舊水泥混凝土路面改造方案的制定

張日民 梁興勝

（江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司，江蘇 南京 210017）

自20世紀(jì)80年代起，水泥混凝土路面作為路面的主要形式之一，在國(guó)內(nèi)開(kāi)始大規(guī)模修建。隨著使用年限的增長(zhǎng)和超載車(chē)輛的破壞，一些早期修建的水泥混凝土路面不同程度地出現(xiàn)了各種路面病害，急需改造。目前通常采用的改造方案為對(duì)原路面病害進(jìn)行適當(dāng)處理后，加鋪新的瀝青混凝土面層，一方面充分利用較高強(qiáng)度的水泥混凝土路面作為下承層，另一方面在修復(fù)病害的基礎(chǔ)上，提高行車(chē)舒適性。

原路面狀況的差異以及方案的適用性是影響改造方案成功與否的關(guān)鍵，本文就水泥混凝土路面改造方案的制定過(guò)程中相關(guān)事項(xiàng)，做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。

1 病害調(diào)查分析

對(duì)老路的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行全面的調(diào)查和確切的評(píng)價(jià)，是進(jìn)行舊水泥混凝土路面加鋪設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

通常水泥路面出現(xiàn)的主要病害有裂縫、斷裂板、脫空、接縫損壞等，此類(lèi)病害嚴(yán)重影響到水泥路面的使用壽命及車(chē)輛行駛質(zhì)量，對(duì)舊路加鋪改造成功與否影響較大，在方案制定階段應(yīng)調(diào)查清楚，對(duì)病害產(chǎn)生原因予以分析。現(xiàn)行規(guī)范對(duì)舊水泥路面評(píng)價(jià)的指標(biāo)通常采用路面狀況指數(shù)（PCI）及斷板率（DBL），其中路面狀況指數(shù)全面反映各類(lèi)水泥路面病害的分布情況，斷裂率為路面斷裂類(lèi)病害（裂縫、斷裂板）的評(píng)價(jià)指標(biāo)。斷裂類(lèi)病害的分布是影響水泥路面改造方案制定的重要因素，應(yīng)重點(diǎn)調(diào)查分析。設(shè)計(jì)過(guò)程中還需對(duì)路段交通量的分布以及發(fā)展趨勢(shì)，做準(zhǔn)確的調(diào)查分析；通過(guò)路面彎沉檢測(cè)判斷下承層強(qiáng)度及脫空情況。

2 水泥板塊處理方案

舊水泥板塊的處理是水泥混凝土路面加鋪改造的關(guān)鍵步驟，其成功與否直接影響改造后路面的使用壽命?，F(xiàn)階段通常采用的水泥板塊處理方案有清除后重建、板塊維修以及碎石化處理等。

將舊水泥板塊清除后重建新路面，會(huì)造成舊路材料的浪費(fèi)，不能再生利用，且廢料的堆放占用土地，對(duì)環(huán)境有一定的影響，一般情況下不推薦采用。水泥路面病害處于初始階段，可通過(guò)板塊維修措施恢復(fù)其結(jié)構(gòu)性能，重點(diǎn)是通過(guò)換板、壓漿、灌縫等措施對(duì)水泥板塊進(jìn)行必要的處理，為加鋪改造提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)。碎石化是將舊水泥路面采用專(zhuān)用設(shè)備一次性破碎為碎塊柔性結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅具有一定的承載能力，而且能夠有效防止或限制反射裂縫發(fā)生、發(fā)展，在目前來(lái)說(shuō)是水泥混凝土路面維修改造最好的技術(shù)之一。采用碎石化方案需要對(duì)舊路沿線(xiàn)結(jié)構(gòu)物及建筑物情況做詳細(xì)調(diào)查，避免碎石化影響造成破壞。碎石化方案施工方便、快捷，能夠更為徹底地消除病害隱患，其工藝應(yīng)用與原路面修補(bǔ)存在經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)，國(guó)內(nèi)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)表明當(dāng)修補(bǔ)面積為20%～25時(shí)，進(jìn)行破碎改造更為經(jīng)濟(jì)。水泥板塊處理方案，板塊維修及碎石化均是較可行的方案，在具體方案制定時(shí)應(yīng)綜合考慮板塊狀況、周?chē)h(huán)境、經(jīng)濟(jì)等因素確定。

3 加鋪方案制定

加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是舊水泥混凝土路面改造方案制定的最終環(huán)節(jié)，若采用清除后重建方案，可根據(jù)實(shí)際情況按新建或補(bǔ)強(qiáng)路面進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于采用板塊維修或碎石化進(jìn)行加鋪改造，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，參照現(xiàn)行規(guī)范及相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)擬定合適的加鋪材料及結(jié)構(gòu)組合方案。

（1）水泥板塊修復(fù)后加鋪方案

在修復(fù)好的水泥板塊上加鋪瀝青混凝土，由于水泥混凝土路面本身強(qiáng)度、剛度較高，表面彎沉較小，因此行車(chē)荷載控制不是加鋪面層設(shè)計(jì)的重要因素，防止反射裂縫是加鋪層材料選擇和厚度設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

