浅谈“白改黑”工程中的综合处治

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  摘要:本文笔者结合工作实际,论述了 “白改黑”施工中病害的技术处理,以供参考。
  关键词:“白改黑”工程;病害;处治
  2008年株洲市为争创“全国文明城市”实施了“五改”工程,其中重要的一项就是“白改黑”工程。“白改黑”主要是指对原有的水泥混凝土路面病害进行处理后加铺沥青混凝土结构层(简称“白改黑”),该工程大大提高了株洲市城市道路的承载能力,使道路更加美观、舒适和维修简便。经仔细观测旧水泥混凝土路面病害主要表现为断板、板底脱空、板面裂缝、相邻板之间的灌缝材料老化无法起到防水作用等。而后,由于渗水导致了路基结构层翻浆,继而引起路面的结构性破坏。通过该项工程的实践对如何处理这些病害进行了深入探讨,供交流。
  1 病害及成因分析
  水泥混凝土路面的病害主要有网裂和破碎、筋骨外露、板底脱空、板面断裂等,造成这些病害的主要原因:一是随着社会经济的快速发展,一些早期修建的水泥混凝土路面由于设计时间较早,交通量设计限载吨位小,使原有设计等级无法承受目前交通量;二是受经济利益驱动,城市和公路货载运输车辆严重超载,车辆重载造成大量水泥混凝土路面板断裂;三是部分路面板灌缝材料趋于老化,形成网裂和破碎,筋骨外露;四是地区雨水偏多,水泥混凝土板裂缝进水冲刷造成板底基础脱空,车辆行驶其上导致断板。造成水泥混凝土路面病害主要成因不外乎以上4种,因此,针对上述4种成因,在“白改黑”施工中着重对以下技术指标进行了处治。
  2 综合处治指标控制
  2.1 控制方式和实测弯沉差控制指标
  一般采用旧水泥混凝土板块的单点实测弯沉值和板间实测弯沉差控制。
  (1)板块单点实测弯沉(单位:0.01 mm)控制指标:
  ①单点实测弯沉值Lr≤14,不予处理;
  ②单点实测弯沉值14  ③单点实测弯沉值Lr>40,整块板破碎,处理基层,新浇水泥混凝土板块。
  (2)板间实测弯沉差控制指标:压浆后两相邻板间实测弯沉差控制在0.06 mm以内。
  2.2 综合处治方法
  (1)根据实测弯沉控制指标,综合处治方法一般分为3种。
  ①不予处理,即不做特别处理。
  ②钻孔压浆处理,即灌水泥浆法。
  ③整块板破碎,处理基层,新浇水泥混凝土板块。
  (2)在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土之前应对旧水泥混凝土路面进行检查。
  ①对旧水泥混凝土路面进行调查,分板块逐一编号,逐一检查各种病害情况、实测弯沉,绘制病害平面图。
  ②根据病害情况、实测弯沉值,确定综合处治方法及工程量。
  3 水泥混凝土路面板压浆处理
  3.1 施工方案
  水泥混凝土路面板底压浆是通过压浆泵将胶凝填充材料压入板底脱空处及基层空隙中,形成一薄层强度高、稳定性好、与水泥混凝土板底密贴的结构层,以恢复水泥混凝土板底的正常承托作用;起到加固水泥混凝土面板、维护面板正常使用状态和保障路面使用寿命的稳定作用,使之符合在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土的质量要求。
  3.2 施工工艺
  旧水泥混凝土路面面板板底压浆施工工艺可划分为:脱空位置检测→制浆设备配置→布置注浆孔的钻孔施工→制浆→压浆→养生→封堵效果检测→封孔清场等。
  压浆位置的确定:压浆位置、板块的判别,采用弯沉测试(单点实测弯沉值14  3.3 浆体的材料组成及技术要求
  水泥:普通硅酸盐水泥,32.5级及以上。
  粉煤灰:Ⅱ级及Ⅱ级以上。
  外掺料:高效减水剂、膨胀剂。
  为得到具有高强、早强、大流动性、微膨胀等特点的灌浆浆体材料,应通过试验确定配合比(重量比)。
