蓝派冲击压实技术在国内水泥混凝土旧路改造中的应用
丁建 郑仲琛
蓝派筑路技术开发（北京）有限公司
《中国公路》2003年第19期
在水泥混凝土路面旧路修复与改造中，对局部的病害一般可采取封堵裂缝或接缝，对脱空部位注浆、换板等手段，然而对大面积综合性的破损就应采用对旧路面破碎与稳固然后做加铺层的修复方案了。用于这种修复方案，传统的工艺方法是用点位作业的机械夯锤破碎，之后再用轮胎式压路机碾压稳固，由于这种组合修复的方案作业效率低，均匀性差，近年来蓝派冲击式压实机用于上述修复与改造，得到了各地交通主管部门的普遍关注。
一、蓝派冲击式压实机用于水泥混凝土旧路改造，能集破碎、稳固于一身
冲击式压实机是继光轮压路机和振动压路机之后，由南非国蓝派公司开发研制的以冲击压实原理为基奠的一种新型压实机械，工作中它由牵引机拖动非圆型压实轮滚动，压实轮轮廓曲线上最大半径滚动至最小半径处时对地表产生冲击，随后非圆曲线轮廓滚过地表又对地表施以揉压碾压作用，所以将其应用于旧水泥混凝土路面改造，能集破碎、稳固于一身。
冲击式压实机对所压地表的力学行为是冲击与揉压碾压综合作用，冲击作用作用于地表的冲量I是冲击力与冲击作用时间的乘积。
根据牛顿碰撞定理和有关试验数据，计算五边形空体压实轮的冲击式压实机，其最大冲击力为250t。
由这样大的冲击力作用于水泥混凝土路面，经过一定遍数足以能使水泥混凝土板在纵横两个方向上断裂，裂缝贯穿，冲击过后，压实轮非圆曲线轮廓继续滚过地表，又对被破碎后的路面揉压、碾压，在这一过程中其动能等于随轮心平动的动能与绕轮心转动的动能之和。一般在130-200KJ之间，这样大的压实能量通过20遍左右重复作用于板块足以消除脱空，将碎块稳固。除此之外，这一作业还能取得进一步效果是板下基层和土路基被进一步压实，承载能力进一步提高，为在上面加铺罩面层提供了一个无应力状态的稳定下基层。
二、蓝派冲击式压实机应用于国内旧水泥混凝土路面改造的一般情况
工程概况
迄今为止，该技术所应用的水泥混凝土旧改造项目有首都国际机场西跑道道面改造、205国道天长段、319国道濯水段、321省道洪沙线、安徽省合宁高速公路、重庆赵崇公路、黑龙江绥化-望奎、浙江衢州-龙游320国道等21项，遍布全国十多个省市。破碎稳固之后，加铺层有用水泥混凝土的，即所谓白加白。如205国道天长段、江山段、梅县段等。有用沥青混凝土的，即所谓白加黑，如320国道嘉海段、319国道濯水段等。
2.2质量指标与工艺参数
2. 2.1质量指标：目前这项工艺应用于旧水泥混凝土路面改造，其质量指标尚无统一的标准和规范，近几年来在上述十几个工程实践中大家一致认同的质量指标是破碎程度和稳固程度与沉降量这两个方面。
A、破碎程度：从垂直方向裂缝要求贯穿，以避免加铺层反射裂缝的产生，从水平方向要求破碎成45—75cm左右的块，块与块之间嵌锁紧密。这样既能减少板的过度位移（垂直的和水平的）又能使板作为加铺层的稳定基础保持足够的结构完整性。
B、沉降量：这是从直观上观察板块是否存在松动之外的一项考核稳固效果的重要指标，在破碎稳固的全过程中，沉降量一般经历一个从小到大再从大到小的过程。第一个从小到大是因为作业伊始旧板还没有破碎，此后随着破碎的逐步实现，碎块在冲击碾压综合作用下克服局部脱空，碎块被稳定在原来的基层之上并进而将下面土基压密。
第二个从大到小是因为脱空已被消除，对土基的压密也
已趋于稳定。一般从第10遍之后以每5遍为一个检测单元，最后一个作业检测单元沉降量≤5mm时收敛。
工艺参数的合理确定，在这一工艺中的主要工艺参数为：
A、冲击式压实机压实轮结构和质量（包括压实轮踏面不焊与焊凸筋、块）。
B、冲击式压实机的工作速度。
C、冲击式压实机作业遍数。
上述主要工艺参数应根据所做路况合理选择。
对几个具体工艺技术问题的初步探讨
经过破碎、稳固，砼板破碎程度的识别、判断
如因砼板本身强度不够，则在表面出现粉碎，看起来很明显。若因板下基础问题，一般情况下是先产生纵裂，后出现横裂，然后是网裂。但裂缝需用水将板清洗干净才依稀可见，否则不易识别出来，然而这种微裂缝是否贯穿？我们在320国道海嘉段专门找用水冲洗才见微裂缝的几块板用挖掘机上液压锤头将其掘开后确认裂缝确已贯穿。
板的沉降的沉降规律
