧水泥混凝土路面修复方法既　高效又经济。在国道３２５线鹤山段路面大修改善　工程中，对于旧水泥混凝土路面破坏严重的路段　应用了冲击断裂稳固技术，采用蓝派１５Ｔ５．１５ＫＪ　冲击式压实机对旧路水泥混凝土路面进行冲击破　收稿日期：２０１１－０１．０５　作者简介：张桓靖（１９８０．），男，路桥工程师，工程硕士研究生　研究方向：路桥工程　

第１期　张桓靖：冲击断裂稳固技术在旧水泥混凝土路面改造中的应用　７　度的影响下产生收缩引起的。位移与温度应变的　关系可用下式表示：　３旧水泥混凝土路面冲击断裂稳固的施工　方法及质量控制　３．１冲压前的准备工作　收缩位移＝吼ｘＡＴｘＬ／２　（１）　式中：ｏ　为温度应变系数；△　为温度变化差　额；Ｌ为板体长度。　由上式可见，水泥混凝土面板裂缝或接缝处　的的水平收缩位移除了与温度变化有关外，还与　板长有关。由此可见，在外界环境一定的情况　下，缩短板长，则收缩位移减小。因此通过缩短　水泥混凝土板块的长度的方法可以减小板块的收　由于使用冲击式压实机对水泥混凝土路面进　行冲击碾压产生的震动及破坏力非常大，因此在　冲击施工前需对施工地段进行安全标识。一是对　有地下隐蔽工程（如涵洞、电缆、光缆等）的路段　进行标识，以便在施工时可以避开这些路段，以　缩位移，从而可以降低加铺层出现反射裂缝的机　率。旧水泥混凝土路面板断裂成边长较短的碎块　后，碎块间形成嵌锁，经冲击碾压，可以有效消　除板底脱空现象，并将碎块稳固在旧基层上，结　构层的承载力会大大提高，可以给加铺层提供良　好的支承基础，能有效降低反射裂缝出现的机率。　２应用冲击式压实机施工的工艺原理　冲击式压实机是一种以冲击压实原理为基础　的新型压实机械，由牵引机拖动非圆型压实轮滚　动，在滚动过程中，当压实轮轮廓曲线上最大半　径滚动至最小半径处，即距离轮轴中心最远点着　地时储备的势能和瞬时动能转化为距轮心最近处　着地时的动能冲击地面，同时滚动过程中又对地　面进行碾压作用。在国道３２５线鹤山段路面大修　改善工程中应用的蓝派１５Ｔ５．１５　ＫＪ冲击式压实机　是一种拖式高效破碎压实机械，该机冲击轮为五　边形，最大冲击力可达２５０　ｔ，压实能量为１３０—　２００　ｋＪ，与一般压路机相比，其压实效率提高５　倍以上。在如此大的冲击力和压实能量的作用　下，经过一定遍数的冲压可使水泥混凝土板产生　网状纹裂，且裂缝贯穿板厚，能有效消除板底脱　空现象和稳固碎块，而且可使板下基层及土基得　到进一步的压实。　对旧水泥混凝土路面进行断裂与稳固，传统　的方法分两步实施，先用打桩机、冲击锤或路面　截断机等将路面破碎，破碎后再使用重型轮胎式　压路机碾压稳固。这种施工工艺工作效率低，破　碎与稳固的均匀性也比较差。冲击式压实机的出　现，应用于旧水泥混凝土路面改造中，可以集断　裂与稳固功能于一体，能够使破碎与稳固同步进　行，工作效率大大提高，断裂的均匀性与稳固效　果都比较好。　免造成破坏。二是对水平方向构造物不符合安全　距离的路段进行标识。　在Ｇ３２５线鹤山段路面大修改善工程的施工　实施中，采取的避让控制距离如下：距离桥梁台　背不小于５　ｍ；对于涵顶填土高度小于２　ｍ的管　涵，涵顶不能直接冲压，冲压边界距涵边缘不小　于２　ｍ；对于涵顶填土高度小于３　ｍ的板涵、通　道，涵顶不能直接冲压，冲压边界距涵边缘应不　小于３　ｍ；路边民房一般为１０～３０　ｍ，根据实际　调查情况采取相应的避让或加固措施。施工实践　表明，上述控制措施是有效、安全的。　在进行大面积施工前，必须先进行３００～　５００　ｍ的试验段施工，获得相关的施工技术参　数，取得成功后方可进行大面积开工。　３．２冲压方法　冲压的线路长度一般以１　ｋｍ左右为一个工　作段，确定具体施工段长度时应综合考虑地形、　避让控制距离、机械掉头、设计需冲压的路段长　度等因素。　为了能达到较好的断裂与稳固的效果，用冲　击式压实机进行冲压施工时需注意一些关键的工　艺方法。　首先，要注意冲击式压实机行走的线路。