冲压技术在水泥混凝土旧路改建中的应用研究.doc

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60kmh，设计荷载标准取公路一级。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+599.60K55+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 制定前期交通部分封闭方案及施工关键期的全封闭方案；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；可以实施的路段要提前进行排水设施的设置和完善；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+860K43+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+140K41+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1012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1316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0.3m0.5m及0.5m0.75m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