首先是因板下脱空或局部脱空得到克服，碎块被稳固，然后是板下土基得到进一步加密。205国道广州梅县段和浙江江山段冲压过后的半幅与没冲压的另外半幅或加油站地表由原来的平齐到呈现明的沉降。至于同一板下的脱空，只能在破碎达到一定程度之后，脱空局部碎块会与其它碎块出现明显沉降差异。
上述因脱空而出现的沉降显现出来之后进一步沉降量的获得是因土基得到加密，如前所述。这时沉降趋于稳定达到5mm左右确认在其相应的冲击遍数上收敛。
作业速度应兼顾破碎与稳固两方面效果
作业伊始，速度可稍快12~15km/h，以便尽早获得破碎效果，随后应适当减速以便更好地将碎块稳固。一般来讲，以9—12km/h为宜，对于高填方路段及行车道，应减速至7—9km/h，此时应适当增加遍数以获得破碎与稳固效果。
特殊路段处理
土基含水量大将出现“弹簧”，这时砼板尽管起伏明显但却不破碎，也不沉降甚至反弹，接缝处出现唧泥。这时应视为特殊路段，应在撬除板后挖掉“弹簧”土层分层铺筑透水性好的材料经常规机械压密，再用冲击式压实机增强补压。有条件的路段应在两侧挖出排水沟以利排水，缓解“弹簧”现象。对本来板下土基含水量不大的路段施工中应注意防雨，或避开雨季、雨天，或在破碎稳固之后加盖防雨布。
构造物与路边民房的避让
冲击碾压破碎稳固旧水泥混凝土路面，对构造物与路边民房避让的一般规定是根据构造物结构的不同，避让距离2.5-5.0不等。路边民房避让距离在10-30米之间。
侧向位移
侧向位移是在高填方路段作业应当十分注意的问题。经205国道梅县段、319国道濯水段作业中对侧向位移的测量，一般在破碎稳固完成后有零点几厘米至1-2厘米。为了最大限度地减少侧向位移，应采取先两边后中间的作业顺序，并尽量减低工作速度，安排专人监视作业中侧向位移对边坡挡土墙的影响，注意安全施工。
作业长度与交通管理
作业长度的确定应因地制宜，路面较宽，半幅封闭交通可长一些，路面较窄半幅封闭交通或完全不封闭交通可以短一些。
左右半幅分期施工，后施工半幅作业中对前半幅已完工路面的影响
205国道天长段施工过程中，蓝派公司曾用振动波垂直测量仪（PPV仪）分在东西半幅之间不开槽、开槽但混凝土不外运、开槽混凝土外运三种情况分别在内外冲压道四个测试点进行了测试。结果表明最后一种即开槽水泥混凝土外运方案比前两种冲击波的影响要小得多，其PPV值在25-30mm/s之间。这一数据是绝不会构成破坏性影响的。于是在施工中采用了沿东半幅中央隔离带纵向开一条45cm宽，40cm深的沟槽的方案，结果东半幅施工对西半幅已铺筑路面未造成任何影响(图10）。
加铺层设计与加铺准备
加铺层设计中设不设半刚性基层，应通过测定破碎后板稳定基层弯沉决定。以往所做的工程实例破碎稳固后测定代表弯沉值一般在30-100范围内，设计单位考虑到检测取点有限，基本上还都设置了半刚性基层。
加铺准备：破碎稳固之后，对于局部松动碎块（大部分为实施破碎，稳固之前就已松动与相邻的块早已不构成嵌锁）应予去除，并用沥青混凝土或水泥混凝土修补。清扫路面。然后用压缩空气清洁接缝、裂缝所有松散混凝土、污物和异物。将实施破碎、稳固之前原有的接缝、裂缝、脱落和局部沉陷处，用沥青混凝土或水泥砂浆填满刮平。加铺准备完成之后加铺层施工应严格按施工规范进行。
技术经济效益
在以往的工程实例总结中，广东省公路管理局、安徽省高速公路总公司、湖北省公路局在采用蓝派冲击压实技术破碎稳固后也都相继做出了经济技术分析，单就与传统方法破碎、起运费用相比，这种工艺每平方米造价还不到传统方法的50%。再加上与换板法中“今年换，明年坏”相比，所节省的水泥混凝土及其铺筑费用，以及可不封闭交通所带来的经济效益就更可观了。
蓝派冲击式压实机应用于旧水泥混凝土路面破碎、稳固的特点和优越性
概括起来，可以归纳为以下几点：
1、集破碎稳固于一身，还能一定程度地起到使板下土基加密，提高其承载能力的作用；
2、破碎稳固均匀，块与块嵌锁紧密，保持了原来的绝大部分结构强度；
3、效率高，每个台班可破碎稳固水泥砼路面8000m2，相当于传统方法的几十倍，能大大缩短工期。
4、作业中可不中断交通；
5、节约资金，所花费用还不及传统方法的二分之一；
6、因不弃掉旧水泥砼板碎块，故有利环保，有利可持续发展。
