水泥混凝土路面破碎板更换技术浅谈
摘要:文章以广西桂柳高速公路为例,分析水泥混凝土板破碎的原因,并介绍了水泥混凝土破碎板更换技术措施。

关键词:水泥混凝土路面破碎板更换技术
广西桂柳高速公路自1997年5月建成通车,该条路全部采用刚性大、整体性强的水泥混凝土路面,路面采用24—26cm厚水泥混凝土面层,18—22cm级配碎石底基层。

通车运营过程中,水泥混凝土路面相继出现了不同程度的唧泥、错台、断角和断板等早期病害,破碎板也显现快速发展的态势。

合理地对水泥混凝土破碎板进行更换,对避免破碎板更换后出现断裂、延长水泥混凝土路面寿命具有现实的重要意义。

1、水泥混凝土板破碎的原因
水泥混凝土路面局部板在建成通车后短时间破碎,不是在设计期内(30年)水泥混凝土路面疲劳损坏问题,而主要是在车载作用下强度破坏问题。

水泥混凝土路面在建成通车阶段破碎,归结起来有如有几个原因:
1.1路基下沉变形
蕊板桩处理的软期路段、高填方、填挖交界处、半填半挖中段、“三背”填土路段和施工质量存在问题的其它路段,在使用过程中,或多或少产生了下沉变形,据调查统计,路基相对下沉量最大曾有26.5cm。

1.2路面结构层
水泥混凝土路面采用18—22cm级配碎石底基层、18—20cm粉煤灰石灰二灰基层、24—26cm混凝土面层,整体结构层偏薄。

二灰基层抗冲刷能力差,水稳性差,容易造成混凝土板底脱空。

基层、底基层强度不稳定,雨水浸入基层或底基层后,基层或底基层强度减弱。

1.3超载汽车作用因素
据2008年—2009年治超数据不完全统计,超载车约占7%。

按照《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2002)水泥混凝土路面结构设计理论,标准轴载的作用次数与汽车轴重的16次方成正比,可知超载汽车对水泥混凝土路面有加速损坏的作用。

2、水泥混凝土破碎板更换技术措施
水泥混凝土破碎板更换,必须充分考虑水泥混凝土板破碎成因,通达加固路
基、增强底基层和基层强度、提高面层承载力等途径解决。

水泥混凝土路面破碎板更换,应根据实际情况,选择如下技术措施:
2.1路基基层压浆
路基压浆主要目的是通过压注化学水泥浆体,改善路基土的力学性能,避免路基下沉变形过大。

