城市道路路面改造方案及處治技術(shù)研究

程 超

(江西中煤建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330001)

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城市道路路面改造方案及處治技術(shù)研究

程 超

(江西中煤建設(shè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330001)

分析了水泥混凝土路面及瀝青路面的改造處治技術(shù)，選取某城市東二環(huán)道路為研究對象，對多處水泥混凝土路面板破損形態(tài)進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)研究，并根據(jù)道路現(xiàn)場病害實(shí)際調(diào)查結(jié)果，提出了“改性瀝青4 cm SMA、改性瀝青7 cm AC-20、溶劑型粘結(jié)劑、防水卷材貼縫、水泥混凝土板”的改造處治方案，取得了良好的效果。

城市道路，路面，彎沉檢測，改造方案

0 引言

隨著我國改革開放的發(fā)展，社會的進(jìn)步，城市經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn)，人們對出行效率與生活有著更高的要求。首先是人們對汽車的需求數(shù)量逐年遞增，這樣就使得城市負(fù)載的交通壓力越來越高，而這帶來的問題就需要更高更好的城市路網(wǎng)來支撐城市交通量的發(fā)展[1]。

現(xiàn)階段，城市道路多為近20年～30年內(nèi)建設(shè)的水泥混凝土路面，或近10年～15年內(nèi)建設(shè)瀝青混凝土路面，這兩種路面經(jīng)過長期使用都出現(xiàn)不同程度的破壞，大量區(qū)域都已經(jīng)進(jìn)入大型維修期或使用期限[2]。具體表現(xiàn)在工程早期施工，運(yùn)營過程中的車輛運(yùn)輸荷載的大量增加，這樣不僅會讓建設(shè)道路路面的基準(zhǔn)期以及使用年限大幅減少，同時對于新建道路路面來說，其在通車運(yùn)營期間，會產(chǎn)生一系列的不同程度和類型的結(jié)構(gòu)破壞。這樣不僅使我們的財富造成巨大的浪費(fèi)，還會在一定程度上影響道路的服務(wù)使用水平，甚至對車輛的行駛有著巨大的安全隱患，而這就需要對城市道路進(jìn)行改造和處治。

1 舊水泥路面的處治技術(shù)

1.1 層間粘結(jié)材料的選擇

在復(fù)合式路面鋪裝結(jié)構(gòu)中，瀝青面層與水泥混凝土基層間的層間粘結(jié)層材料的選擇具有重要的作用[3]。使用性能優(yōu)良的層間粘結(jié)層能夠保證瀝青面層與水泥混凝土基層之間具有良好的結(jié)合性，能夠共同承擔(dān)車輛荷載作用，延長復(fù)合式路面的使用壽命。反之，選擇了粘結(jié)性能較差的層間粘結(jié)層材料，在復(fù)合式路面較大的剪應(yīng)力狀態(tài)下，瀝青混凝土與水泥混凝土之間的層間粘結(jié)容易失效，而使整個復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)處于不利的層間滑動狀態(tài)，造成瀝青面層的推移、開裂等路面病害，嚴(yán)重影響路面的使用壽命。目前常用的層間粘結(jié)材料及用量主要有以下幾種[4]，見表1。

表1 常用的層間粘結(jié)層材料及用量

1.2 舊路面常見處治技術(shù)

舊路面處治技術(shù)可分為舊水泥混凝土路面處治和舊瀝青路面處治兩種[5]，常用的處治辦法如下。

1.2.1 水泥混凝土路面處治

1)混凝土換板。將混凝土板整塊換掉(一塊或連續(xù)的多塊)，需對基層進(jìn)行處理。這種辦法適合于基層受到損壞的路段，特別是當(dāng)板塊有三條以上裂縫時。

