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摘要：冲击压实技术在国内旧水泥混凝土路面修复改造中的应用越来越广泛，本文介绍了冲击压实技术的原理，并结合云浮市云安区Y695线云港大道路面改造工程，简单阐述了冲击压实破裂稳固旧水泥混凝土路面的施工质量控制，为相关工程积累经验。
关键字：冲击压实；沉降量；旧水泥混凝土路面；改造
1 项目概况
云浮市云安区Y695线云港大道（桩号K0+000～K4+540），全长4.54公里，位于云安县六都镇，该段公路2004年建成为路基宽26.5米，水泥路面宽15米，双向四车道的二级公路。该路段自建成通车以来，一直未进行过路面大修。随着经济发展，近年来，云安区Y695线云港大道路段随着使用期的增长以及重载车多等原因，水泥路面出现了众多断板、裂缝、沉陷、错台等严重病害，严重降低了道路通行能力和服务水平，与沿线经济发展不适应，急需对路面进行维修改造。
本项目K0+000~K0+540短板率为73.30%，K0+605~K1+000短板率为45.76%，K1+000~K1+500短板率为61.03%，K2+500~K3+000短板率为45.55%，全线水泥路面短板率为45.04%，评价等级为差，旧混凝土路面破损严重，对旧混凝土路面进行大面积换板、灌浆等修复手段无法满足未来行车荷载的要求。大面积修复后再铺筑加铺层也不是一种经济有效的技术措施。因此，维修改造方案考虑对旧混凝土路面进行破碎（压裂）和压实稳定处理，用于作为新加铺面层的底基层，其上再加铺基层、面层。这样既可以减少大量废料对环境的不利影响，又可以保留旧路面一定程度的结构完整性，以便利用其剩余强度，通过对比最终确定的改造方案结构从上至下依次为：面层为厚度28cm的水泥混凝土路面，表处封采用层热沥青，透层油采用乳化沥青，基层为18cm的水泥稳定级配碎石，底基层为25cm的冲击压裂旧板。
2 研究现状
绿色环保可持续发展的理念是发展循环经济是必然选择，冲击压实技术就是采用冲击压实机将旧水泥混凝土路面板破碎并压实，使之作为新路面结构的底基层，旧路面板经过破碎和压实过程会形成嵌锁结构，该嵌锁结构能够有效发挥旧混凝土板的参与承载能力，而且破碎压实过程中会对旧水泥混凝土板底基层和土基起到补压作用，为新铺的结构层提供良好的支承面，因此该技术成为很多学者的研究热点，主要是研究其加固机理、冲击碾压效果和数值模拟等。
很多学者将冲击压实技术利用在实际项目中：张桓靖[1]结合国道324线鹤山段路面大修工程介绍了冲击压裂稳固技术的质量控制方法。李晓华[2]采用 ANSYS 软件，结合省道 S249 线坪乳公路改造工程建立旧水泥混泥土路面有限元模型，对旧路面板、旧基层和路基以及加铺层进行计算分析。畅良辰[3]提到G108 河津市过境段大修工程使用了该技术取得了较好的成效。王涛[4]在文章中提到307国道石家庄至山西段的路面改造中利用了该技术，通车至今使用情况良好。
通过在冲击压实旧水泥混凝土路面上加铺基层和沥青面层，可以有效地改善道路的使用品质，延长路面的使用寿命，并且大量节约资金和时间。
3 冲击压实原理
冲击压实作业时，可以将相邻的两次冲击地面看做一个周期，每个周期可以将多边形钢轮所处的状态分为3个阶段（如图1）：冲击轮中心上升、冲击轮重心下降和冲击地面。通过轮轴周期性的上升和下落，对旧水泥混凝土路面施加冲击荷载，该作用时间短且释放的能量大，产生了垂直冲击波、纵横向波和表面波，这种低频高振幅使旧路面产生裂纹，并同时使旧路面板下土体颗粒接触紧密，相对位置重新排列，体积缩小，提高了土体的密实度。
