舊混凝土道路加鋪瀝青面層的設(shè)計(jì)與施工工藝

白洪才

(深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司)

1 舊路面處治

原水泥路面病害處治的好壞將直接影響到加鋪后路面的使用效果，處治好路面的病害是舊路面加鋪改造的關(guān)鍵。目前有兩種舊水泥混凝土路面處治方案。

1.1 綜合處治

對(duì)舊水泥板進(jìn)行綜合處治的內(nèi)容主要包括:接縫(裂縫)的處治、整板更換、板的局部修理、板底脫空處治。在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，有以下兩方面問題應(yīng)引起同行的重視。

(1)舊路處治標(biāo)準(zhǔn)

在對(duì)舊路面進(jìn)行綜合處治時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)不甚統(tǒng)一，主要集中在接縫處的處理。JTGD40－2002《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》和JTJ073.1－2001《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》中沒有對(duì)處治后的路面提出明確的控制指標(biāo)。

以板的彎沉為例，JTGD50－2004《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定加鋪前的舊路面接縫處的板邊彎沉差≤0.06mm，板邊平均彎沉≤0.45mm。而很多工程卻是憑著以往的經(jīng)驗(yàn)來制定相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)。

(2)排水設(shè)施修復(fù)

路基路面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性同水的關(guān)系十分密切，排水設(shè)施的好壞直接影響加鋪后的路面使用壽命。以邊溝為例，在原水泥路面使用過程中、舊路加鋪施工過程中均會(huì)使邊溝出現(xiàn)淤堵、甚至損壞的情況，若不及時(shí)修復(fù)，將會(huì)影響加輔后的路面使用性能。如CQNH高速公路，GL高速公路出現(xiàn)較多損壞的路段，其邊溝大多出現(xiàn)淤堵的情況。應(yīng)采用措施改善或增設(shè)地表地下排水設(shè)施，卻沒有引起應(yīng)有的重視。

1.2 破碎處治

碎石化技術(shù)及沖擊碾壓技術(shù)在中國(guó)還處于應(yīng)用初期，該技術(shù)的推廣應(yīng)用有利于節(jié)約資源、減少浪費(fèi)、防止廢料環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，目前在山東、江蘇、安徽、浙江、廣西、四川等省的高速公路、國(guó)省道干線、縣鄉(xiāng)公路、城市道路中得到了應(yīng)用，取得了較好的使用效果。雖然國(guó)內(nèi)學(xué)者已對(duì)碎石化技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，但在使用過程中，大多采用國(guó)外的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2 瀝青加輔層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

市區(qū)主要干線道路，車流量大，罩面層不僅僅為了改善路面的平整度和抗滑性能，對(duì)承受水平荷載方面有更高的要求，那么需要的罩面層厚度是承受將來交通量需求的結(jié)構(gòu)容量和舊混凝土路面結(jié)構(gòu)容量的函數(shù)，由以下公式確定

DoL=A(Df－DEff)

公路上典型的罩面層厚度為7.3～15.3cm，但它沒有考慮反射措施對(duì)路面使用性能和罩面層厚度的影響。

當(dāng)瀝青罩面層由舊混凝土板位移產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過瀝青罩面層的抗拉強(qiáng)度時(shí)，瀝青面層自然會(huì)開裂，環(huán)境因素(雨水、氧化等)的負(fù)效應(yīng)，常常會(huì)使裂縫迅速向四周擴(kuò)散，大大縮短罩面層的壽命，采用加輔道路專用土工布防止反射裂縫是一種有效的措施，主要作用機(jī)理如下。

因此，綜上所述，結(jié)合該路現(xiàn)狀，瀝青加輔層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為10cm厚雙層式瀝青混凝土，上面層為4cm厚AC－13型細(xì)粒式瀝青混凝土，下面層為6cm厚AC－20中粒式瀝青混凝土，選用PC－3粘層油0.5L/m2。原路面縱橫接縫，加輔道路專用土工布。

2.1 瀝青加輔層厚度設(shè)計(jì)

在確定加輔層厚度時(shí)，許多工程采用AI法和AASHTO法。如CQNH高速公路加輔設(shè)計(jì)時(shí)采用AI法，計(jì)算出來的加輔厚度為8.4cm、12.0cm，但由于JTGD50－2004《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定高速公路的最小加輔厚度為10cm，最終確定加輔層厚度為10cm、12cm。GL高速公路加輔設(shè)計(jì)時(shí)采用AASHTO法，加輔層厚度為13cm、17cm。

瀝青加輔層最小厚度為10cm，如CQNH高速公路，瀝青加輔層最大厚度為18cm。

2.2 瀝青加輔層材料組成設(shè)計(jì)

防止和控制反射裂縫是瀝青加輔層設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。防治措施涉及到整個(gè)瀝青罩面復(fù)合結(jié)構(gòu)的各個(gè)層次，從材料的角度來看，大致可以分為改善瀝青混凝土罩面層性能和設(shè)置中間夾層。

(1)上面層

表面瀝青混凝土應(yīng)具有密水、抗車轍、抗滑、耐久、抗裂性能，因此大部分采用SBS改性瀝青為結(jié)合料，可用3～5cm的細(xì)粒式或中粒式密級(jí)配瀝青混凝土，如SMA－13，AK－13，AC－13，Superpave－13等。近幾年，橡膠瀝青在加輔層中的應(yīng)用也越來越多。

