水泥混凝土路面接缝施工工艺(高速公路改扩建工程新旧路面基层接缝处理施工技术研究与应用)

Posted 2023-05-30

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水泥混凝土路面接缝施工工艺(高速公路改扩建工程新旧路面基层接缝处理施工技术研究与应用)

摘要

依托京哈高速公路改扩建工程长余项目，在旧路二灰碎石基层、沥青面层的基础上，加宽新建水泥稳定碎石、沥青稳定碎石以及沥青面层结构。施工过程中通过不断探索研究，形成了一套新旧路面结构拼接施工技术方法，并在实际施工过程中运用实施，验证了路面拼接质量的可控性，并取得了良好的社会效益和经济效益。重点进行新旧路面结构层拼接前的清理、接缝处水泥浆的洒布与灌缝、接缝处混合料的离析控制、接缝处混合料的拌和以及碾压等施工工艺的研究与应用，以满足路面结构的整体性能和强度要求。

关键词

高速公路改扩建 | 新旧路面 | 拼接 | 水泥浆

针对京哈高速公路改扩建工程长余项目设计图纸中，新建水泥稳定碎石与旧路二灰土底基层、旧路二灰碎石基层、旧路沥青面层等不同材料的拼接特点，结合摊铺施工过程中出现的接缝处的粗骨料堆积、不密实以及接缝处不能有效连接等问题，通过不断研究尝试，最终形成了一套新旧路面结构拼接施工的技术方法，以备在今后类似的公路工程改扩建项目建设中应用。

新旧路路面结构拼接类型

京哈高速公路改扩建工程长余项目是在既有高速公路的基础上，由原来的双向4车道拓宽至双向8车道标准，单幅路面标准宽度为18.75m。原高速公路路面结构层设计较为简单，为30cm厚二灰土＋25cm/28cm厚二灰碎石基层＋15cm沥青混合料面层。新建部分结构层为18cm/20cm厚水泥稳定碎石底基层＋38cm厚水泥稳定碎石基层＋23cm厚沥青混合料面层。在路面结构层施工时，同一结构层间加宽新建部分底基层和基层会出现与原路二灰粒料基层和沥青面层形成拼接界面，见图1。该拼接界面施工质量将直接影响路面工程施工的整体质量。

方案优化

京哈高速公路改扩建工程长余项目在旧路基层拼接施工前按照以往经验组织施工，摊铺前在接缝处洒布水∶水泥为1∶1的水泥浆，摊铺过程中在台阶处人工撒布细料，摊铺后初压前在接缝处进行第一遍灌缝，胶轮压路机复压前进行第二遍灌缝。

施工过程中，通过多次取芯验证，发现存在以下问题：

(1)根据接缝处骑缝取芯分析，芯样中部密实度不足，新旧路面结构未连接在一起，而且在距接缝处30cm范围内，芯样底部出现密实度不足的现象；

(2)台阶处立面采用水∶水泥＝1∶1的水泥浆洒布，而水泥浆的浓度低，黏附性小，在重力作用下大多流到底部，保存在立面上的水泥浆很少；

(3)初压前在水泥浆灌缝时采用普通圆嘴壶，水泥浆在重力作用下，将混合料中的细集料冲走，使得接缝处不密实；

(4)接缝处灌水泥浆后，水泥浆与接缝处混合料未充分融合，并且水泥浆未扩散，导致局部水泥浆不能发挥效用；

(5)单钢轮压路机骑缝碾压时容易破坏旧路结构层，使路面结构层强度降低；

(6)旧路铣刨的二灰碎石台阶暴露过久，导致台阶强度降低。

通过对以上问题的综合分析，为了保证施工工艺的可操作性、可把控性，施工过程中对接缝处浇洒水泥浆的浓度、浇洒工具、浇洒的技术指标进行优化改进；在摊铺机端头出料口增加了抗离析措施；对接缝处水泥浆浇洒后的处理方法、碾压方式及控制要点、注意事项进行了明确的优化。

