道路改造路面結(jié)構(gòu)技術(shù)工藝研究
——淄博市世紀(jì)路改造工程

李明

（淄博市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山東 淄博 255037）

0 引言

水泥混凝土路面亦稱白色路面，因其具有強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)、施工簡(jiǎn)便、成本低等特點(diǎn)，曾是城市道路常用的路面結(jié)構(gòu)形式。但隨著城市的發(fā)展，交通量劇增，水泥混凝土路面的噪音大、板縫顛簸、行車舒適性差、維修工期長(zhǎng)等缺點(diǎn)日益凸顯，已不能滿足城市建設(shè)及人居環(huán)境的要求，因此近年來(lái)各城市逐步對(duì)水泥混凝土路面進(jìn)行改造。

為避免挖除舊路面造成資源浪費(fèi)，節(jié)約工程投資，各城市多采用在現(xiàn)狀水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層的做法對(duì)其進(jìn)行改造（俗稱白加黑路面），以改善路面面層的抗滑、降噪、耐久性及行車舒適性等使用性能。但目前在白加黑改造后，瀝青混凝土加鋪層在使用過(guò)程中易出現(xiàn)反射裂縫和車轍等病害，致使路面面層強(qiáng)度、耐久性及使用壽命均受到較大的不良影響。

1 瀝青混凝土加鋪層病害成因及危害

瀝青混凝土加鋪層存在的主要病害為反射裂縫和車轍，其產(chǎn)生原因一是舊水泥混凝土路面裂縫及板縫未進(jìn)行特殊處理，受車輛荷載作用及氣溫溫差變化的影響，裂縫及板縫逐漸擴(kuò)大并向上延伸，從而導(dǎo)致瀝青混凝土加鋪層出現(xiàn)反射裂縫；二是水泥混凝土為剛性基層，不具備良好的荷載、應(yīng)力及變形擴(kuò)散能力，車輛荷載作用下的應(yīng)力及變形均集中在瀝青混凝土加鋪層這一柔性結(jié)構(gòu)層內(nèi)，易產(chǎn)生疲勞破壞和永久變形，從而導(dǎo)致瀝青混凝土加鋪層出現(xiàn)車轍。

反射裂縫的出現(xiàn)，會(huì)使路面水由裂縫向下滲入瀝青混凝土加鋪層與舊水泥混凝土路面之間，形成層間水。在車輛荷載作用下，層間水產(chǎn)生動(dòng)水壓力，向四周沖擊粘層，降低層間粘結(jié)力，最終導(dǎo)致瀝青混凝土加鋪層與其下水泥混凝土路面剝離，在水平荷載的作用下瀝青混凝土加鋪層易產(chǎn)生滑移和破壞。此外層間水在動(dòng)水壓力作用下，亦會(huì)沿水泥混凝土路面裂縫和板縫繼續(xù)向下滲透，聚積在基層，在荷載反復(fù)作用及積水的沖擊下，基層易被破壞，喪失承載能力，進(jìn)而導(dǎo)致水泥混凝土板的斷裂，產(chǎn)生網(wǎng)裂、沉陷等嚴(yán)重的路面病害。

車轍的出現(xiàn)會(huì)影響路面平整度，降低行車舒適性。此外車轍處瀝青混凝土面層逐漸薄弱，若不及時(shí)處理，易產(chǎn)生網(wǎng)裂、破碎、剝落和坑槽等嚴(yán)重的路面病害。

反射裂縫和車轍等病害的出現(xiàn)，會(huì)破壞路面的整體性，大大降低路面強(qiáng)度、耐久性和使用壽命。

2 世紀(jì)路改造中瀝青混凝土加鋪層反射裂縫及車轍的防治措施

世紀(jì)路為淄博市中心城區(qū)南北向城市主干路，其中在昌國(guó)路至華福大道段，現(xiàn)狀道路為上世紀(jì)九十年代建設(shè)，車行道寬21 m，采用機(jī)非混行交通模式，路面為水泥混凝土路面。該路段道路位于原城建外緣，道路建成初期兩側(cè)基本為農(nóng)田，交通量較小，但隨著城市的擴(kuò)展，如今道路兩側(cè)多為高檔居住社區(qū)，交通量劇增，現(xiàn)狀車行道寬度及機(jī)非混行的交通模式已不能滿足交通功能的需要；此外現(xiàn)狀水泥混凝土路面因噪音大、板縫顛簸、行車舒適性差等缺點(diǎn)，已不能滿足周邊居民的生活需求，因此在市住建局的部署和指揮下對(duì)該道路進(jìn)行拓寬改造，同時(shí)將車行道加鋪瀝青混凝土面層進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

由于道路建成初期交通量較小，且基本為城市小型車輛，舊水泥混凝土路面整體狀況良好，在“節(jié)能減排構(gòu)建資源節(jié)約型社會(huì)”的精神指導(dǎo)下，本著降低投資避免浪費(fèi)的原則，本次改造中保留舊水泥混凝土路面作為基層繼續(xù)使用，其上鋪筑瀝青混凝土加鋪層。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)調(diào)查和檢測(cè)，舊水泥混凝土板塊完整，路面彎沉、承載能力及接縫傳荷能力均滿足規(guī)范要求，僅局部存在裂縫、斷板等少量病害，在進(jìn)行病害處理后，可作為基層繼續(xù)使用。為抑制加鋪面層反射裂縫及車轍等病害的出現(xiàn)，確保面層整體質(zhì)量和使用壽命，設(shè)計(jì)中采用了如下措施。