(2)下面層

下面層的一個(gè)重要作用是延緩舊水泥混凝土路面的反射裂縫，并且防止道路水損害，大多用6～10cm的中粒式或粗粒式連續(xù)級(jí)配組成的瀝青混凝土，一般為一層或是兩層，如AC－20I(AC－16I)，Superpave－20，ATB－25等。并使用改性瀝青在下面層之間設(shè)改性乳化瀝青粘層，以加強(qiáng)層間結(jié)合。

(3)中間夾層

在舊水泥混凝土層和瀝青加輔層之間設(shè)置一層夾層，這樣可以使瀝青加輔層底面的應(yīng)力或應(yīng)變因離開應(yīng)力集中的接縫(或裂縫)端部而降低，同時(shí)也可提高加輔層結(jié)構(gòu)(包括夾層在內(nèi))的抗拉和抗剪能力。迄今所采用的夾層種類很多，可分為三大類:應(yīng)力吸收夾層(如SAMI、Strata系統(tǒng)等)、土工織物夾層(如聚酯玻纖布、燒毛土工布等)和格柵夾層。

(4)調(diào)平補(bǔ)強(qiáng)層

調(diào)平層具有密水性和抗疲勞性能好的優(yōu)點(diǎn)，并且為中間夾層輔設(shè)提供較好的施工平臺(tái)，多采用小于4cm的瀝青混凝土或?yàn)r青砂。

3 破碎設(shè)備及工藝

3.1 小型破碎機(jī)

小型破碎設(shè)備。這類機(jī)器由于功率小導(dǎo)致對(duì)路面的沖擊能量小，所以一般只適用于破碎低等級(jí)水泥路面，對(duì)破碎厚度也有一定要求。例如破碎機(jī)的沖擊能量只有150～180J，破碎能力為10～14m2(20cm水泥混凝土)。

3.2 大型破碎機(jī)

大型破碎機(jī)由于其功率大，生產(chǎn)效率高，因而適合高等級(jí)水泥路面的破碎，不過這類機(jī)器一般都對(duì)路面具有較高的沖擊力，因此對(duì)路基承載力有一定要求。以下是幾種常見的破碎機(jī)。

(1)大型落錘破碎機(jī)。錘重:5500kg;錘長(zhǎng):250mm;錘寬:38mm;錘頭最大提升高度:270mm;最大擊實(shí)次數(shù):35次/min;最大工作移動(dòng)速度:24m/min。

(2)多錘頭破碎機(jī)MHM。

(3)共振型破碎機(jī)。

4 瀝青罩面層施工工藝

4.1 舊路的病害處理

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、勘測(cè)舊路面的破損情況，針對(duì)以下不同類型的病害，進(jìn)行有效處理。

錯(cuò)臺(tái)、板塊開裂:路面發(fā)生錯(cuò)臺(tái)或板塊開裂，應(yīng)首先考慮是路基質(zhì)量出現(xiàn)問題，因此必須將整個(gè)板塊全部鑿除，重新壓實(shí)路基及基層，澆筑C30混凝土。

掉邊、缺角:對(duì)損壞較深的路面，先用切割機(jī)切除損壞部分，然后澆筑C30混凝土;對(duì)損壞面較淺、較窄的，可用風(fēng)鎬鑿除深約5cm以上，然后用中粒式瀝青混凝土填平壓實(shí);對(duì)混凝土板的縱橫接縫，先清除接縫內(nèi)的雜物，然后用1∶1.5水泥砂漿灌縫。

板塊脫落:在脫落空部位鉆30cm空2～3個(gè)(鉆穿板塊)，然后用C30水泥砂漿高壓灌注，注滿為止。

4.2 噴灑粘層油

噴灑前，利用灑水車高壓水槍對(duì)整個(gè)路面進(jìn)行沖洗，確保路面潔凈，以提高粘結(jié)力，路面要經(jīng)壓縮機(jī)高壓空氣吹掃干凈，由瀝青灑布機(jī)均勻噴灑。為確保粘結(jié)效果，噴灑一定要均勻，油量要適中，對(duì)噴灑過量的一定要刮除，人工補(bǔ)刷。為防止路面污染，粘層油撒布后應(yīng)立即封閉交通。

4.3 輔設(shè)土工布

在舊混凝土路面板塊的中縫及縮縫兩側(cè)各50cm范圍內(nèi)，噴灑170℃的粘層油，用量控制在0.4kg/m2左右，噴灑橫向范圍要比土工布長(zhǎng)10cm，道路專用土工布應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確輔貼在縫上，要求做到平整無折和無氣泡，輔設(shè)可采用人工及機(jī)械輔設(shè)，接口處應(yīng)相互搭接15cm。

4.4 攤輔技術(shù)要求

按照瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的要求，進(jìn)行瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)。瀝青混凝土的級(jí)配碎石用量很大，需提前做好備料工作。施工時(shí)要求供料速度與攤鋪速度相平衡，確保均勻、連續(xù)不斷地進(jìn)行攤鋪，盡量進(jìn)行全幅路一次性攤鋪。

5 結(jié)束語

(1)在舊混凝土路面上進(jìn)行瀝青罩面必須重視基層的處理，以提高粘結(jié)力。在攤鋪之前，必須對(duì)舊有的路況進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)、分類和處理。

(2)在舊有混凝土板縫上加輔土工布可有效地防止反射裂縫對(duì)面層的影響。加輔玻璃纖維格柵可防止路面疲勞裂縫，延長(zhǎng)其使用壽命。

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

［2］ 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF40－2004)［S］.