冲击压实技术在旧混凝土路面重建中的应用实践

1、冲击压实技术在旧混凝土路面重建中的应用实践占小勇沈慧（上饶市公路管理局 上饶334000）摘 要：针对现有损坏严重的旧混凝土路面现状，根据在320国道旧混凝土路面重建中应用冲击压实技术试验路段实践所取得的较为成功的施工经验，对冲击压实技术的施工经验进行了总结。旨在探索旧混凝土路面重建经济可行的施工技术，为今后类似工程施工提供参考。关键词：道路工程；冲击压实；旧混凝土路面；沥青水稳加铺层；重建施工技术0前言水泥混凝土路面以其强度高、耐久性好而在公 路施工中大量使用。但随着交通量的增长和重载车 辆的日益增多，道路的破坏也日益加剧，对旧混凝 土路面进行技术改善和重建，是我们面临的又一重 大课题。旧混

2、凝土路面的重建，关键是稳固松动及 破碎板块、防止裂缝反射、解决板下滞水等问题。 为此，结合上饶市境内320国道混凝土路面损坏严重的实际情况，选取具代表性的水泥混凝土路面 15.868km ,利用冲击压实技术，对旧混凝土路面进行 冲击断裂压实、稳固旧混凝土板作为新垫层，加铺水 稳基层及沥青碎石面层的施工技术方案进行重建。 1重建路段概况本次重建工程为 320国道K576+800-K592+748 路段，计15.868km。此段320国道于1996年12月 建成通车，路基宽12m,路面宽9m,混凝土路肩尺寸为1.5m X 5.5m，混凝土路面板块尺寸为 4.5m X 5.5m，路面结构层为：20c

3、m厚天然砂砾或石灰碴垫 层+15cm厚砂砾或山砂水稳基层+23cm厚混凝土面层，路基填土大部分为红砂岩和砂性土混合料。沿 线有小桥165m/4座。2002年（梨温高速公路通车 前）年平均交通量 11678辆/日，由于交通量大、超 载车多，导致路面急剧损坏；梨温高速公路通车后，由于此段路已经损坏严重，2003年平均交通量仅为1861辆/日。重建施工（2004年3月20日开工，2004 年7月20日竣工）前，此路段混凝土路面损坏情况 调查情况详见表 1。表1混凝土路面损坏情况调查表项目桩长度(kn)严重下 沉破损 板块）一般 损坏 板（块）脱空 松动 板块）路肩 损坏 （块）坏板 数量 （块）总板

4、 数（块坏板率（备注K576+88(K592+748-8681442191288115224235571174.15路肩 未计2冲击压实机械收稿日期：2005-03-12本工程选用YCT20型5边形冲击压实机，其主要性能参数见表 2:表2型号整机质量静态势能压实宽度工作速度有效压 实深度压实影 响深度YCT2015.5t20KJ2*1000mm10-15km/h0.8m4.0m3冲击压实技术机理利用冲击压实机行驶作业中冲压轮滚动时产生的冲击动能（瞬间冲击能量达到250t-300t ），冲击断裂、破碎旧混凝土板，通过压实轮非圆曲线对旧 混凝土面板的揉压一碾压一冲击断裂的反复冲压综 合作用，使旧混

5、凝土板断裂成40cm-60cm的碎块。这种人为断裂混凝土碎块之间的交错裂缝具有一定 的嵌锁咬合作用，这种作用能消除板块间的竖向位 移，将旧板稳固在路基上，使旧板保持一定的整体 性，并能充分利用旧板的部分残余强度；同时，这 种破裂会形成一定的沉降，对基层具有很好的压实 作用，使旧混凝土板块与基层之间的脱空得到填补、 密贴。断裂稳固后的旧混凝土板块可作为新路的垫 层，而且，其整体性强度一般优于新路垫层。4冲击压实施工质量控制4.1冲击压实混凝土路面范围冲击压实本次工程施工只对旧混凝土路面板冲击压实，而没有对混凝土路肩冲压，这主要是 考虑冲压混凝土路面的同时其冲击力也会对混凝土 路肩造成一定程度的断