  3.4 压浆施工工艺
  压浆最基本的设备包括钻孔机、浆体拌和机和压浆泵。
  首先是布孔、钻孔,通常情况下钻3~5孔,距边角40~50 cm,孔的直径略大于灌浆机的喷嘴直径,同时孔应贯穿水泥混凝土板,其深度应穿越稳定的基层垫层,钻入土基的深度不宜过深,一般在10 cm内。钻孔完毕后,用压缩空气将孔中的水泥混凝土碎屑、杂物清除干净,以利于灌浆料在压力泵作用下顺利流入脱空处。
  清孔完毕后,可以进行配料。压浆机事先应清洗并排净水份,根据所需灌注的体积、浆体配合比及施工进度,称取各种材料,将减水剂和早强剂加入水中,将水泥、粉煤灰、膨胀剂倒人灌浆机的搅拌筒中,先进行一定程度的拌和,然后再将已溶有减水剂、早强剂的水加入并不断搅拌,形成均匀浆体,搅拌时间宜在5~10min之间。应确保浆体在配置好后0.5 h内用完,并且在施工过程中进行不停地搅拌。
  灌浆过程中,应先灌注靠近路面两侧的孔,再灌注路面中间的孔,以有利于灌注密实。将压力泵的压力均匀增加到0.8 MPa左右,最大压力控制为1.5 MPa,并停留3~5min。在压浆过程中有气泡、水或清浆冒出时不必堵漏,当发现浆体由其他孔中挤出时,表明已灌满。此时减小压力并将喷嘴提起,使孔中灌满浆体,关闭压力泵,将灌浆机移到下一孔继续进行灌浆。
  灌浆15min后将孔中的浆体抹平即可,不需另外的封堵材料。灌浆后10-12 h内控制交通,压浆板上禁止车辆通行,以利于板下浆体的硬化和强度的增强。
  3.5 压浆质量控制措施
  (1)严格控制材料质量和配合比。
  水泥必须符合强度要求,在材料进场前应做水泥的有关试验,包括安定性、细度、抗压强度、抗折强度、初凝时间、终凝时间等。   粉煤灰应为新近生产的粉煤灰,需对化学成分进行分析。
  水应使用干净、无污染、可饮用水。
  外加剂采用具有经国家权威检测机构检测出据的质检报告和产品质保书或合格证的产品,严禁使用过期、失效、不合要求的外加剂。
  (2)保证浆体的质量。
  浆体应具备良好的流动性,以便在压力不大的情况下浆体能获得较大的扩散半径。在必要时可在浆体中加入适量细砂或黏土形成既经济又能保证工程质量的浆体,提高浆体中的固体含量,减少用水量。
  (3)压浆过程的控制。
  为避免压浆的沉淀,应缩短浆体从搅拌到压入板底时间,在存放或压入过程中进行不间歇搅拌使浆体始终处于运动状态,保证不发生沉淀和离析现象,但时间不应超过初凝时间。
  (4)压浆质量检测。
  ①压浆处理7 d后进行质量检测,质量检测采用落锤式弯沉仪(FWD)进行动态弯沉测定,检测频率为单幅1点/50 m,弯沉代表值符合沥青混凝土加铺要求,单点实测弯沉值Lr≤14。
  ②第一次压浆后经检测弯沉值不符合要求,则需进行第二次压浆,布孔集中在不符合条件的孔位附近,补1—2孔。
  ③每工作日制作灰浆试块一组,7 d抗压强度不得低于3.5 MPa。
  4 板块破碎,处理基层,新浇水泥混凝土
  4.1 破碎板更换施工工艺
  工艺流程为:确定破碎板→旧板破碎→清运→清扫基层→基层处理→浇筑水泥混凝土→养生→检查清场。
  破碎板确定:根据规范,交叉贯穿通底裂缝将板块分割成3块称为破碎,破碎板通过目测确定或弯沉实测确定。
  4.2 原材料及技术要求碎、砾石(粗集料):强度不低于Ⅲ级,石料压碎值不大于28%;洁净无杂质,含泥量不大于1%。
  砂(细集料):要求为坚硬、洁净和无杂质的中、粗砂,砂的细度模数应在2.5—3.3之间,含泥量不大于1%。
  水泥:普通硅酸盐水泥,42.5级及以上。
  水:各种路面工程使用的水。
  外掺剂:质量符合要求。
  4.3 旧水泥混凝土板的破除
  (1)旧水泥混凝土板的破除,采用人工配合空压机作业,不用冲击锤等破碎机械。
  (2)旧水泥混凝土板破除时应注意对基层不造成损坏。