2)裂縫。根據(jù)損壞嚴(yán)重程度判斷裂縫的特性并采取相應(yīng)的處治辦法，一般而言分別處治。如果舊水泥混凝土板塊內(nèi)部有裂縫，但是板塊內(nèi)部沒有錯臺的時候，那么這塊板就不需要更換，只要對板塊的裂縫進(jìn)行處治或加固處理一下就可以了，這樣可以節(jié)約造價。但是處理以后的板塊，斷裂的間隙需要滿足實(shí)測彎沉值不大于18(0.01 mm)，否則板塊就應(yīng)該采取板底灌漿等方法做進(jìn)一步處理。若混凝土板存在錯臺狀況時，應(yīng)整塊換板。

進(jìn)行處理后的混凝土板仍需同時滿足彎沉值(BZZ-100)不大于21(0.01 mm)，彎沉差(BZZ-100)不大于5.5(0.01 mm)的技術(shù)要求。

3)水泥混凝土板構(gòu)造縫。水泥混凝土板構(gòu)造縫是指縱縫、縮縫、脹縫和施工縫。舊水泥混凝土路面處治時應(yīng)對板塊構(gòu)造縫進(jìn)行清洗再填筑縫等恢復(fù)處治，如果路面的填縫材料已經(jīng)開始有脫落、老化現(xiàn)象出現(xiàn)，或已經(jīng)和板塊結(jié)構(gòu)的縫隙分離，這樣的現(xiàn)象比較多的話，根據(jù)實(shí)際情況，在混凝土板處治后，要對全線填縫料和已經(jīng)失去效果的構(gòu)造縫進(jìn)行清洗，清洗后重新灌注縫隙處理。填縫采用混凝土路面專用填縫料。

4)水泥混凝土板脫空處治。混凝土板脫空病害的判斷標(biāo)準(zhǔn)為當(dāng)混凝土板板角彎沉測試(BZZ-100)在21～41(0.01 mm)時，則視為脫空，出現(xiàn)這樣的情況時應(yīng)進(jìn)行灌漿。灌漿之后，混凝土板角彎沉測試(BZZ-100)應(yīng)不大于21(0.01 mm)，且相鄰板角間的彎沉差應(yīng)不大于5.5(0.01 mm)。達(dá)到上述處理要求后，即可視為處理合格，否則應(yīng)進(jìn)行重新灌漿，直至合格為止。

1.2.2 瀝青路面處治

1)裂縫的處治?？p寬在2 mm以內(nèi)的微小裂縫，可不做處理?？p寬在2 mm～5 mm的裂縫，首先清除縫中雜物及塵土。然后，縫內(nèi)干燥狀態(tài)下，往縫內(nèi)灌入熱瀝青，其灌入的深度約為縫深的2/3，并往縫內(nèi)填入干凈石屑并搗實(shí)。最后，清除掉溢出的瀝青和石屑。對于縫寬大于5 mm的裂縫，首先應(yīng)將已經(jīng)松動的裂縫邊緣去除。之后，往縫內(nèi)填入細(xì)粒式熱拌瀝青混合料并搗實(shí)。

路面網(wǎng)裂，但沒有明顯路面變形沉陷時：將網(wǎng)裂路面銑刨4 cm后，用AC13瀝青混凝土進(jìn)行回填。路面銑刨處治面積應(yīng)比實(shí)際病害面積范圍大，其輪廓線應(yīng)平行或垂直于路面中心線，并超出病害面積范圍10 cm～15 cm。為保證新舊路面間粘結(jié)緊密，可在銑刨邊界上預(yù)刷乳化瀝青。

路面網(wǎng)裂，同時伴有路面明顯沉陷及翻漿等時：將網(wǎng)裂路面銑刨19 cm后，用15 cm C15水泥混凝土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后，涂刷粘層油后用AC13瀝青混凝土進(jìn)行回填。路面銑刨處治面積應(yīng)大于實(shí)際病害面積，處治范圍的輪廓線應(yīng)與路面中心線平行或垂直，并在病害面積范圍以外10 cm～15 cm。為保證新舊路面間粘結(jié)緊密，可在銑刨邊界上預(yù)刷乳化瀝青。

