冲压技术在水泥混凝土旧路改建中的应用研究.docx

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冲压技术在水泥混凝土旧路改建中的应用研究

冲压技术在水泥混凝土旧路改建中的应用研究

　　摘要：

近年来，冲击压实技术在水泥旧路改造中逐渐得到广泛应用，但尚无正式规范性文件用于指导施工。

因此，文章结合实际工程，对试验测试数据进行分析总结，提出了冲压技术应用的一些结论，以期能为相关标准、规范性文件的制定提供有价值的参考。

　　关键词：

冲击压实；水泥混凝土路面；冲压效果

　　水泥混凝土路面作为一种常用路面结构有诸多优点，如承载能力强、弯拉强度高、疲劳寿命长、材料来源广泛、建成初期养护管理费用较低等。

但这些优点在我国目前的交通状况下，却因为这种路面结构形式对重载超载的高度敏感而不再成立，使用寿命急剧缩短，养护费用增长快速，当水泥混凝土路面出现病害后，往往迅速发展，在短短两三年内病害成倍增长，使整个路段的使用性能很快不能满足行车要求。

且因水泥混凝土路面修复难度大、耗费时间长、效果难以保证，使水泥混凝土路面出现病害后，成为公路养护部门的沉重负担。

　　近年来，冲击压实技术在旧水泥混凝土路面改造工程中逐渐得到广泛应用。

该项技术通过采用冲压机械冲击压实旧水泥路面板，能有效减少和缓解反射裂缝，且能够形成嵌锁稳固的新路面底基层，为加铺层提供均匀稳定的支撑体系。

但目前尚无相关正式标准、规范性文件对该工艺作出全面的规定，很多方面限于施工经验。

本文结合实际工程，对测试数据进行分析总结，以期能为相关标准、规范性文件的制定提供有价值的参考。

　　1　工程概况

　　某路线全长65.48km，设计公路等级为二级公路，设计速度为60km／h，设计荷载标准取公路一Ⅱ级。

土质调查情况为：

硬塑高液限黏土及硬塑低液限黏土。

旧路面包括沥青路面和水泥混凝土路面两种。

此方案主要针对旧水泥混凝土路面相关路段。

其中：

K34+599.60～K55+518.00为连续的旧水泥混凝土路面：

其他为不连续的穿越集镇水泥路，路况相对较好。

　　根据前期冲碾施工及现场调查情况可知，该试验段存在以下特点：

旧路面高出地下水位高度有限，基层、土基含水量较高；原路面冲压过程，5遍以下冲压开始出现板块局部碎裂的情况，且沉降量出现反复；加宽部分路基堆填土方高度大；原有排水设施状况差，新建排水设施尚未开始，局部路段侧向边沟内积水严重。

　　后续施工中面对的主要问题有：

冲碾后采用何种封层；冲压的沉降量、回弹弯沉可能与设计预期不符，加铺路面结构的厚度需重新调整，应遵循什么原则；目前施工指南以前后两次冲碾沉降小于5mm为冲碾最终的控制指标，是否能以弯沉和表面裂纹作为确定冲击次数的指标。

　　2　施工与检测方案

　　2.1方案实施基本原则

　　基于本试验段冲碾基本情况，确定本方案实施基本原则如下：

（1）分段原则。

根据现场施工情况，各路段在相同冲碾遍数表现出明显不同的效果，这说明各路段在原路面状况上存在很大差异。

因此需对整个路段的冲碾进行详细分段。

（2）动态原则。

因原路面状况差异较大，很难在事先确定具体施工方案（如冲碾遍数等），需要进行冲碾过程中的动态跟踪检测，为停止施工及后续的分段路面设计提供基础参数。

　　2.2总体方案

　　①制定前期交通部分封闭方案及施工关键期的全封闭方案；②处理堆填土方，避免水份在旧路面侧面集聚，进一步增大旧路面基层、土基含水量；③可以实施的路段要提前进行排水设施的设置和完善；④冲碾施工过程。

具体实施步骤为：

进行检验性碾压，检测后进行分段；明确各分段的冲碾过程中检测方案及冲碾停止控制标准；分段施工，现场检测，及时处理检测数据，并根据结果判断是否进行下一步冲碾；冲碾结束后，进行更详细的检测。

