舊水泥路面改建設(shè)計(jì)淺析

錢越康

0 引言

深圳市龍崗中心城區(qū)在二十世紀(jì)八九十年代修建了大量的水泥混凝土路面，由于水泥混凝土路面具有造價(jià)低、承載能力大、不易損壞、使用年限長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在城市建設(shè)中曾承擔(dān)了主要的交通任務(wù)。但是近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市的車流量也迅猛增長(zhǎng)，使得路面整體服務(wù)水平與初期相比已有較大衰減，城市中早期建造的水泥路面損壞現(xiàn)象十分嚴(yán)重，水泥混凝土路面往往出現(xiàn)裂縫、破碎、斷板、板底脫空等病害，嚴(yán)重降低了道路的使用性能。

為了盡量利用現(xiàn)狀舊水泥混凝土路面，避免浪費(fèi)，在城市道路改造中舊水泥路面上加鋪瀝青面層的技術(shù)，俗稱“白加黑”復(fù)合路面應(yīng)用越來越多。但由于水泥混凝土路面屬于剛性路面結(jié)構(gòu)，直接加鋪瀝青層容易產(chǎn)生反射裂縫，故需對(duì)其進(jìn)行調(diào)查、分析、處理，根據(jù)具體情況確定是否加鋪及加鋪厚度。下面結(jié)合深圳市龍崗區(qū)大運(yùn)場(chǎng)館配套道路路面修繕及交通改善工程項(xiàng)目，對(duì)舊水泥混凝土路面上白加黑的技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。

1 項(xiàng)目情況

2011年8月12日～8月22日，第26屆世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)將在深圳舉行。因年代久遠(yuǎn)，深圳龍崗中心城區(qū)的大部分道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，現(xiàn)有水泥混凝土路面、混凝土人行道板磚等設(shè)施均陳舊不堪，屆時(shí)將與新建場(chǎng)館和道路形成較大的反差，從而影響龍崗和深圳的整體交通形象和城市環(huán)境。故大運(yùn)場(chǎng)館配套道路路面修繕及交通改善工程被提上工作日程，其包括5條城市主干道:龍平西路、清林路、如意路、龍城大道、吉祥路;13條城市次干道:愛心路、青松路、怡翠路、晨光路、沙園路、平安路、建設(shè)路、德政路、長(zhǎng)興路、白灰圍一路、龍福西路、龍福路、和福路;3條支路:愛龍東路、和諧路、公園路。全部城市一級(jí)主干道長(zhǎng)約18.12 km，城市二級(jí)主干道全長(zhǎng)約15.2 km，支路全長(zhǎng)3.2 km。全部道路共計(jì)36.52 km。

2 舊水泥混凝土路面狀況調(diào)查與分析

舊水泥混凝土路面狀況的調(diào)查與評(píng)價(jià)分析是改造設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)性工作。通過對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)分析和評(píng)價(jià)，能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)舊水泥混凝土路面的剩余壽命，找到路面損壞的主要原因。本項(xiàng)目由華南理工大學(xué)對(duì)舊路進(jìn)行了彎沉、裂縫等檢測(cè)調(diào)查，為后期設(shè)計(jì)提供了詳細(xì)的依據(jù)。根據(jù)調(diào)查，現(xiàn)狀板塊總體狀況較好，僅存在部分板塊損壞、局部裂縫等現(xiàn)象，對(duì)老路部分損壞板塊進(jìn)行修補(bǔ)后可直接加鋪瀝青混凝土罩面。

3 原水泥混凝土路面的處治

3.1 板角、板邊損壞的處治

板角斷裂等一般由行車荷載作用引起應(yīng)力集中造成的。對(duì)于長(zhǎng)和寬大于1 m的破損板采用換板處理;對(duì)于長(zhǎng)和寬小于1 m的僅按破損板角斷裂面的大小確定切割范圍，然后修補(bǔ)同等強(qiáng)度混凝土。

