板角斷裂維修的方法與經濟分析


一、概述
高速公路路面隨著交通量的大幅度增長,交通荷載的日益重型化,超載車輛日趨嚴重,高速公路使用年限的日益增加、使用壽命縮短,各種不同程度的病害現象隨之產生。因此,加強對水泥混凝土路面的養護與維修,延長水泥混凝土路面使用壽命、有效使用養護經費、合理降低養護成本,是各高速公路養護的一個重大的任務。所以對路面養護采用的技術、工藝、材料和維修效果的探索這一課題,是需要我們認真學習和研究的。在我益常高速公路養護工作中,水泥混凝土路面上出現最多的病害是角隅斷裂(習慣叫“板角斷裂”),目前如何搞好板角斷裂修補是我們養護中心一個難題,因此對板角斷裂的修補也是值得我們去研究的課題。
二、板角斷裂產生的原因
板角斷裂是一垂直通底且與板角兩邊接縫相交的裂縫,從板角到裂縫兩端點間的距離分別等于或小于端點所在板長的一半。我們對這些板角斷裂現象進行分析認為:
①板角是水泥混凝土面板的薄弱部位,由于側模的模壁效應,施工時較難保證板角密實,因而板角強度較小,相鄰板角若無傳力桿,傳荷能力也較差,在車輪連續荷載作用下易產生板角裂縫及斷裂;
②板角處于縱橫縫交叉處受縱橫雙向接縫滲水淘刷容易產生唧泥,形成脫空、導致板角應力增大,產生板角斷裂;
③由于板底脫空或基層破損,車輪在板角部位行駛機率最大,而板角往往最先脫空后在荷載作用下斷裂,尤其是低坡位的板角滲水淘刷更明顯,在車輪沖擊荷載作用使相鄰板塊的板角產生斷裂;
④基層或基礎在行車荷載與水的綜合作用下,逐步產生蘇醒形變累積,使板角應力逐漸遞增,導致斷裂。
三、板角斷裂常用修補法
板塊斷裂的處理應根據其損壞的程度不同而分別對待。處理的方法主要有裂縫修補法、局部修補法、整板更換法3種。
①對板角輕微裂縫且未產生錯臺的,采用灌縫方法,進行預防性養護,防止病害漫延發展;
②對于整塊水泥混凝土面板只有一處板角斷裂的,并且錯臺或縫裂寬在10mm以上的,采取局部修補法;
③對于水泥混凝土面板有兩處以上嚴重斷裂,裂縫處有嚴重剝落且有錯臺、裂塊已開始活動的斷板,需更換整塊混凝土板。
因我們益常高速公路路段水泥混凝土面板的破損情況看,板角斷裂較多,所以我們將對局部修補法(坑補法)的技術方法和經濟因素進行分析討論。供以后我們的水泥混凝土路面養護時參考。
四、坑補法步驟
1、對板角斷裂處沿裂縫邊緣以外10―30cm畫出切割線,將修補板快的形狀切割成類似梯形(不宜用矩形),從而確定其切割面積。
2、再采用切割機切割,把需要修補的斷板的部分切出來,切割成單獨的一個小單元。對修補部分用風鎬破除,其深度至路面面層全深厚度。然后清除其殘渣。
3、如果發現其基層損害了,應立即對板塊基層進行處理如重新鋪上C15混凝土基層。
4、檢查原有的滑動傳力桿,如有缺陷應予更換,并在新老混凝土之間加設傳力桿。在面板1/2板厚中央,用沖擊電錘打一直徑為26mm的水平孔、深20cm、水平間距30-40cm。每個孔應先用壓縮空氣將孔內混凝土碎屑吹除,然后將其周圍濕潤,用快凝砂漿填塞搗實,爾后插一根直徑為25mm、長40cm的光圓鋼筋,待砂漿硬化后,澆注與原標號相同的混凝土。
5、基槽清除干凈以后在切割面上灑水泥凈漿,在縱橫接縫面壁上涂上乳化瀝青等隔離涂層,再對其進行混凝土澆筑。
6、混凝土澆筑終凝后,用塑料薄膜覆蓋已澆筑板塊,塑料薄膜四周邊緣用砂壓嚴,以防水份蒸發。