2)沉陷的處治。當(dāng)通車時間長，土基和基層已經(jīng)密實(shí)穩(wěn)定，因而對于路面沉陷的處理，以處治面層為主。具體方法可參考坑槽的處治。對于局部路面沉陷，同時伴有翻漿的情況，可在原路面面層和基層進(jìn)行銑刨后，對基層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，然后重鋪面層。具體方法參見裂縫的處治。

3)車轍的處治。對于波峰和波谷之差小于1 cm的輕微車轍，可不做處理。對于大于1 cm的車轍，應(yīng)將車轍波峰凸起部分銑平。

4)壅包的處治。對于小于1 cm的輕微壅包，可不做處理。對于大于1 cm的壅包，在粘層施工前應(yīng)將壅包凸起部分銑平。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況

某城市東二環(huán)道路全長約6.9 km，為該市市區(qū)主要道路，交通量大。原路面主要以水泥混凝土路面為主，有少部分為瀝青混凝土路面，道路等級為市區(qū)主干道。由于交通量調(diào)查數(shù)據(jù)僅有高峰小時交通量，對于車輛類型也僅按車型進(jìn)行分類，而沒有軸重數(shù)據(jù)，因而，只能依據(jù)以上數(shù)據(jù)對設(shè)計年限內(nèi)的一個車道的累計當(dāng)量軸次進(jìn)行估算。根據(jù)《城市道路設(shè)計規(guī)范》[6]，小客車、摩托車等軸重小于2 t的小型車輛在計算累計當(dāng)量軸次時不予考慮。東二環(huán)路面使用現(xiàn)狀如圖1所示。

為了計算設(shè)計年限內(nèi)的一個車道的累計當(dāng)量軸次，做如下假設(shè)：

1)東二環(huán)路白天交通量按早晚峰交通量的均值乘以12，夜晚(19：00～7：00)客車交通量為白天(7：00～19：00)交通量的40%；夜晚貨車交通量與白天相同。

2)大中貨車前軸重40 kN，后軸重100 kN；大中客車及公交車前軸重20 kN，后軸重50 kN。

根據(jù)以上假設(shè)和交通量數(shù)據(jù)，計算的設(shè)計年限(15年)內(nèi)，東二環(huán)路一個車道的累計當(dāng)量軸次為1 640萬軸次，設(shè)計彎沉為21.6。

2.2 現(xiàn)狀道路調(diào)查

通過對原路面的現(xiàn)場破損調(diào)查情況來看，原路面整體狀況較差，道路服務(wù)水平較低，并且有明顯的路面修補(bǔ)痕跡。現(xiàn)狀道路的病害、破損情況可以分為三類：1)接縫破損：路面縱向接縫的上部范圍內(nèi)發(fā)生較多的破損，破損形態(tài)以缺口為主。2)斷裂破損：各塊板體范圍內(nèi)，由于發(fā)生斷裂，出現(xiàn)多類不規(guī)則裂縫，將板體切割為不規(guī)則塊體。3)改造修補(bǔ)類：東二環(huán)曾進(jìn)行過非機(jī)動車道拓寬改造，造成目前同一道路兩種路面的現(xiàn)狀。水泥混凝土路面與瀝青混凝土路面銜接處出現(xiàn)病害。4)橋面鋪裝層及橋頭搭板破損：據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，沿線部分橋面鋪裝層破損情況較為嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在橋面混凝土鋪裝開裂、混凝土破碎斷裂、鋼筋露出以及橋頭沉陷和伸縮縫等破損。5)路面平整度：測區(qū)路面平整度較差，尤其是拓寬的瀝青混凝土路面沉陷嚴(yán)重，且混凝土表面細(xì)集料散失。

2.3 彎沉檢測與回彈模量計算

為了了解原路面的承載能力，對原路幅中央水泥混凝土路面和原路幅兩側(cè)的瀝青路面分別進(jìn)行了彎沉檢測。根據(jù)彎沉檢測結(jié)果，水泥混凝土路面彎沉普遍較小，路面承載能力強(qiáng)。而兩側(cè)的瀝青路面由于是以前的隔離帶花臺和非機(jī)動車道簡單改建，其彎沉檢測結(jié)果大，承載能力較差。

