瀝青路面拓寬改造縱向接縫施工技術(shù)探討

趙振東　吳思源　吳桂金

摘 要：縱向接縫開裂是引起瀝青路面拓寬改造工程早期水毀病害發(fā)生的主要原因，通過提高新路基局部壓實(shí)度、減小新路基工后沉降量、增加瀝青面層接縫密水性等措施，降低縱向接縫開裂發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，延緩路面縱向接縫處水毀病害的發(fā)生，延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命。

關(guān)鍵詞：縱向接縫；開裂；工后沉降；密水性

1.引言

我國(guó)中東部公路網(wǎng)于本世紀(jì)初已基本形成，隨著近年來交通量的不斷增加，早期建設(shè)的公路通行能力已明顯不能適應(yīng)交通量增長(zhǎng)的需要，擁堵現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。為緩解這一矛盾，“三升二”、“二升一”公路拓寬改造已成為提升公路通行能力的主要措施。

新鄉(xiāng)市近年來已對(duì)多條公路進(jìn)行了拓寬改造，由于新老路基具有不同速率的工后沉降，以及新舊瀝青混合料接縫處礦料級(jí)配呈非連續(xù)狀態(tài)，致使縱向接縫過早開裂，以致引發(fā)瀝青路面局部網(wǎng)裂病害的發(fā)生。本文為延緩縱縫開裂對(duì)公路拓寬施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

2.加寬路基縱縫開裂的原因

所謂 “三升二、二升一”，是指在原有公路等級(jí)基礎(chǔ)上，根據(jù)交通量和通行能力的需要，對(duì)現(xiàn)有三級(jí)公路提升為二級(jí)、二級(jí)公路提升為一級(jí)的俗稱。為了充分利用老路面的剩余功能，除對(duì)局部進(jìn)行裁彎取直外，大部分路段采取老路加寬的方式，為使拓寬后不至偏拱，不受條件限制時(shí)均采用兩側(cè)拓寬。

2.1新老路基搭接的形式

垂直搭接。對(duì)于平原地區(qū)，公路路基普遍較低，多數(shù)路段處于零填挖狀態(tài)，為了保證拓寬路基的承載能力，設(shè)計(jì)一般要求對(duì)路基反挖處理80cm（路床部分）。當(dāng)碾壓寬度受限時(shí)，需沿老路路肩線垂直下挖至距路基頂80cm的位置，此時(shí)新老路基搭接即形成一條相對(duì)于水平面的垂直接縫。

斜面搭接。當(dāng)路堤高度小于2m且不受碾壓寬度限制時(shí)，將老路基表土清除以后可直接填筑新路堤。

挖臺(tái)階逐層搭接。對(duì)于路堤較高的路段，將老路基邊坡表土清除以后，從老路堤坡腳向上按設(shè)計(jì)要求逐層挖設(shè)臺(tái)階搭接。

2.2不同搭接方式對(duì)新老路基不均勻沉降的影響

新老路基的工后沉降速率會(huì)有所不同，這是因?yàn)槔下坊尚秃笠堰\(yùn)行多年，沉降速率逐年減緩并趨于穩(wěn)定，而新路基由于材料的性質(zhì)、壓實(shí)質(zhì)量以及壓實(shí)應(yīng)力釋放等因素，初期工后沉降速率較高，因此會(huì)在新老路基交界處形成應(yīng)力集中而開裂。不均勻沉降形成的應(yīng)力大小與絕對(duì)沉降量有關(guān)，也即與預(yù)期開裂位置相對(duì)應(yīng)的新路基厚度有關(guān)。垂直搭接時(shí)，沉降界面顯著，新老路基結(jié)合處開裂可能性大；斜面搭接時(shí)，由于新路基厚度沒有突變點(diǎn)，因此其沉降量沿鉛垂方向也為漸變，新老路基搭接形成開裂的可能性最小；挖臺(tái)階逐層搭接的方式是將新老路基厚度分散、細(xì)化，使其在同一搭接界面上的沉降應(yīng)力相對(duì)減小，以降低嚴(yán)重開裂的風(fēng)險(xiǎn)，但如果臺(tái)階做得比較大，則同樣會(huì)在臺(tái)階的豎直搭接面處產(chǎn)生沉降開裂的可能。

2.3不同搭接方式對(duì)新老路基接縫區(qū)域壓實(shí)的影響

新老路基搭接處一定區(qū)域內(nèi)是壓實(shí)的薄弱區(qū)域，原因主要有以下三點(diǎn)：

第一，由于處于壓實(shí)區(qū)域邊部，壓路機(jī)在該區(qū)域內(nèi)無(wú)法錯(cuò)輪碾壓。按照1/2錯(cuò)輪壓實(shí)法計(jì)算，壓路機(jī)從左到右每壓實(shí)一遍，接縫區(qū)域得到一次碾壓，而中心區(qū)域得到兩次碾壓，接縫區(qū)域成為弱壓實(shí)區(qū)。接縫區(qū)域?qū)挾葹橹鲏簩?shí)輪寬度的1/2。