在路面相对下沉变形量为20m拉线凹陷量大于5cm的路段的路基,应在破碎板更换前对路基进行压浆,压浆深度3—5m,压入水泥化学浆体为土体的5—8%。

若破碎板附近的路面板错台量大、唧泥严重、板底脱空明显,则要在换板前对破碎板及其附近的路面板的底基层和基层进行压浆,压浆深度为40—70cm。

2.2基层封油
基层封油主要是防止雨水渗入二灰基层,浸泡冲刷基层,降低基层的强度,减少唧泥产生,养活混凝土路面板错台。

水泥混凝土路面破碎板凿除后,应在干燥时及时在二灰基层面喷洒1cm沥青封油层。

2.3板底钢筋网设置
混凝土路面板板底设置钢筋网,一是防止二来基层网裂对路面板的反射影响,二是为了提高混凝土板的承载能力。

对于厚度为24cm、抗折强度为5Mpa的混凝土路面板,按照钢筋混凝土计算理论,设置板底钢筋网,混凝土路面板的抗折应力增加量大,路面承载力有很大提高。

用抗折应力增加量/混凝土抗折强度表示混凝土路面在设置钢筋后承载力提高量。

对配量不同的钢筋网,路面板抗折应力增加量、承载力提高量见表一。

从表一可以看出,混凝土板底设置钢筋网,可以大幅度提高混凝土板的承载力。

钢筋网的配置量,应根据路基基层下沉量、基层操作程度及公路越载车辆状况确定,一般按ф8@150—ф10@100双向配筋设置。

2.4板体钢筋连结
板体钢筋连结主要是加强新板与旧板的联系,提高新板的传力性能。

破碎板更换连结钢筋主要包括拉杆和传力杆。

拉杆一般可利用原来的拉杆,如路线方向横向更换不少于2块板时,则要在两新板间增设拉杆,拉杆一般设为ф14@100,长度为800mm。

纵向传力,可选用设置传力杆或钢筋笼方法。

新旧板间的传力杆,按规范要求设置,但是在旧板打孔设置传力杆存在一定难度。

在靠近旧板的新板两端设置钢筋笼,可以改善新板两端的受力性能。

钢筋笼主筋沿板的横向设置,配4ф14箍筋,分布筋为ф10@200。

2.5混凝土外加剂添加
混凝土添加剂的主要的是减水剂,减水剂的作用是促使混凝土早期强度增长,
在短时间内(1—3天)达到混凝土的设计强度,及早开放交通。

减水剂一般选择以芳香族萘磺酸盐系列或三聚氰胺系列的树脂减水剂,减水剂的添加量要进行试配,一般占水泥的0.8%—2.5%之音。

2.6混凝土的浇筑和养护
混凝土浇筑及养护是确保混凝土达到设计指标的重要环节。

选择合格的水泥、砂及碎石,严格按照混凝土施工配合比投料,彩强制式搅拌机或楼搅和。

混凝土养护可选用喷洒专用养护剂或表面覆盖麻袋、砂子后浇水养护方式。

3、破碎板换板工程实例
广西桂柳高速公路在养护过程中,曾对水泥混凝土路面破碎板进行更换。

2003年—2005年,水泥混凝土路面破碎板采用板底设置钢筋网ф8@150—ф10@100、自落式现场搅拌混凝土方法更换,共更换194块混凝土板;2006年—2007年,路面破碎板采用设置1cm沥青封油导,板端设钢筋笼,强制式现场搅拌混凝土方法更换,两年共更换432块破碎板;2008年采用沥青封层1cm,设置钢筋笼,商品运输混凝土浇筑后基层、底基层压浆方法进行更换,2008年共更换415块破碎板。

此三种更换方法,根据其主要的技术措施,我们分别简称为钢筋网更换法、沥青钢筋笼更换法和钢筋笼压浆法(以下同)。

2009年3月,对历年更换的破碎板的断板进行调查统计,调查统计结果见表二。

从调查统计结果来看出:
(1)钢筋网更换法的断板率较少,仅为 5.67%,更换后的新板使用时间最长;2003年—2005年更换破碎板再断板的11块板的位置的路基,都有明显下沉现象,换板再断板,主要不是由于没有对路基进行加固、路基下沉所导致的。

(2)沥青钢筋笼更换法、钢筋笼压浆法断板率较大,分别为22.45%和29.88%,而且新换板使用年限过短。

(3)从理论上分析(见2.3)和历年的破碎板换板实践来看,设置钢筋网可以大大提高混凝土路面板承载力,改善路面板受力性能,延长路面板使用寿命,是效果明显破碎板更换有效的技术措施。

(4)路基不稳定,下沉变形量过大,必须要对路基进行加固处理,才能有效防止破碎板更换后不再断裂。

4、结论
水泥混凝土路面破碎板更换,应要准确把握破碎板的主要成因,通过提高破碎板更换处的持力结构层(路基、底基层和基层)和更换的新板自身的承载力两个主要途径,综合采用路基基层压浆、基层封油防水、设置板底钢筋网、设置板体连结筋、添加外加剂、混凝土浇筑和养护施工技术措施。

特别强调的是,在板底设
置钢筋网是水泥混凝土路面破碎板更换有的技术措施。