采集设计基础数据；分段设计加铺路面结构；实施后续施工。

　　2.3各工序的方法、标准

　　冲碾前检测位置的确定。

检测位置的确定主要为取芯及含水量测试服务，根据破损及地下水位情况选取代表性位置若干。

冲碾前检测。

冲碾前检测除去取芯和含水量检测外，还应包括高程、回弹弯沉检测。

检验性碾压（小于5遍）中检测。

在检验性碾压过程中，需进行跟踪检测，检测内容主要包括高程、表观状况、回弹弯沉。

分段，初定各段方案。

以回弹弯沉为主要指标，以沉降量为辅，进行试验段的分段。

以沉降量为指标确定施工预案。

继续冲碾路段的施工中检测。

在检验性冲碾后，对于符合沉降变化规律且回弹弯沉未达到停止冲碾标准的区段，需进行进一步冲碾，且需进一步检测。

对高程、表观状况按2遍冲碾，进行跟踪检测，并及时处理数据，判断沉降量是否收敛，不收敛且不出现异常的情况下（出现突然增大甚至波动），才能继续进行冲碾。

回弹弯沉则在出现异常或沉降量收敛时才需要进行一次检测。

冲碾结束判断标准。

按沉降量是否收敛、表观状况作为施工中的控制标准，而将回弹弯沉的偏差作为最终结束判定指标。

冲碾施工结束后的检测。

除回弹弯沉外，还需采集含水量数据，明确各段旧路冲碾后状态。

为设计提供参考。

依据冲碾后基层与土基含水量、回弹弯沉代表值确定各分段的设计方案。

　　2：

4施工过程中特殊情况的处置

　　在冲碾过程中，旧水泥混凝土路面可能出现的严重病害有唧泥、局部破碎严重等情况，冲碾结束后需采取相应处置方法。

如移除碎块，清除软弱层、细小碎屑，回填水稳等。

　　3　试验检测数据分析研究

　　3.1试验检测数据

　　该公路选取两个试验段为：

K41+140-K41+500，K42+860～K43+060，长度分别为360m和200m。

其中前一段落属于整个路段中整体状况相对较好的区段，后一段落属状况相对较差区段。

对以上两个冲压试验段均进行了12遍冲压后进行检测，其数据变化情况如下：

（1）表观状况（K41+140～K41+500段）：

现场冲压后表观状态照片见图1。

（2）沉降量变化情况见图2、图3。

　　（3）弯沉变化情况见图4、图5。

　　（4）回弹模量变化情况。

在两个试验段内分布了6个回弹模量测试点，这些点的测试是在旧路基素土层顶冲压后测得。

冲压12遍后，在邻近位置进行了测试，对比情况图见图6。

　　（5）含水量变化情况。

含水量变化情况在冲压前、5遍后冲压前和冲压10遍后测试，比较情况如下见图7。

　　3.212遍冲压后数据分析总结

（1）表观状况：

冲压12遍后，板块表面裂缝主要为纵向裂缝，裂缝间距约30cm左右，纵缝处是破碎过程中的薄弱位置，在此处出现了明显的上层混凝土碎裂，还有一些横缝处也出现了类似的情况，表明这些位置的下卧层强度较低。

（2）含水量：

在冲压12遍后，含水量并没有显著的变化，表明冲压过程中未发生毛细水上升、路基整体含水量增大的现象，这表明12遍冲压后，仍不存在由此原因导致的路基整体失稳问题，通过现场测试人员描述，局部位置存在板块整体向路肩位置移动的趋势，这可能因为路基靠近路肩位置附近强度更弱。

　　（3）沉降量：

原来状况较好区段在冲压10遍之后，在10～12遍之间趋于收敛，而原来状况较差区段沉降量仍未出现收敛趋势。

　　（4）回弹弯沉数据：

路况较差的区段在冲压7遍以后，变异系数减小，而原来状况较好的区段在冲压5遍时变异系数较小。

　　（5）同弹模量：

由素土顶面冲压前后的回弹模量比较可知。

因冲压前后测试位置稍有变化，有一点的回弹模量有较大降低，其他点的回弹模量均有一定程度提高，最高增大28.9％，最小增大7.2％，平均增加18.7％，表明冲压过程后半段，在板块破碎后，对旧路基、基层的压密效果明显。

　　3.313-16遍冲压效果分析研究13～16遍冲压是为了研究冲压在已破碎板块，且对旧路基、基层有一定补充压实效果后，进一步增加冲压遍数能否进一步提高压实度。

最后四遍冲压主要进行的测试项目包括：

沉降量、回弹弯沉与压实度等。

　　压实度：

根据12遍后和16遍后的压实度检测数据（12遍后有效数据4个，16遍时9个，主要是0.3m～0.5m及0.5m～0.75m范围取样的点）比较，在13-16遍冲压过程中，旧基层、路基的压实状况变差。

　　沉降：

根据沉降检测结果，K41+330、K41+360在14遍冲压后和16遍冲压后的沉降量较大，有10cm左右。

表明该位置有可能失稳，后续要采用加固措施处理。

　　回弹弯沉：

根据14遍和16遍后的回弹弯沉检测数据，与前面的回弹弯沉比较，变异系数增大。

因此原结论仍成立。

　　4　结论

（1）数据分析表明：

按照板块破碎完成（表观状况），回弹弯沉变异系数也较小的标准考虑，施工冲碾次数可按较好路段可取冲压7-8遍，较差路段5～6遍，此阶段主要完成板块破碎。

这种工程状况下冲压次数是否合理尚需经过试验段长期观测结果来进一步验证。

（2）通过增加冲压遍数补充压实旧路基、基层的效果不明显。

　　（3）冲压过程中形成的局部碎裂严重、出现“弹簧”等位置必须进行清理、开挖、回填处理。