旧水泥混凝土微裂式破碎再生技术研究

徐力

摘要 随着社会经济的快速发展，部分早期修建的水泥混凝土道路因车辆荷载不断增加、实际标准轴载累计作用次数超过早期设计值等问题，道路表面与结构内部均产生了不同程度的道路病害。在旧路改造工程中，为提高路面使用性能与道路结构承载力，旧水泥路面处治新技术得到了应用与推广。为此，文章基于对旧水泥混凝土路面常见病害的调查与研究，在实际工程的旧水泥混凝土路面状况调查前提下，规范了微裂式破碎再生技术的施工工艺，并经过工后的质量检测，验证了道路承载力良好，可起到显著提高道路使用性能的作用。

關键词 旧水泥混凝土路面；大中修；微裂式破碎；注浆加固

中图分类号 U416.216文献标识码A文章编号 2096-8949（2023）16-0063-03

0 引言

国省干线公路承担着货物运输的重要任务。在20世纪80—90年代，河南省的大多数普通干线公路都采用耐久性较好的水泥混凝土路面结构。但随着车辆通行需求不断增加，尤其是重载车辆占比增加，其道路行车舒适性差、后期养护成本过高等问题出现，原有道路结构不能满足行车安全性与通行可达性要求，并且日常养护管理困难。因此，水泥混凝土旧路改造技术得以发展、应用与推广[1]。

国内常用的水泥混凝土路面改造技术分为三种类型，包括直接加铺、碎石化处治和微裂式破碎再生（微裂均质化处治）。其中，微裂均质化处治技术是近年来河南省采用较多的一项新技术，具有节省投资、减少资源浪费、工期短、生态环保等优点。该文探究在中原某公路的功能性修复项目中，采用微裂均质化处治技术的施工工艺与应用效果[2]。

1 项目概况

该研究项目是结构性修复项目，设计沿用原有的一级公路技术标准，设计速度80 km/h，全长5.6 km，路基路面宽度维持现状，并采用微裂式再生技术路段为超限检测站区段，全长150 m。

1.1 原路基本情况

（1）建设历史。该项目所在路段以一级公路标准始建于1997年，设计速度80 km/h；于2009年进行维持原设计标准的大修改造，2015年又进行中修养护，2018年对超限检测站区段进行分幅改造，上行路段采用钢纤维混凝土更换原水泥混凝土面板未处理基层，下行路段处理病害基层后铺筑钢筋混凝土面板[3]。

（2）原路结构。原道路结构自上而下为28 cm厚C40钢筋混凝土面层+6 cm砂粒式沥青混凝土基层+30 cm厚水泥稳定碎石底基层+16 cm厚水泥土。

（3）路面横断面情况。表1为路面横断面情况表。

（4）交通量情况。根据2014—2021年交通量调查，并对该路段设计使用年限内交通量预测，该路段设计车道货车和大型客车累计交通量为1.001 528×10⁷辆，属于重交通荷载等级[4]。

1.2 原路面病害情况

（1）路面结构强度。该超限检测站段水泥混凝土面板发生较大面积损坏，根据《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 0731—2001）规定，通过在现场调查的出现裂缝类病害的板块数计算断板率DBL，上行路段断板率DBL为55%，下行路段断板率DBL为15%；结合路面状况评定、原路弯沉检测、钻芯取样状况，可以判定其整体结构强度不足，路面结构强度不能满足使用要求。

（2）弯沉检测。通过现场弯沉检测数据处理可知，原路面结构的设计弯沉值为17.4，得到路面结构强度指数PSSI。该项目大面积连续病害路段弯沉测试及评定结果如下：超限检测站段上行路段的路面弯沉代表为23.1，路面结构强度评定为“中”，部分接缝处板底脱空；下行路段的弯沉代表值10.0，路面结构强度评定为“优”，无接缝处板底脱空病害（单位0.01 mm）。

（3）路况评定。该路段上行MQI平均值67.77，等级为“次”，PQI平均值57.16，等级为“差”；该路段下行MQI平均值69.98，等级为“次”，PQI平均值60.32，等级为“次”。

2 施工流程

水泥混凝土路面微裂处治与加铺施工流程如图1所示。

3 地聚合物注浆技术要求

地聚合物注浆材料是近年来出现的一种新型注浆材料。它是一种体积稳定性好、耐久性能好、绿色环保的新型无机胶凝材料。地聚合物反应后生成的固体材料质密，能够填充脱空、裂纹区域，并能对周围介质进行进一步挤压密实；可快速固化，养生时间短、交通干扰小[5]。

针对基层病害的处理，地聚合物主要是通过注浆工艺对道路结构进行加固。浆液利用裂缝渗透、充填、压密并挤走路面结构层以及结构裂隙的积水和空气，形成浆脉。该工艺改善了基层、路基的压实度、水稳定性，达到延长路面结构寿命、提升路面承载能力的目的[6]。该研究项目的功能性修复养护中，所选取的注浆材料的具体性能指标见表2。