4 施工质量控制
这种非圆多边形冲击轮是一种周期性的能量储存和能量释放的过程，冲击能量的大小由多方面因素决定，冲击轮的质量，作业速度都会影响能量的大小，能量的大小和冲击轮的冲压次数又决定了冲压质量，而冲压质量则是冲击压实技术破裂稳固旧水泥混凝土路面的关键，一般以路面沉降量和板块破碎程度作为主要质量控制指标。
4.1冲压路线及冲压速度
冲压设备一般选用的是15T五轮冲击式压实机，冲击设备的冲击力较大，会对冲击路段及附近的构造物造成一定影响，因此在作业前全面调查并记录施工路段的地下结构物，如涵洞、地下管线等，路基边缘外20 m范围内地面结构物，包括结构物型式、所处位置等，确定作业范围。冲压路线应当从路面板边缘开始向中间冲压，按照图的示意进行。冲击压实机械作业速度不同也会对冲压效果造成一定影响，速度较快，破碎相对严重，速度较慢，则达不到效果，对于破碎旧混凝土路面作为底基层而言，速度取10km/h左右即可。如遇到严重碎裂沉陷的板块、过湿路基、湿软土基，先不要采用冲击压裂，以防止将其碾压成“弹簧土”，应先将碎裂板块、湿软土基挖除，换填石渣，用普通压路机分层压实，再采用冲击压路机全断面冲击压裂。
4.2路面沉降量和板块破碎程度
冲击压实技术处理旧水泥混凝土路面时将破裂、稳固旧板合二为一，沉降稳定是判断冲击压实效果的重要指标，旧水泥路面板底脱空问题解决了，表现出的沉降量也就趋于稳定，实际沉降稳定判别方法，可以通过测定旧板冲击压裂前后的沉降差判断；或通过将冲击压裂实施侧沉降与未冲击压裂半幅的顶面进行比较直观判断。每冲压3～5遍测1次路面标高，如同样遍数的两次标高差在10％以内，或最后5次冲击碾压总沉降量为5mm时，则基本可认为沉降稳定，应停止冲击碾压。
破裂之后块度不宜追求细、碎，在沉降稳定的前提下，破裂板块块径一般控制在30～80cm，裂缝宽度大部分不宜超过2mm，尽量减少形成相互完全分离的碎块及表面剥落的碎块，以尽量保持住原有路面所具有的大部分结构强度。
一般在冲击压裂完成后开放交通前，宜洒铺厚1～2cm的石屑，然后根据破裂程度，采用重型压路机碾压3～5遍，以补充压实稳固，保证使得过度碎裂块、表面剥落块、凹凸不平块等互相密贴或进一步稳固到基层上。
5 结语
冲击压实破裂稳固旧水泥混凝土路面板，大大提高了施工的效率，保持了旧水泥混凝土的残余承载能力，施工成本低，秉承了绿色施工的理念，在云安区Y695线云港大道路面改造工程中具有可行性，为保证施工质量应当严格控制压实机械的作业方式以及压实过程中的沉降量。
参考文献：
[1]张桓靖．冲击断裂稳固技术在旧水泥混凝土路面改造中的应用[J]．广东交通职业技术学院学报．2012，11（1）：6-8．
[2]李晓华．冲击压实破裂稳固旧水泥混凝土路面数值计算分析[D]．广州：华南理工大学硕士学位论文．2011．
[3]畅良辰．利用冲击压实技术改建旧水泥混凝土路面施工要点[J]．公路交通科技（应用技术版）．2010，（12）：161-163．
[4]王涛．冲击压实旧水泥混凝土路面在公路改建中的应用[J]．交通世界．2008，（21）：113．
作者简介：
罗鑫（1990-），男，湖南省郴州人，硕士，助工，主要从事公路设计工作。
论文作者:罗鑫
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/4
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