7、混凝土澆筑1―2天后對板塊縱橫向伸縮縫,用切割機切成5mm的縫,待混凝土干燥后灌入填縫膠,保證板塊伸縮縫量。這樣不至于因沒有伸縮量而擠壞水泥混凝土面板。
注意事項:采用坑補法必需采用風鎬破除壞板,才不會破壞好板和鄰板,如果采用鑿巖機破板因沖擊力太大會將好板和鄰板損傷,所以修補后好板或鄰板又將出現損壞。
五、坑補法的經濟和社會效益
對于板角斷裂采用坑補法可減少損傷其它的部位的好板,降低板塊破板量;因為修補后的新板和老板都不同程度的有高差,就可能不同程度的產生跳車現象,采用坑補法相對條補法就少一側輪胎對路面修補碾壓,當然可減少跳車的可能或程度;盡量減少板塊換板量,還可降低養護成本;減少板塊換板范圍這樣可以減少大板與小板之間的擠壓,有利于保留混凝土板的使用年限壽命。
針對板角斷裂病害采用局部補法,在路上實施后經過長時間在路面上對其觀察。發現在車輛荷載的作用下,修補的板角斷裂極少發生破損現象。平整度指標控制方面比整板或條形補法施工,其平整更能達到規范要求。這樣車輛通過修補過板角斷裂的路面時能平穩、安全行駛。采用風鎬破除壞板的局部修補后有極少板出現破損,原因是由于板塊基層破損,板塊沉降所至,我們應先換板后再對其實施壓漿處理。這樣一來板角修補大大降低板的破損率,從而保留了整板。延長其路面使用壽命,延長路面大、中修年限。節約了養護經費,降低了養護成本。
六、坑補法與條補法的經濟對比
坑補法采用風鎬破除壞板,相對采用鑿巖機破板效率低,成本高,但采用風鎬破板修補后極少發生破損現象,而采用鑿巖機破板因沖擊力太大會將鄰板損傷,使修補后好板部分或鄰板又出現損壞,需要投入更多資金去進行條補或整板更換。所以采用坑補法必需采用風鎬破除壞板,才能達延長路面整板使用壽命的目的。如果板角斷裂修補因工藝需用鑿巖機破板,那就需進行條補或整板更換,這樣維修成本就更高,還不如提高坑補法采用風鎬破除壞板換板的單價更經濟、更合理。
㈠坑補法采用風鎬破除壞板,相對采用鑿巖機破板效率低,成本高,但采用風鎬破板修補,只要嚴格按施工程序操作,修補后極少發生破損現象;
㈡而采用鑿巖機破板因沖擊力太大會將鄰板損傷,使修補后鄰板又出現損壞,需要投入更多資金去進行條補或整板更換;
㈢板角斷裂采用條補法修補,采用鑿巖機破板因沖擊力太大也會單向傷及好板,但一般僅僅使好板出現啃邊病害。
下表以1.5m×1.5m板角斷裂修補為例,對三種維修方式的經濟比較分析
修補方法 一般市場價 修補面積 維修成本 修補后一般情況
風鎬破除板 300元/┫ 2.25┫ 675元 極少發生再破損
鑿巖機破板 250元/┫ 2.25┫ 562.5元 鄰板或好板損壞需再換板
條補法 230元/┫ 5.7┫ 1311元 鄰板或好板啃邊需修啃邊
七、結論
板角斷裂的局部修補法(坑補法和條補法),采用風鎬破除壞板的方法雖然單塊面積修補單價較高,但只要嚴格按施工程序操作,修補后極少發生破損現象;不需反復維修,修一次是一次,從長遠看維修費用更少。而采用鑿巖機破板因沖擊力太大會將鄰板損傷,使修補后鄰板又出現損壞,單塊面積修補單價雖然較低,以后需要投入更多資金去進行條補或整板更換,不僅要增加養護成本,還會影響路況質量。
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