第二，老路基搭接面（或臺(tái)階立面）是否順直、平整，決定壓路機(jī)能否碾壓到邊。如果老路基開挖立面不平整，線形不順直，一些陡坎、急彎處壓路機(jī)無(wú)法進(jìn)入而被漏壓，形成壓實(shí)盲區(qū)。

第三，壓路機(jī)類型決定是否可以碾壓到邊。一些壓路機(jī)在主壓實(shí)輪端部以外設(shè)置懸掛支撐裝置，新老路基垂直搭接時(shí)，懸掛支撐裝置首先與老路基接觸而無(wú)法碾壓到邊，形成壓實(shí)盲區(qū)。就目前常用壓路機(jī)而言，震動(dòng)壓路機(jī)在輪端設(shè)有懸掛支撐，鐵三輪壓路機(jī)則不設(shè)，有利于貼邊壓實(shí)。

3.新老瀝青路面縱向開裂的原因

3.1瀝青路面縱向接縫開裂

瀝青路面局部開裂的主要原因是抗彎拉強(qiáng)度或抗剪強(qiáng)度小于所承受的外力。瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度、抗彎拉強(qiáng)度主要來自于兩個(gè)方面，一是瀝青的膠結(jié)作用，二是礦料級(jí)配形成的嵌擠鎖結(jié)作用。瀝青路面拓寬縱向接縫為冷接縫施工工藝，在新老瀝青路面搭接前，需事先對(duì)舊路面的邊緣進(jìn)行修整順直，并形成堅(jiān)實(shí)的接面。但新老瀝青混合料在接縫處卻難以形成理想級(jí)配而失去嵌擠鎖結(jié)能力，同時(shí)造成接縫處的瀝青混合料空隙率增大，瀝青膠結(jié)面積減小，膠結(jié)力降低，進(jìn)一步加劇了縱向接縫開裂的可能性。

由于縱向接縫處瀝青混合料空隙率相對(duì)較大，造成瀝青混合料局部透水，成為縱向接縫處水毀病害的直接原因。

3.2新老路基不均勻沉降造成瀝青路面、路面基層受拉開裂

由于新路基工后沉降速率快，造成新老路基不均勻沉降，引起瀝青路面、路面基層局部受拉而開裂。

3.3基層縱向接縫開裂反射至路面

基層縱向接縫受壓實(shí)、材料離析等因素影響，成為低強(qiáng)區(qū)，受外力作用后易造成開裂，并引起路面裂縫反射。

4.延緩縱向裂縫發(fā)生的措施

瀝青路面的拓寬改造極易發(fā)生縱向裂縫病害，處置不當(dāng)，則縮短瀝青路面的使用壽命。因此，應(yīng)針對(duì)縱向裂縫產(chǎn)生的各種因素，制訂有效的防治方案，并嚴(yán)控施工質(zhì)量，以延緩開裂時(shí)間或降低開裂的風(fēng)險(xiǎn)。

4.1新路堤基底的加固與處理

路基的工后沉降大致可分為兩部分，一部分來自基底的塑性變形，另一部分來自于壓實(shí)路堤的再密實(shí)。基底的塑性變形產(chǎn)生的原因主要是由于高路堤基底承受了過大的壓力，以及局部有軟土地基的存在。這部分變形可以通過反壓護(hù)道或軟基處理等措施加以防治。對(duì)于低路堤（路堤高度小于80cm、零填挖或反挖處理路床），由于基底為過濕土，承載能力不足，稍加碾壓即產(chǎn)生軟彈，甚至無(wú)法承受壓路機(jī)自重，這種情況在工程實(shí)踐中遇到的較多。該深度所在區(qū)域仍為汽車荷載的影響區(qū)，處理不當(dāng)，在汽車荷載長(zhǎng)期作用下，基底也會(huì)發(fā)生變形而引起工后沉降。

基底過濕土是指不能界定為軟土地基，但天然含水率較最佳含水率大，且超出了適宜碾壓的含水率狀態(tài)，碾壓后形成軟彈而無(wú)法壓實(shí)的情況。處理這種情況的方法主要有以下幾種：