6、裂，其次是考虑到路肩不是 主行车道的原因。同时冲压混凝土路面双幅同时冲压，以免半幅施工时，冲压振动会对另半幅已铺基层造成振 动破坏，易导致已铺基层松散、强度下降。避让 对本路段范围内的中小桥（均为梁板 桥），为避免冲压时冲击力对其产生破坏，施工时应予避让，一般应在桥两头预留4-6板不予冲压。4.2冲击压实质量控制施工质量控制关键是板块破碎状况、尺寸，板 块沉降量，同时应辅以路基压实度、回弹弯沉检测 等方法控制压实效果，其关系见表 3。表3冲压遍数与破碎状况、断裂尺寸、沉降量关系、遍数 项目5遍6-10 遍11-20 遍21-32 遍备注破碎状况出现轻微 纵、横向裂 逢,部分板 块少量裂 缝贯穿

7、纵、横向裂缝 增多，出现斜 向裂缝，贯穿裂缝增加纵、横、斜向 裂缝加宽、 增多，旧板 间形成错台纵、横、斜向裂 缝加剧部分 缝缘粉碎碎 板间嵌锁咬 合重车通过 无明显松动感目击 观察断裂 尺寸纵横向裂缝长60cm100c，裂板尺寸较大贯穿裂缝间距 80cm150cm横向裂逢 间距变小纵、横、斜 向裂缝交错成 40cm-90c缝宽1mm-5r 成 40cm-60cr m交错网裂叫察测量沉 降 量无明显 沉降平均沉降1.26cm，少量板块 沉降不明显平均沉降35cn原 板下脱空处 沉降明显，极值达21cm平均沉降量达3.25cm沉降极值达26cr高程检测50m横向1 3点421断裂板块尺寸控制根据

8、施工情况观察，冲压机以7km/h-12km/h行驶作业，冲压顺序应从混凝 土板两边向中间依次进行，冲压尺寸以板块断裂成 40cm-60cm碎块并交错咬合成稳固整体为准。碎板尺 寸不宜过小，过小易导致碎板失去相对整体性难以稳 固；也不宜过大，过大难以达到断裂稳固的目的。冲压遍数冲压遍数主要以断裂破碎板尺寸状况、沉降量控制，一般应控制在20-32遍（1个来回为1遍）。冲压遍数过多易造成混凝土板断裂尺 寸过小，甚至导致断裂板裂缝边缘出现大量粉碎性 破碎，320国道K587+500前后施工现场曾岀现许多 缝缘破碎现象。沉降量控制冲压沉降量主要取决于原路基密实度及路基、基层材料类型和冲压遍数等。从现 场

9、高程检测情况看，由于路基填土为红砂岩及砂性 土以及原路交通量大、超重车多，混凝土路面损坏 严重，板下普遍存在脱空现象。因此，冲压沉降量 较大，冲压20-30遍后，平均沉降量为 3.25cm，部 分高填方或板下脱空严重路段，沉降量极植达 21cm-26cm。这说明冲压作用使原路面基层和路基得 到了有效压实，提高了其承载力。弯沉检测情况见表 4表4弯沉检测项目旧混凝土路面 弯沉值冲压后 弯沉值水稳基层 弯沉值沥青面层 弯沉值代表弯沉值（0.01mm差异较大，无 实际参考价值51.722.6624.79从弯沉检测情况看，断裂稳固后旧路面代表弯沉值1=51.7（ 0.01mm），可以满足重建路面底基层

10、的质量要求。压实度指标原路面基层为水稳砂砾结构，冲压（20-30遍）结束后，采用环刀法检测15处板下基层压实度，压实度均值为K=96.9。数据表明满足重建路面底基层压实度95%以上的质量要求。5冲击压实施工方案及注意事项5.1准备工作调查 对沿线路面、桥涵、构造物进行全面 调查，对不宜冲压的构造物路段作好明显标识。防雨 备好防水雨布等。如遇雨天，应及时 对已冲压断裂路段遮盖雨布，以防雨水渗入板底。桥涵路段处理对石拱桥及跨径小于5m涵洞，直接铺筑水稳基层和沥青面层，并对人行道、 护栏进行抬高处理；对跨径大于5m的梁（板）桥，桥两头应各预留 6块板不予冲压，在修复原桥面铺 装后直接在桥面上铺筑沥青