3.2 裂縫的處治

原有水泥混凝土路面部分水泥面板存在裂縫程度不一，修補(bǔ)時(shí)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的修補(bǔ)措施。

1)小于3 mm的輕微裂縫，可采用直接灌漿法處理。

2)裂縫大于3 mm時(shí)在裂縫兩邊各50 cm進(jìn)行全深度破除混凝土板塊，然后目測(cè)基層，若基層較差則下挖至整體性較好的層面，用C15混凝土修復(fù)基層，再用C30混凝土進(jìn)行全深度面層補(bǔ)塊處理。

3.3 錯(cuò)臺(tái)的處治

1)對(duì)于錯(cuò)臺(tái)高差不大于10 mm的水泥板，可采用磨平法，應(yīng)從錯(cuò)臺(tái)最高點(diǎn)開始向四周擴(kuò)展，邊磨邊用3 m直尺找平，直至相鄰兩塊板齊平為止，磨平后，接縫內(nèi)應(yīng)將雜物清除干凈，并吹凈灰塵，及時(shí)將嵌縫料填入。

2)對(duì)于錯(cuò)臺(tái)高差大于10 mm的水泥板，可采用水泥混凝土進(jìn)行處治，應(yīng)將錯(cuò)臺(tái)下沉板鑿除2 cm～3 cm深，修補(bǔ)長(zhǎng)度按錯(cuò)臺(tái)高度除以坡度(1%)計(jì)算，鑿除面應(yīng)清除雜物灰塵，再澆筑水泥混凝土。

3.4 麻面、脫皮路面的處治

對(duì)于非結(jié)構(gòu)破壞，如表面起皮、露骨、剝落、麻面等，可將麻面、嚴(yán)重脫皮處雜質(zhì)清洗干凈，然后再灑上改性瀝青油一層，用量為0.6 kg/m～0.8 kg/m，再用改性瀝青補(bǔ)平(厚度小于5 mm)。

3.5 水泥混凝土板脫空唧泥病害處治

1)脫空嚴(yán)重路段采用破除舊混凝土板塊，新建C30板塊的方法換板。2)一般路段采用在脫空部位水泥混凝土板上鉆5個(gè)約φ50 mm的孔(鉆穿混凝土板)，然后用C20高強(qiáng)水泥砂漿高壓灌注處治。

4 瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 反射裂縫的預(yù)防

由于水泥混凝土路面接縫的存在，在溫度變化和交通荷載的作用下，瀝青加鋪層在接縫附近不可避免地產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)該溫度變化和交通荷載綜合作用下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力超過瀝青混凝土的強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生裂紋。隨著溫度變化和交通荷載的重復(fù)作用，裂紋擴(kuò)展貫通至加鋪層頂面或底面，形成反射裂縫。反射裂縫的存在，不僅破壞路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，而且一旦地表水沿反射裂縫向下滲透，易使面層逐漸失粘脫落，路基強(qiáng)度降低，嚴(yán)重影響路面的使用壽命。

一般認(rèn)為有以下幾種方法可以減少瀝青加鋪層的反射裂縫:

1)設(shè)計(jì)較厚的瀝青加鋪層;2)沖擊或破碎混凝土板斷開成小塊，并予以穩(wěn)固;3)在加鋪層中采用應(yīng)力吸收夾層;4)加鋪層中應(yīng)用纖維薄膜夾層。本項(xiàng)目中采用鋪設(shè)自粘式玻纖土工格柵的方式達(dá)到有效吸收應(yīng)力，預(yù)防反射裂縫的作用。

4.2 調(diào)平層設(shè)計(jì)

加鋪瀝青混凝土面層施工之前必須要鋪筑一定厚度的調(diào)平層，調(diào)平層的作用除了為加鋪瀝青層提供工作平臺(tái)外，更重要的是必須有良好的抗疲勞和抗裂性能，以滿足防反射裂縫功能的需要，所以對(duì)調(diào)平層材料的選擇相當(dāng)重要。本項(xiàng)目針對(duì)性地選取了中粒式瀝青混凝土AC-20C和瀝青穩(wěn)定碎石ATB-25作為調(diào)平層的材料。