局部軟臥層換填法。當(dāng)軟臥層厚度和面積不大時(shí)可以采取挖除不適宜材料，換填透水性好的材料或CBR值較高的路基填料。

固化土法。受換填材料料源限制，或其他原因不適宜采用換填法時(shí)，可采用固化土法。如地基土含水率過高時(shí)，可采用生石灰或生石灰粉固化，生石灰在消解過程中吸收和蒸發(fā)部分水分，能夠達(dá)到降低含水率的目的，并使路基得到固化。

受工期限制時(shí)，也可以使用水泥固化，但水泥固化不適宜塑性指數(shù)較高的黏土。

固化厚度應(yīng)能使基底具有一定的承載能力，以便在其上回填、壓實(shí)作業(yè)，確保路基達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度。

4.2提高路基密實(shí)性，降低工后沉降量

除基底塑性變形引起的工后沉降以外，路堤在運(yùn)營(yíng)期的進(jìn)一步壓縮引起的工后沉降也是不可忽視的原因。

壓實(shí)度是評(píng)價(jià)路基壓實(shí)程度的基本依據(jù)。壓實(shí)度是土體干密度與最大擊實(shí)干密度的百分比，因此影響壓實(shí)度的主要因素有兩點(diǎn)，一是路基土體的干密度的大小，也即土體的密實(shí)程度。二是標(biāo)準(zhǔn)干密度的大小。壓實(shí)度數(shù)值的大小，只能說明是否達(dá)到了施工技術(shù)規(guī)范或工程質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值要求，而不能說明空隙率的大小。土體中空隙的存在是造成再壓密的基礎(chǔ)條件。所以，只有所采用的最大干密度具有代表性時(shí)，壓實(shí)度數(shù)值才能真實(shí)反映路基土體的密實(shí)性。事實(shí)上，不管采取什么壓實(shí)手段，由于密實(shí)機(jī)理的復(fù)雜性，很難使土體空隙為零。鑒于空隙率的存在和工后失水干縮、土顆粒在外荷載震動(dòng)力作用下產(chǎn)生位置變動(dòng)等因素，路堤工后沉降也是一種必然，只是數(shù)值大小問題而已。提高壓實(shí)度，降低空隙率是減小路堤土體工后沉降的主要措施。

4.3提高路基縱向接縫質(zhì)量，消除壓實(shí)薄弱環(huán)節(jié)

垂直搭接法和挖臺(tái)階逐層搭接法的壓實(shí)。壓實(shí)寬度應(yīng)能滿足壓路機(jī)錯(cuò)輪碾壓的要求，為了保證壓路機(jī)能夠緊貼老路基邊緣壓實(shí)，每一作業(yè)面至少應(yīng)配備一臺(tái)滿足噸位要求的鐵三輪壓路機(jī)。壓實(shí)遍數(shù)應(yīng)以接縫區(qū)域達(dá)到壓實(shí)度要求為準(zhǔn)。壓路機(jī)碾壓過后應(yīng)人工隨時(shí)清理老路基邊緣滑落的土堆，以防壓實(shí)輪被架空影響局部壓實(shí)度。檢查壓實(shí)度時(shí)的取樣位置應(yīng)選在根據(jù)錯(cuò)輪寬度計(jì)算的接縫區(qū)域（壓實(shí)薄弱區(qū)）內(nèi)，例如采用18～21t鐵三輪壓路機(jī)碾壓時(shí)，主壓實(shí)輪的寬度為74cm，當(dāng)1/2錯(cuò)輪碾壓時(shí)，接縫區(qū)域?qū)挾葹?7cm。當(dāng)該區(qū)域壓實(shí)度滿足要求時(shí)，其他區(qū)域壓實(shí)遍數(shù)均多于該區(qū)域而處于超壓實(shí)狀態(tài)。

斜面搭接法的壓實(shí)。斜面搭接法是路堤加寬最簡(jiǎn)單的一種搭接方法，首先應(yīng)將老路基邊坡坡面表土清除，清除厚度一般不小于坡面法向30cm。檢查坡面壓實(shí)度，如能滿足所在層位壓實(shí)度要求，可直接從坡腳開始直接填筑、壓實(shí)新路基。碾壓新路基時(shí)，壓路機(jī)應(yīng)越過新老路基交界線不少于30cm，以保證新老路基壓實(shí)度的一致性。如老路基邊坡壓實(shí)度不能滿足要求時(shí)，應(yīng)找出界限，以挖臺(tái)階的方式消除壓實(shí)度不足部分。臺(tái)階寬度由邊坡松軟層厚度確定，但不宜小于1m，挖臺(tái)階的土可作為回填新路基土使用。

4.4新老路面基層搭接方案設(shè)計(jì)與施工

4.4.1基層接縫設(shè)計(jì)