實(shí)際設(shè)計(jì)中，水泥砼路面加鋪面厚度更多地是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)體工程實(shí)踐結(jié)果來(lái)指導(dǎo)。目前國(guó)內(nèi)通常采用加鋪2～3層瀝青面層，并結(jié)合舊路面實(shí)際狀況采用合適的防止反射裂縫措施。

設(shè)置中間夾層

在舊水泥砼路面和加鋪層之間設(shè)置夾層，可以使瀝青加鋪層底面的應(yīng)力和應(yīng)變因離開(kāi)應(yīng)力集中的接縫端部而降低，同時(shí)也可改變加鋪層結(jié)構(gòu)的抗拉和抗剪能力。隨著相關(guān)材料的研究以及應(yīng)用，改性瀝青油毛氈、聚酯玻纖布等防止反射裂縫的效果，在工程實(shí)踐中得到了證明。而橡膠瀝青應(yīng)力吸收層結(jié)合橡膠瀝青磨耗層，由于其在耐久性以及加鋪厚度上的優(yōu)勢(shì)，也得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

設(shè)置裂縫緩解層

當(dāng)加鋪層厚度較厚時(shí)，可以加鋪層下部設(shè)置瀝青穩(wěn)定碎石、瀝青碎石組成的裂縫緩解層，使得舊面板接縫處的彎沉差難以影響到瀝青加鋪層的上層，從而減少反射裂縫產(chǎn)生的可能性，如瀝青穩(wěn)定碎石（ATB）和瀝青處治碎石（AM）。

設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)層

原水泥砼路面上加鋪半剛性基層補(bǔ)強(qiáng)層，防止舊板裂縫或接縫擴(kuò)展到瀝青加鋪層形成反射裂縫；同時(shí)補(bǔ)強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)，提高路面承載能力。此外，補(bǔ)強(qiáng)層還能起到調(diào)平層以及剛性、柔性材料之間過(guò)渡層的作用。但須采取措施，減小半剛性基層本身的反射裂縫影響。主要適用原水泥路面強(qiáng)度不足，需要補(bǔ)強(qiáng)的情況。

以上是常用的幾種防止反射裂縫方案，實(shí)際改造方案的制定，對(duì)水泥板塊修復(fù)后，綜合考慮水泥砼路面強(qiáng)度及防止反射裂縫的要求進(jìn)行。

（2）碎石化后加鋪方案

碎石化加鋪層在工程實(shí)踐中的加鋪方式有兩種：一種是加設(shè)水泥穩(wěn)定集料基層（單層，15～20cm），頂面作防水處理，將碎石化層作為底基層使用；另一種是碎石化層頂面灑布透層油和黏層油后加鋪薄層封層（厚度2～4cm），在碎石化層頂面上形成一層保護(hù)層，然后再鋪筑路面，以防止水分下滲對(duì)碎石化層造成影響。相應(yīng)的路面厚度設(shè)計(jì)可參考路面加鋪層厚度設(shè)計(jì)方法，通過(guò)承載板測(cè)定破碎混凝土路面的彎沉，推算綜合回彈模量，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)厚度計(jì)算。

采用碎石化加鋪方案，還需考慮溫度以及降雨量因素的影響?？刂谱钚〖愉亴雍穸?，防止厚度太小不能抵御破碎層溫度變化帶來(lái)的溫縮應(yīng)力而產(chǎn)生面層裂縫，對(duì)面層造成早期損壞。考慮各地溫度變化特點(diǎn)，在年最大溫差所要求的極限最小厚度為10～14cm。而對(duì)于降雨量因素主要是從結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)組合上加以考慮，注重防水、排水設(shè)施的設(shè)置，防止水損害的發(fā)生。

在舊水泥砼碎石化后進(jìn)行加鋪時(shí)，對(duì)施工后的回彈模量進(jìn)行實(shí)測(cè)，在此計(jì)算上確定合理的加鋪方案。一般的加鋪方案有以下幾種：

做透層、封層后，直接加鋪瀝青面層；加鋪LSPM，然后采用兩層面層的形式；加鋪抗疲勞層后，再加鋪瀝青面層；加鋪無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類(lèi)基層，然后加鋪瀝青面層。

4 結(jié)語(yǔ)

水泥路面改造方案制定過(guò)程中應(yīng)重視對(duì)原路面狀況的調(diào)查，針對(duì)板塊狀況提出相應(yīng)的原路面處理方案。原有水泥混凝土板病害較少時(shí)，應(yīng)對(duì)其病害處理徹底，穩(wěn)固基礎(chǔ)后采用合適的加鋪方案，并注意對(duì)反射裂縫的防治。而碎石化工藝作為一項(xiàng)路面處理新工藝，其施工進(jìn)度快、交通干擾小，有利環(huán)境保護(hù)，有利于延長(zhǎng)路面使用壽命，可以逐步推廣應(yīng)用。

[1]JTGD50-2006《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》[S].

[2]JTGD40-2002.《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》[S].

[3]王松根，等.舊水泥混凝土路面碎石化技術(shù)應(yīng)用指南[M].人民交通出版社，2007.

[4]董元帥，朱洪洲.舊水泥混凝土路面碎石化改造技術(shù) [J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2008(17).

[5]何山清，徐邦凱.舊水泥混凝土路面上瀝青加鋪層設(shè)計(jì)[J].中南公路工程.2002(3).