4.3 瀝青罩面層設(shè)計(jì)

水泥混凝土路面加鋪瀝青面層，可以采用有限元層狀體系計(jì)算程序進(jìn)行加鋪層計(jì)算，將瀝青層看作上面層，原有水泥混凝土路面看作下面層，但由于舊混凝土路面板有接縫，如何有效真實(shí)地模擬白加黑路面結(jié)構(gòu)是保證計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況相符的關(guān)鍵，目前還沒有一套成熟的設(shè)計(jì)方法。通過深圳市相關(guān)類似項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)及甲方對(duì)本項(xiàng)目提出的盡量減少噪聲及粉塵污染的要求，設(shè)計(jì)了兩種舊水泥混凝土路面加鋪瀝青的方案，并在清林路設(shè)置了300 m長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)段，在實(shí)驗(yàn)段上按左右幅分別采用兩種罩面方案，比較分析后確定整個(gè)項(xiàng)目的罩面方案。

兩種方案如下:

方案一的優(yōu)點(diǎn)在于工藝應(yīng)用較廣，施工單位有足夠經(jīng)驗(yàn);缺點(diǎn)為在中心城區(qū)施工時(shí)產(chǎn)生的銑刨舊路面噪聲、粉塵會(huì)對(duì)居民日常生活產(chǎn)生干擾。

方案二的優(yōu)點(diǎn)在于免去銑刨步驟，不會(huì)產(chǎn)生噪聲、粉塵污染;缺點(diǎn)為目前可借鑒的工程實(shí)例較少，施工單位缺少相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)施工條件要求較高，在本項(xiàng)目工期緊張的情況下較難達(dá)到。

通過實(shí)驗(yàn)段完成之后的相關(guān)檢測(cè)表明，兩種罩面方案都能達(dá)到相關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求;從使用效果看，實(shí)驗(yàn)段道路運(yùn)營(yíng)半年，目前還沒有出現(xiàn)反射裂縫。經(jīng)過甲方綜合考慮，決定采用方案一為本項(xiàng)目的白加黑罩面方案。

5 結(jié)語(yǔ)

1)舊水泥混凝土道路“白加黑”技術(shù)，一方面可以充分利用老路，無需破除老混凝土路面，減少道路施工給城市周圍環(huán)境帶來的噪聲、粉塵污染等影響，同時(shí)大大減少了建筑垃圾，變廢為寶，不需要新建道路的基層，節(jié)約了造價(jià)，大大縮短了工期，是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策的重要舉措。

2)“白加黑”技術(shù)是在對(duì)老路面進(jìn)行充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行的罩面技術(shù)，因此對(duì)老路面的評(píng)價(jià)和維修至關(guān)重要。

3)“白加黑”技術(shù)要解決的關(guān)鍵問題是反射裂縫的問題，通過本項(xiàng)目的實(shí)踐證明，反射裂縫需要采取綜合措施來防治:舊水泥混凝土路面的修補(bǔ)、加鋪玻纖格柵、設(shè)置較厚的瀝青加鋪層、增設(shè)粘層油等，這樣能大大延緩反射裂縫的出現(xiàn)。

4)目前對(duì)舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青路面尚未形成一個(gè)完整的體系用來指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工，特別是在路面檢測(cè)、經(jīng)濟(jì)性、耐久性等方面也應(yīng)作進(jìn)一步的研究和探索。

［1］ JTJ 073.1-2001，公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ 李 華，金志強(qiáng).水泥混凝土路面修補(bǔ)技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，1997.

［4］ 龍劍杰.城市道路“白加黑”舊路補(bǔ)強(qiáng)壓密注漿技術(shù)［J］.中國(guó)市政工程，2008，132(4):10-11.

［5］ 賴用滿.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)及材料性能研究［D］.南京:東南大學(xué)，2004.

［6］ 葛折圣，張衛(wèi)軍.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層的力學(xué)分析［J］.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，26(6):24-26.