根據(jù)彎沉檢測結(jié)果，對東二環(huán)路的水泥混凝土路面和瀝青路面分別計算了路面當(dāng)量回彈模量，具體結(jié)果見表2。

表2 當(dāng)量回彈模量計算 MPa

2.4 改造方案設(shè)計

1)設(shè)計參數(shù)。各結(jié)構(gòu)層設(shè)計參數(shù)見表3。

表3 各結(jié)構(gòu)層設(shè)計參數(shù)取值 MPa

2)加鋪層結(jié)構(gòu)厚度計算。本次設(shè)計采用HPDS2006路面設(shè)計系統(tǒng)，對瀝青加鋪層厚度進(jìn)行了計算。計算中假設(shè)上面層為5 cm SMA13，計算下面層瀝青混凝土厚度，舊路面當(dāng)量回彈模量取值為534，下面層計算厚度結(jié)果為9.4 cm。

2.5 處治方案總結(jié)

為滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，東二環(huán)路由于大型客貨車較多，因而設(shè)計交通量大，需要9.4 cm厚度的下面層，即總厚度14.4 cm的瀝青混凝土加鋪層可滿足路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。但是，考慮到采用不同的層間粘結(jié)材料、防反射裂縫措施以及是否采用改性瀝青等條件，設(shè)計厚度可在此基礎(chǔ)上做適當(dāng)調(diào)整。最后擬定的方案采用：改性瀝青4 cm SMA、改性瀝青7 cm AC-20、溶劑型粘結(jié)劑、防水卷材貼縫、水泥混凝土板(自上而下)。處治后經(jīng)檢測，檢測結(jié)果顯示各項(xiàng)指標(biāo)合格，表明所采用的處治方案合理有效。

3 結(jié)語

本文結(jié)合某城市東二環(huán)道路的改造設(shè)計、施工情況，對多處水泥混凝土路面板破損形態(tài)進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)研究，根據(jù)道路現(xiàn)場病害實(shí)際調(diào)查結(jié)果，提出了“改性瀝青4 cm SMA、改性瀝青7 cm AC-20、溶劑型粘結(jié)劑、防水卷材貼縫、水泥混凝土板”的改造處治方案，取得了良好的效果。

[1] 呂洪杰，陶 然.城市道路路面改造研究[J].大眾科技,2013(12):60-62.

[2] 李 麗.城市道路水泥混凝土路面改造技術(shù)研究與對策[J].江蘇科技信息,2015(25):69-70.

[3] 劉必勝.淺析城市道路舊剛性路面的改造方法[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2008(3):165-169.

[4] 陳洪飛,孫嬌娜,李西勇.城市道路瀝青路面改造結(jié)構(gòu)組合設(shè)計實(shí)例[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2014(4):1-3.

[5] 王惠勇,盧擁軍,林 琳,等.舊水泥混凝土城市道路加鋪新型瀝青層方案研究[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2006(6):21-23.

[6] CJJ 37—2012，城市道路設(shè)計規(guī)范[S].

Study on transformation program and treatment technology of urban road pavement

Cheng Chao

(JiangxiZhongmeiEngineeringGroupLtd,Nanchang330001,China)

In this paper,the transformation and treatment of cement concrete pavement and asphalt pavement were introduced.Select a city road as the research object,the field test of several cement concrete pavement slabs was carried out.And then,according to the actual investigation results of road disease,the improvement scheme was put forward,that is 4 cm SMA,7 cm AC-20,solvent-based adhesives,waterproof membrane joints and cement concrete slab.Finally,good results were obtained.

urban road， pavement， deflection testing,reforming scheme

1009-6825(2016)29-0148-03

2016-08-04

程 超(1989- )，男，助理工程師

U412.37

A