  (3)旧水泥混凝土板破除后,立即清运水泥混凝土废料,并保持施工场地整齐、干净。
  4.4 基层处理
  (1)清运完水泥混凝土废料后,应对基层进行清扫检查。
  (2)基层呈网状开裂,且严重渗水,其面积超过原板面积2/3者,将渗水基层全部挖除后以C15水泥混凝土填充、捣实或者以水泥稳定沙砾压实,并与原基层同高。
  (3)基层局部损坏的,对基层局部损坏部位进行开挖,清理干净后用C15水泥混凝土填充并与原基层同高。
  (4)基层上仅有l条裂缝者,制作由3根纵筋(其长度视裂缝长度而定,间距为20 cm),若干分布筋(长度为50 cm,间距20 cm)绑扎而成的钢筋网,在浇筑时覆盖在裂缝上。
  4.5 水泥混凝土的浇筑(1)基层不处理的,直接浇筑水泥混凝土。
  (2)基层铺钢筋网的,钢筋网下要留有保护层并固定牢固,然后浇筑水泥混凝土。
  (3)基层处理的,待所换基层达到一定强度(抗压10 MPa以上)后,再浇筑面层水泥混凝土。
  (4)无论基层是否处理,浇筑水泥混凝土前基层的强度、平整度、含水量、高程等都必须符合规范要求。
  (5)行车道与超车道之间纵缝内的传力杆钢筋,予以保留或恢复;横缝(胀缝或缩缝)中的拉杆钢筋也予以保留。
  (6)连续换板时,对旧水泥混凝土板留出纵、横缝并进行灌缝。
  4.6 水泥混凝土的养生
  根据现场情况和条件选用适当的方法养生,并经监理工程师同意。
  5 水泥混凝土路面板灌缝处理
  5.1 施工方案
  (1)对宽度<15 mm的裂缝,采用扩缝灌浆。
  (2)对于≥15 mm的严重裂缝采用全深度补块。
  (3)对每块新换板的周边必须进行切缝灌胶。
  5.2灌缝材料要求
  路面灌缝必须符合部颁《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》(JTJ 037.1—2000)中第5.1.10条接缝材料及第7.11条填缝的具体要求,同时应满足《公路水泥混凝土路面接缝材料》(JT/T203—95)的要求。
  5.3 施工工艺
  接缝维修和换板后新板缝切灌工艺流程如下:
  切缝或扩缝→清理→压人背衬带→配料→搅拌→灌胶→清洗工具并清理现场。
  (1)切缝或扩缝。采用混凝土切割机对新换板块周边和相邻两块新板之间进行挂线切缝,对破损的接缝采用混凝土切割机扩缝,深度控制在25~30 mm之间,宽度控制在5 mm左右。
  (2)接缝清理。接缝内部及表面须干燥、干净、无浮灰。灌缝前用钢丝刷将缝的两个侧面刷一遍,然后用高压空气配合油灰刀吹除缝内的浮尘和杂物。
  (3)压入背衬带。为确保密封胶合适的深度和密封胶底部脱黏,须在接缝内压入背衬带。背衬带为PE发泡材料,选用比接缝宽度大20%~40%直径的背衬带。压人背衬带使用专用压轮,压轮的深度即为密封胶的设计深度。压人背衬带以后检查有无漏胶点,深度是否符合要求。水泥混凝土板块端头的背衬带要垂直密封。
  (4)配料。施工采用的产品必须对水泥混凝土具有良好的黏结力,延伸率大,弹性及低温柔性好,耐老化,冷施工,施工方便快捷,可通车时间在8h以内。
  (5)搅拌。双组份材料搅拌均匀是关键,需采用配套的专用工具并由专人进行搅拌,一套料搅拌时间为10~15 min,直至密封胶颜色完全均匀一致。   (6)灌胶。将搅拌好的胶倒入专用装枪漏斗,然后装枪,安上合适的枪头,把胶仔细灌入缝内。灌胶时要掌握挤胶和移枪的速度,使胶在缝内均匀一致,不污染路面。为避免密封胶在天热时凸出路面,密封胶须低于路面2~5 mm。视施工时的气温,冬季低多一点,夏季低少一点。施工枪灌胶的后面由专人修补,把多余的胶去除,修补出现的漏点,然后用比缝略窄一点的竹片在胶面压拉一下使其平整美观,均匀一致。
  (7)清洗工具并清理现场。施工完毕及时清洗工具备用。清洗工具可用汽油等溶剂,并将现场水泥混凝土碎块、旧缝废胶等杂物清出现场。施工枪清洗完毕不要立即装枪头以免黏住。