为防止新旧路拼接处出现沉降及反射裂缝，于水稳碎石基层可全幅施工段落，在新旧路拼接部位上承层铺设钢塑格栅。钢塑格栅采用整体性和耐久性好、强度高、变形小的双向型钢塑格栅，且抗冻性试验指标满足-35℃(严寒地区)要求，其余指标应满足《公路工程土工合成材料土工格栅第一部分：钢塑格栅》(JT/T９25.1-2014)相关要求。

施工工艺流程

结合优化后的接缝处理方案，最终形成的施工工艺流程如图2所示。

改扩建项目的路面拼接技术分析与应用

混合料摊铺前的台阶处理

(1)由于旧路二灰粒料基层在长时间暴露后，部分未消解的石灰发生反应，或者台阶处暴露过冬极易造成二灰碎石基层冻坏，影响接缝处的强度，因此，在旧路路面结构铣刨后应及时填筑路基，并完成新建路面结构的拼接施工。应尽量缩短铣刨台阶暴露的时间，必要时采取防护措施。

(2)旧路铣刨时，铣刨料在铣刨鼓内滚动过程中，部分铣刨料黏结在台阶的立面上，经过暴晒后形成一定强度，与台阶立面黏结紧密。水泥稳定碎石摊铺前，应采用钢刷等对台阶立面的浮土、残余铣刨料等杂物清理干净，并用强力鼓风机强吹几遍，保证台阶立面漏出骨料，以便提供一个良好的连结基础。

(3)清理干净后，采用水车或人工对台阶处洒水润湿，确保洒水无花白和遗漏的地方，保证水泥浆能与台阶形成胶接，见图3。洒水润湿后采用宽度不小于5cm的扁嘴壶，在湿润的立面上浇洒水泥浆。水泥浆浓度应为水∶水泥＝1∶1.5。水泥浆浇洒后保证立面覆盖一层厚2～3mm的水泥浆膜，而且无花白现象存在，浇洒长度应不超摊铺机前方20m。如果水泥浆浇洒过长，由于水泥浆浓度大，水泥水化反应时间快，导致在混合料未摊铺前已凝结失效。

(4)浇洒水泥浆的扁嘴壶采用专门特制的带有刻度标线的塑料壶或铁皮壶，喷嘴设置成圆弧形，宽度不小于5cm，喷嘴上下唇间距不大于5mm，保证流出的水泥浆呈现为花洒状。带有刻度的喷嘴壶，可以根据刻度控制每次拌制水泥浆时水泥添加量，有效地控制水泥浆的浓度。普通喷嘴壶，由于喷出来是“股”状，喷洒的宽度有限，极易造成漏洒。1∶1.5的水泥浆浓度，能更大效率地保留水泥浆在立面上的保存量，增加水泥浆与立面的黏附力。浓度过小，大部分在重力作用下流走，达不到真正的效果。

钢塑格栅铺设

将土工格栅运至铺设起始位置，对称居于拼缝中间，然后用人工方法将格栅缓缓向前拉铺。每铺10m长进行人工调直一次。钢塑格栅采用3cm长水泥钉固定，纵向长度每m不少于3处。铺设应平整，不重叠，不卷曲，不扭结，见图4。

混合料摊铺过程中台阶处的抗离析控制

(1)在摊铺施工过程中发现，摊铺机的螺旋布料器将混合料推向两端时，料仓两端大约50cm的宽度无钢挡板(如安装钢挡板，料仓混合料堆积过多，螺旋布料感应器无法正常传感布料，而且有时与台阶发生冲突)。通过综合考虑后，对该处增设了橡胶挡板。橡胶挡板易变形、易还原，避免了与台阶发生冲突而损害挡板的现象，而且可以阻挡出料口的混合料自由下落产生离析，见图5。

(2)橡胶挡板的安装高度应与摊铺机既有的钢挡板平齐，且底部与地面间距不大于5cm，并应安装牢固。在其横向腰部设有加固装置，保证混合料在出料口是“被动”下料，防止混合料在自由下落时出现离析。

(3)随着摊铺机向前推移，在摊铺机前方新老路面拼接台阶三角带处采用人工撒布细料，避免在摊铺过程中拼接台阶三角带处有遗漏离析现象发生。撒布细料长度不超过摊铺机前方15m。