新加寬的基層材料應(yīng)與舊路面基層材料基本一致。搭接前應(yīng)將舊基層邊部不密實(shí)或破損部分切除。應(yīng)采用垂直的平接縫，底基層、基層宜錯(cuò)臺(tái)施工，錯(cuò)臺(tái)寬度不宜小于30cm。

4.4.2基層接縫施工

接縫處舊基層的立面修整宜使用銑刨機(jī)或開槽機(jī)，接縫應(yīng)順直。鋪筑新基層前，舊基層立面應(yīng)充分濕潤(rùn)，如為水泥穩(wěn)定類材料，立面宜噴灑較大水灰比的水泥漿，也可在新材料攤鋪后人工沿接縫處適量澆灑水泥漿，防止舊基層吸收水分使基層材料可碾性變差，以促進(jìn)新舊基層的結(jié)合。碾壓時(shí)壓路機(jī)主壓實(shí)輪應(yīng)緊貼老基層邊緣碾壓，不得漏壓。和路基接縫區(qū)域一樣，基層接縫區(qū)域也應(yīng)增加碾壓遍數(shù)，以保證接縫區(qū)域壓實(shí)度。

4.5瀝青路面搭接方案設(shè)計(jì)與施工

3.防范措施

3.1多方面集體監(jiān)督體制機(jī)構(gòu)的建立與完善

建立監(jiān)督體制改革，提高工程質(zhì)量，使施工更加的科學(xué)化、合理化是現(xiàn)代施工技術(shù)所迫切需要的。打破傳統(tǒng)的監(jiān)督方法，建立多方位的監(jiān)督結(jié)構(gòu)體系，力爭(zhēng)做到上崗人員都持有上崗證。使執(zhí)法和檢查的監(jiān)督力度大力實(shí)行。在建筑施工過程中，工程監(jiān)理應(yīng)該充分發(fā)揮自己的職責(zé)，對(duì)質(zhì)量監(jiān)督工作給予足夠的重視。隨時(shí)對(duì)工程的質(zhì)量進(jìn)行巡查和監(jiān)察，對(duì)工程質(zhì)量應(yīng)做到提前預(yù)防，出現(xiàn)質(zhì)量問題可以盡快解決，這樣才能保證施工的順利進(jìn)行。監(jiān)理人員應(yīng)該對(duì)登錄記錄表進(jìn)行檢查，對(duì)于不符合工程工序標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行調(diào)整，及時(shí)與工作人員進(jìn)行溝通、交流，可以時(shí)時(shí)了解和快速解決出現(xiàn)問題，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保證工程質(zhì)量的穩(wěn)定實(shí)施。

3.2建筑工程質(zhì)量監(jiān)督管理制度的設(shè)立與完善

為了使建筑工程質(zhì)量監(jiān)督執(zhí)法部門的透明度提高，使整個(gè)建筑工程項(xiàng)目成為“陽(yáng)光監(jiān)督”。工程施工從一開始就應(yīng)該對(duì)建筑工程全面的了解，這樣會(huì)使監(jiān)督工作更加全面、順利的進(jìn)行，以便對(duì)工程建設(shè)的時(shí)時(shí)調(diào)控和鞭策、施工方和監(jiān)理能夠做

到自查自糾、自我管理、積極主動(dòng)性和約束性，以便施工人員更好的完成施工項(xiàng)目，保證工程質(zhì)量和安全事故的發(fā)生。

3.3提前預(yù)防與規(guī)范執(zhí)法的完善

工程質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)工程建立預(yù)防措施。把在建筑施工過程中不可避免的質(zhì)量問題縮小到最小，把由于其他因素出現(xiàn)的問題，進(jìn)行快速調(diào)整和修復(fù)。根據(jù)我國(guó)質(zhì)量管理體系的規(guī)定，必須做好組織間的相互協(xié)調(diào)，完善質(zhì)量監(jiān)督系統(tǒng)，嚴(yán)格對(duì)內(nèi)部構(gòu)造的審核和評(píng)估管理，保證工程質(zhì)量管理工作的順利進(jìn)行。在對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收的同時(shí)，可以結(jié)合法律對(duì)工程進(jìn)行管理，以使工程質(zhì)量符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。

4.結(jié)語(yǔ)

總之，在建筑工程企業(yè)施工過程中，必須嚴(yán)格對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)察和管理。建設(shè)各方都應(yīng)嚴(yán)格按照質(zhì)量管理體系的規(guī)定，規(guī)范自身質(zhì)量行為。使建筑工程更加透明化，讓廣大人民群眾來監(jiān)督，避免質(zhì)量問題給工程帶來影響，保證人民的居住安全和使用安全，降低工程造價(jià)的損失。