11、面层，并对桥头6块板清除后用水稳基层进行高差调整接顺，以尽量减小 碎坡避免桥头跳车。冲击压实施工冲压前后均应全过程测量高程，其目的一是测量沉降量，二是因旧路面冲压断 裂后其纵向高程、横坡度均会受到影响，必须测量 高程，以利水稳基层放样调整。冲击压实后旧混凝土路面调平经冲压后，旧混凝土路面局部由于沉降量过大及路拱变形，可 用1cm-3cm碎石材料掺配适量黄土、石灰等材料进 行调平。从施工现场看，经洒水碾压后，调平层结 板情况良好，弯沉检测也可满足要求。冲压顺序及冲压速度控制在施工中应从路面外侧向中间依次进行冲压，冲压速度在前 5-10遍应选择较慢速度（7km/h -10km/h ）冲压；以后可选

12、 择9km/h -12km/h 速度冲压。特殊路段处理在冲压中，如发现局部路段岀现“弹簧”现象，应作特殊检查，并挖除混凝土板及 基层甚至底基层，用碎石回填并分层压（夯）实。防水渗入旧混凝土路面冲击压实稳固后，应及时铺筑水稳基层并下封，以防雨水渗入旧混凝 土板下。铺筑面层及其它工作 铺筑沥青面层后，及 时对沿线施工损坏的 100m桩、km桩进行重新埋设， 完善路肩水沟墙并培路肩。6重建路段竣工通车后情况该重建工程于 2004年3月20日开工，2004年 7月20日完成沥青面层施工。经过将近半年的通车（目前交通量折算数为 5497辆/日），该重建路段沥 青面层除少量收缩裂缝外并没有发现任何病害，路

13、 况良好，能满足二级路面行车要求。7经济成本分析结合近4年在320国道上进行的旧混凝土路面 重建情况（笔者均参与了现场施工管理），从不同重建技术方案经济成本情况来看，在工程经费紧张的 情况下，冲击压实重建方案较为经济可行，工艺相 对较简单，施工进度快，不中断交通，改建后路况 良好，能满足重交通量作用下的行车安全、畅通、 舒适的要求。改建前，由于路面损坏严重，2004年1月-3月日平均交通量仅为2161辆/日，改建后通行车辆明显增多，2004年9月-10月日平均交通量 为5497辆/日。可见该重建工程具有显著的经济效 益和较好的社会效益，经济成本分析见表5。表5经济成本比较施工 方案 序号施工方

14、案（均为320国道 路段，新路面宽12cm经济成本指标每m2造价每km造价1修复损坏旧混凝土板，进行接缝 处理，加铺23cm厚混凝土面层85.21 元/m 102 25 万元/km2修复损坏旧混凝土板，进行 接缝处理加铺20cm厚钢纤维 混凝土加铺层91.25 元/m 109 50 万元/km3去除混凝土面板，设置5cm 厚贫混凝土，10cm厚开级配 碎石水稳排水基层，加铺20cm 厚钢纤维混凝土板112.34 元/m2134 81 万元/km4修复损坏旧混凝土板，挖除 路肩及路肩基层，铺设排水 基层,进行接缝处理后加铺23cm厚混凝土面层101.45 元/mi1.21.74 万元/km5冲击

15、压实技术方案，冲压后 铺筑20cm厚水稳砂砾基层， 加铺5.0cm厚沥青砂石面层60.15 元/m72 18万元/km8体会与思考8.1有显著的效益在工程经费紧张、不中断交通的情况下，冲击 压实稳固旧混凝土板重建技术相对而言具有施工工 艺比较简单、施工工期短、不中断交通、造价较低 等优势，改建后路面较好，能满足重交通的行车要 求，具有显著的经济效益和较好的社会效益。8.2减少环境污染无须清除原混凝土路面板，不会因废弃大量破 碎混凝土板造成对环境的污染。8.3施工速度快施工速度快，工期短。320国道15.868km实际冲压台班仅为25台班，从准备工作到沥青面层施工 完成仅用4个月时间。8.4重建质量好采用冲压技术，既稳固了混凝土面板，又压实 了基层和路基，切实有效地解决了板底脱空这一难 题，同时也把混凝土面层和基层嵌锁成为紧密坚实 的底基层，有效地减少和缓和了反射裂缝。8.5无统一技术规范冲击压实重建技术需对原混凝土板状态进行详 尽的检测和评定，但目前国内尚无成熟的成功经验， 也无统一技术规范标准，实际施工中很难切实控制 冲击压实程度，也难以用理论数据准确表述，只能 参考有限的资料边实践边探索