在进行注浆工艺时，应按照如下施工流程：首先在病害部位布孔并钻孔，钻孔完成后，清理孔道后再安放注浆管道，然后将制备好的注浆材料注入道路结构内部，并封堵注浆孔，待养护2～4 h后，对弯沉检测不合格的点位进行补浆，直到道路弯沉值均符合要求，便可开放交通。

4 微裂式破碎再生技术要点

4.1 实施范围

超限站路段水泥混凝土路面主车道。

4.2 养护对策

根据公路养护的相关规范规定，对该路段下行路段采用原面板微裂式夯击，铺应力吸收层，再加铺沥青混凝土的养护对策。

4.3 实施内容

对下行路段直接进行微裂均质化处理，全幅洒布乳化沥青透层，自下而上铺筑：4 cm砂粒式改性沥青应力吸收层（AC-4）+8 cm中粒式改性沥青混凝土（AC-15C）+5 cm细粒式改性沥青混凝土（AC-13C）。

4.4 施工流程

旧水泥混凝土路面的施工改造具体流程如图2所示：

4.5 微裂式破碎施工技术要求

（1）考虑该路段周围的地质因素、边坡稳定性因素的影响，一般以径向加速度小于0.1 g，垂直加速度小于0.2 g或振动速度小于1 cm/s为控制指标；通常取夯击速率5 mm/s为临界值减轻人为影响。

（2）根据试验段确定的最佳施工参数，从中间往两侧破碎施工，硬路肩与土路肩紧挨的横向0.5 m均不应击打。

（3）每个板角均需进行微裂处治，不稳定处均需微裂稳固。

（4）要采用25 t胶轮压路机碾压施工，并在施工前清扫路表碎块，或通车一两天，检测表面凹槽深度、路表弯沉值和弯沉值变异系数等数据评价微裂效果。

（5）效果评定合格后，再次清除表面杂物，然后喷洒乳化沥青，以防雨水等渗入。

（6）特殊路段主要分布在旧水泥混凝土路面破损严重、出现路表沉陷的路段。若旧水泥改造路段某处的局部弯沉值超过设计允许值，应及时采用注浆工艺进行强度均质化处理。

4.6 微裂式破碎效果评定

（1）旧水泥道路的微裂均质化工艺施工质量检验项目应满足表3要求。图3为水泥混凝土路面微裂处治后取芯效果图。

（2）旧水泥路面均质化技术施工质量检验项目应满足表4要求。

5 质量检验

旧水泥混凝土路面改造施工完成后，应按照《公路沥青路面养护技术规范》（JTG5142—2019）《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40—2011）《旧水泥混凝土路面微裂式破碎再生技术规程》（DB41/T 963—2014）及《公路养护工程质量检验评定标准第一册土建工程》（JTG 5220—2020）规范规定进行验收。

超限站区段水泥混凝土路面注浆微裂后弯沉验收合格，具体弯沉检测数据如表5及表6所示。

6 效果评价

与碎石化、打裂压稳等传统处治工艺相比，微裂均质化处治工艺能长期解决加铺层反射裂缝，并且具有施工简便、经济、环保和减少交通扰动等优点。

（1）再生利用。旧水泥面板可就地再生利用，避免“开膛破肚”式挖除重建，实现了旧路基层材料的100%利用，节省了弃渣费用，建设周期短、绿色环保、节约投资。

（2）承载能力强。采用地聚合物注浆加固技术处治旧水泥路面断板、断角、错台等病害，该技术可填充旧水泥面板底部的脱空区域，提高道路结构的承载能力并使其均质化。

（3）耐久性高。对水泥面板表面进行微裂再生处治，表面完整，承载力损失小，使刚性的水泥路面转型为“刚柔相济”的抗裂新基层，从而达到提高沥青路面耐久、长寿命的目的。

（4）社会效益。微裂施工不产生灰尘，振动影响小，节能环保，对交通影响小；而且阴雨天气不影响施工进度及质量。

因该技术目前仍处于发展阶段，检测验收指标还不够完善，在重载交通道路上的应用效果还有待观察。

7 结语

从水泥混凝土路面微裂式再生技术在该项目及其他地市的应用效果来看，与碎石化、打裂压稳等传统的“白改黑”技术相比，微裂均質化技术具有节省成本、缩短工期、生态环保等优势，在旧路改造工程领域内有着广阔的应用前景。

参考文献

[1]何超， 邓斌. 旧水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝成因及防范措施[J]. 城市道桥与防洪， 2019（9）： 62-64+10.

[2]荣国涛. 旧水泥混凝土路面沥青加铺层施工前病害一般处理方法[J]. 民营科技， 2017（10）： 198-199.

[3]卢军源， 袁野真. 旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力参数化分析[J]. 公路交通科技（应用技术版）， 2017（7）： 211-212.

[4]宋丽霞， 伍晓华， 宋利军. 基于应力吸收层的旧水泥混凝土路面沥青加铺层材料研究[J]. 公路工程， 2017（3）： 286-291.

[5]游元德. 旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层施工技术探索[J]. 四川水泥， 2018（12）： 113.

[6]程晓鸿. 旧水泥混凝土路面加铺沥青面层技术施工质量控制分析[J]. 四川水泥， 2018（10）： 99-101.