水　泥混凝土路面板在冲击荷载的作用下会向四周挤　压，水泥混凝土板在水平方向所受约束越少，则　破裂效果越好。因此对于无中央分隔带且全幅施　工的旧路冲压顺序应是先两边后中间，以便能较　快达到破碎效果。针对国道３２５线的实际情况，　因原旧路有中央防撞墙且是半幅施工，所以冲压　顺序依次为硬路肩、行车道到超车道，以保证最　佳的破碎的效果。为防止出现局部因冲压过度而　过度破碎的情况，冲击式压实机行驶线路应采用　错轮而不重叠轮迹的方法，每遍应错１／６周长，　这样可以有利于保证冲压的均匀性，增强冲压整　

８　广东交通职业技术学院学报　第１１卷　体效果。　第二，需控制好冲击式压实机的行驶速度和　冲压遍数。冲击式压实机的工作行使速度一般是　先快后慢，这样可以使断裂与稳固混凝土板两方　面都达到较好的效果。前五遍，速度可稍快，以　１２—１５　ｋｍ／ｈ速度行驶，以便尽早获得破碎效　果。随后应适当减速以便更好地将碎块稳固，一　般以９～１２　ｋｍ／ｈ的速度比较合适。对于高填方路　段及行车道，速度应减至７—９　ｋｍ／ｈ，可以通过　增加遍数来获得破碎与稳固的效果。冲压遍数一　般为１５遍左右，具体冲压遍数应由试验段和质量　要求指标来确定。对于含水量较高及原本板块较　碎的路段，应适当减少冲压遍数。当冲压的路段　出现“弹簧”现象时，应当立即停止冲压，防止　彻底破坏路基土原有的强度。　３．３质量控制　目前冲击断裂稳固工艺应用于旧水泥混凝土　路面改造，其质量指标尚无统一的标准和规范。　根据以往的工程实践经验一般采用破碎程度和沉　降量这两个指标来控制质量。　在国道３２５线鹤山段路面大修改善工程中，　质量检测以直接观察和沉降量测量为主要手段，　采用钻芯法及弯沉测量为随机抽查检测方法。质　量控制方法如下：　（１　直接观察旧水泥混凝土板破碎程度时，　应对水泥混凝土板碎块的尺寸进行检查，如果裂　纹不明显，可用水清洗干净再观察。经冲压的水　泥混凝土路面板破碎程度在视觉上应大致呈网状　分布，裂而不碎，破裂碎块的边长尺寸大致为　４０—６０　ｃｍ，３０—５０　ｃｍ的占碎块总量的５７％以　上。大于６０　ｃｍ的不超过碎块总量的２０％。　ｆ２）对旧水泥混凝土板钻芯时，应适当随机　取样，观察裂缝是否贯穿整块水泥混凝土板厚，　保证断裂效果。　（３）沉降量的测量，一般以每５遍为一个检测　单元，最后一个检测单元沉降量　５　ｍｍ时收敛。　（４）进行弯沉值测量，　冲击压实后的路面弯　沉值一般在５０—１６０之间。　弯沉值超过２００的个　别点要作挖除修补处理。　４经济效益　由于冲击断裂稳固技术是将旧水泥混凝土板　体断裂稳固后作为垫层或底基层，不用考虑大量　旧水泥混凝土板碎块运输与废弃等问题，也保持　了旧水泥混凝土面板绝大部分结构强度。节约了　大量的经济费用。如果将水泥混凝土板凿除、清　运、废弃，费用大约要２０—３０元／ｍ　，而采用冲　击式压实机进行断裂稳固费用只有５元／ｍ　左右，　每个台班可断裂稳固水泥混凝土路面８　０００　ｍ　左　右。可见冲击断裂稳固技术是具有相当好的经济　效益的。　５结语　冲击断裂稳固技术应用于旧水泥混凝土路面　改造中，使断裂与稳固可以同步进行，大大提高　了施工效率，能大大缩短工期。采用冲击式压实　机进行冲压，断裂稳固均匀性好，碎块间嵌锁紧　密，保持了旧水泥混凝土路面的绝大部分结构强　度，还能使板下基层及土基进一步被冲击压实，　提高其承载能力。该工艺施工费用低，且不用丢　弃旧水泥混凝土板碎块，既经济又环保。　冲击断裂稳固技术在国道３２５线鹤山段路面　大修改善工程的成功应用再一次体现了这种施工　技术工艺的可行性和优越性，值得推广和应用。　参考文献：　【１］刘荥，刘效尧，黄晓明．水泥混凝土路面改建技术　［Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００６．　［２］邓学均．路基路面工程［Ｍ】．北京：人民交通出版　社，２００１．