接缝处的灌缝及碾压控制

(1)混合料摊铺时虚铺厚度应比正常厚度大0.5~1cm，保证压实后新铺结构比旧路略高2~5mm。如果摊铺过程中出现偏低或高度一样，会造成接缝处碾压不密实的状况，而且碾压时极易破坏旧路结构。

(2)在混合料摊铺后、初压前，进行第一遍水泥浆灌缝处理，水泥浆浓度应为水∶水泥＝1∶1.5。水泥浆应洒透整个摊铺的结构层，喷壶应采用4.1节介绍的扁嘴壶。喷洒时喷嘴应与接缝平行且应慢速移动，局部喷洒不到位的地方应进行补洒。

(3)第一遍灌缝结束后，采用人工立即对接缝处的混合料进行拌和。拌和时采用平板铁锹捣插，使接缝处混合料充分拌和，直至混合料呈现为混凝土状的黏稠物。并人工筛捡接缝处的粗骨料，整平接缝处的混合料。

(4)初压应采用13t的双钢轮压路机静压一遍，振压两遍；再采用26t单钢轮压路机进行复压，碾压时钢轮应距接缝位置不少于5cm，碾压遍数不少于行车道的碾压遍数；紧接着用三钢轮压路机贴近接缝处碾压。单钢轮和三钢轮压路机碾压时，禁止钢轮落在旧路上碾压行走，以避免损害旧路结构层。

(5)三钢轮压路机碾压完成后，进行第二遍水泥浆灌缝，水泥浆浓度应为水∶水泥＝1∶1。灌缝后人工对接缝处残留的石子以及多余料进行清理，再采用30t胶轮压路机进行骑缝碾压，碾压遍数比行车道碾压遍数少1~2遍。

(6)终压时，采用13t双钢轮压路机静压消除轮迹，保证平整度。

控制要点

(1)水泥浆要严格按照规定的遍数以及浓度浇洒和灌缝，台阶立面浇洒前要洒水润湿。浓度不足的水泥浆浇洒在立面上，随着重力流淌，导致保存在立面上的水泥浆太少而不能满足黏结要求。

(2)防止接缝处离析是接缝处质量控制的关键因素，除了对摊铺设备进行改良，而且要安排专人负责接缝处的提前布料。

(3)混合料摊铺后接缝处的灌浆处理，应采用专门的扁嘴喷壶，保证水泥浆喷洒呈花洒状，避免水泥浆带走细骨料，形成离析。

(4)人工拌和接缝处的混合料时，要拌和到结构层底。拌和后采用人工整平接缝处的混合料，并筛捡粗骨料，使接缝处平顺、无鼓包。

(5)压路机碾压时，单钢轮和三钢轮压路机应有专人指挥，严格控制速度，避免压路机钢轮破坏旧路路面结构层。在胶轮压路机碾压前应采用人工对三钢轮压路机未碾压到边的接缝料进行整平。胶轮压路机应骑缝碾压，保证接缝处的密实度。

质量验证

施工过程中，通过不断在骑缝取芯，检查接缝处的密实度以及接缝处的无侧限抗压强度，充分验证优化工艺后的可靠性，见图6。从接缝处取芯芯样来看，优化后的施工工艺，在新建水泥稳定碎石与旧路二灰碎石或旧路沥青面层接缝处的密实度、黏结质量得到了大大提高，接缝处的无侧限抗压强度也满足设计要求。

结语

一些高速公路改扩建项目在新老路面基层拼接时，新旧路面的拼接质量完全依赖于土工材料、钢塑材料以及玻纤格栅等抗裂材料。但这些材料只起预防作用，同时也忽略了对接缝施工质量控制的更高要求，使得新旧路面接缝处质量问题频发。京哈高速公路改扩建工程长余项目在新旧路面拼接质量管理中通过不断研究与实践，解决了新旧路面基层拼接存在的不密实、强度不足以及新老路不能黏结等问题，可为今后改扩建项目的新旧路面拼接施工提供经验。