  6 一般病害处理
  旧水泥混凝土路面的一般病害不需要特别处理,但需进行一般处理。根据《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ 073.1—2001)规定进行一般处理。
  6.1 裂缝维修
  (1)对宽度小于3 mm的轻微裂缝及贯穿全厚的大于3 mm且小于15 mm的中等裂缝,采用扩缝灌浆处理。
  (2)对于宽度大于15 mm的严重裂缝采用全深度补块。
  6.2 板边、板角修补
  (1)对板边宽度小于3mm的轻微裂缝及贯穿全厚的大于3mm且小于15 mm的中等裂缝,采用扩缝灌浆处理。
  (2)对板边宽度大于15 mm的严重裂缝采用全深度补块。
  (3)对板角处理时埋设传力杆浇筑水泥混凝土,基层不良时采用C15水泥混凝土浇筑基层。
  6.3 错台处理
  (1)高差小于等于10 mm的错台,不处理。
  (2)高差大于10 mm的严重错台,采用磨平机磨平、人工凿平或采用沥青混凝土调平。采用沥青混凝土填平前先将填平范围涂刷乳化沥青,再填补沥青混凝土并用小型压路机碾压平整、密实。
  6.4 沉陷处理
  (1)沉陷小于50mm的通过压浆调平,压浆不能调平的凿除后浇筑水泥混凝土调平。
  (2)沉陷大于等于50 mm的凿除后浇筑水泥混凝土调平,基层不良时采用C15水泥混凝土处理。
  6.5拱起、胀起处理
  (1)拱起小于50 mm的通过压浆调平,压浆不能调平的凿除后浇筑水泥混凝土调平。
  (2)拱起大于等于50n皿的凿除后浇筑水泥混凝土进行调平,基层不良时采用C15水泥混凝土处理。
  (3)水泥混凝土路面板的胀起与拱起的处理方法一致。
  6.6 坑洞修补
  对于旧水泥混凝土路面的坑洞,清除洞内杂物,用水泥砂浆或沥青混凝土填充,并平整密实。
  6.7 接缝维修
  (1)纵横向接缝宽度在15 mm以下的采用扩缝灌浆。
  (2)纵横向接缝宽度不小于15 mm时采用全深度补块。
  (3)接缝出现碎裂时,凿除后浇注水泥混凝土,基层不良时采用C15水泥混凝土浇注基层。
  7 结语
  施工过程中应确保公共设施的安全,做好地下管线的保护工作。施工机械以电动类型为主,减少柴油机废气排放,并采用无铅汽油。施工机械排放的废气要符合有关标准,机械要经常检修,防止严重 漏油,避免废气、废油污染环境。禁止机械在运转过程中产生的油污未经过处理就直接排放,或维修施工机械时油污直接排放。施工中的运料车需遮盖。
  对施工中易于引起尘害的细粒要集中堆放,并应予以遮盖或适当洒水,以使施工作业产生的灰尘公害减至最低程度。工程完成之后,对施工范围内进行全面清理,清除施工过程中的建筑垃圾。施工期间,沥青、水泥、油料、化学晶等材料严格堆放,防止暴雨将物料随雨水流入地表及附近水域造成污染。各种临时设施和场地,如堆料场、加工场等距离居民区不小于300 m,而且设于居民区主要风向的下风处。对噪音较大的施工作业工序,尽量安排在白天进行,以便减少夜间噪音。
  株洲市泰山路、黄河路、珠江路、枫溪大道等多条重要道路经“白改黑”工程中的综合处治,通车5年多来,路面情况良好,达到了预期的效果。
  参考文献:
  [1]《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ 073.1—2001)
  [2]《公路水泥混凝土路面接缝材料》(JT/T203—95)
  [3]《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》(JTJ 037.1—2000)
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