（1）加強(qiáng)舊水泥混凝土路面病害及接縫處理措施，有效抑制瀝青面層反射裂縫的發(fā)生，延長(zhǎng)路面使用壽命。

路面微銑刨：首先對(duì)舊路面進(jìn)行整體銑刨，消除輕微的裂縫及板塊錯(cuò)臺(tái)，并去除表面浮漿，使面層集料顆粒部分裸露，增大與其上瀝青層的接觸面積和粘結(jié)力，并提高平整度。

裂縫處理：對(duì)于舊路面輕、中度裂縫（裂縫豎向未貫穿全板），采用切割機(jī)順裂縫擴(kuò)寬成1.5～2.0 cm的溝槽，槽深應(yīng)根據(jù)裂縫寬度確定，但最大深度不得超過(guò)2/3板厚，清除槽內(nèi)混凝土碎屑，吹凈灰塵后，填入粒徑0.3～0.6 cm的清潔石屑，用環(huán)氧樹脂材料灌縫。對(duì)于重度裂縫（斷板）以及網(wǎng)裂、沉陷等較嚴(yán)重病害，應(yīng)沿現(xiàn)狀板塊接縫挖除現(xiàn)狀水泥砼板，清理板底基層，若現(xiàn)狀基層整體良好，僅存在細(xì)微裂縫時(shí)，采用熱瀝青進(jìn)行灌縫處理后，澆筑抗折強(qiáng)度不低于4.5 MPa水泥混凝土與周邊現(xiàn)狀水泥混凝土路面齊平，其周邊應(yīng)在舊水泥混凝土板內(nèi)植入接縫鋼筋，確保新舊水泥混凝土板能整體受力。若現(xiàn)狀基層已破損碎裂，則需將基層一并挖除后采用水泥穩(wěn)定碎石或C20水泥混凝土換填。

路面接縫處理：對(duì)于舊路面縱橫向板塊接縫、施工縫及脹縫，采用鼓風(fēng)機(jī)將接縫中舊填縫料和雜物清除干凈，并確?？p內(nèi)干燥后，采用聚氨酯等嵌縫材料重新灌縫。

鋪設(shè)抗裂貼：沿路面裂縫及縱橫向接縫鋪設(shè)抗裂貼（寬度0.5 m），限制裂縫發(fā)展，并消除接縫溫縮形變?？沽奄N是一種高負(fù)荷高強(qiáng)度路面修補(bǔ)的復(fù)合型自粘膜，其結(jié)構(gòu)包括三層：中間層是柔性高密度的瀝青，上層是一層耐熱，高強(qiáng)度的機(jī)織聚酯加強(qiáng)織物，下層是一層帶有自粘改性聚合體瀝青的耐熱非紡織聚酯織物，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足《瀝青加鋪層用聚合物改性瀝青抗裂貼》的規(guī)定?？沽奄N具有如下較大的抗拉強(qiáng)度，能有效的抵消裂縫處拉應(yīng)力，加固裂縫并限制其發(fā)展；同時(shí)抗裂貼具有良好的低溫柔韌性能，起到消能緩沖作用，有效的吸收接縫處溫縮形變；此外抗裂貼可起到隔水防滲作用，防止路面結(jié)構(gòu)層間水通過(guò)裂縫或接縫向下滲透，保持路面基層的干燥，有效避免水損害現(xiàn)象的發(fā)生。

鋪筑橡膠應(yīng)力吸收層：抗裂貼鋪設(shè)完畢后，在舊水泥混凝土路面上鋪筑橡膠應(yīng)力吸收層。將單一粒徑的石料均勻的滿鋪在橡膠瀝青層上，用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行嵌擠碾壓而形成的碎石封層模式的路面即為橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。橡膠應(yīng)力吸收層是水泥混凝土基層與瀝青面層之間的一層高粘彈性的軟階層，其中橡膠瀝青的高粘性，能夠使面層牢固的吸附粘結(jié)在基層上，使路面形成統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)整體，共同發(fā)揮作用；滿布的粒料嵌鎖后形成結(jié)構(gòu)性支撐，可將其上面層承受的荷載傳遞至基層；橡膠瀝青的高彈性可吸收基層形變。因此應(yīng)力吸收層能把裂縫變形引起的應(yīng)變消散在吸收層范圍內(nèi)，有效緩解裂縫處的應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而抑制裂縫向面層的擴(kuò)展。此外橡膠應(yīng)力吸收層可完全防止雨水的滲透，消除路面結(jié)構(gòu)層間存水現(xiàn)象，避免水損害，大大延長(zhǎng)路面結(jié)構(gòu)使用壽命。

（2）采用高性能瀝青混合料，有效提高瀝青面層抗車轍能力，確保行車舒適性。

舊水泥混凝土路面病害處理及橡膠應(yīng)力吸收層施工完畢后，作為基層繼續(xù)使用，在其上鋪筑瀝青混凝土面層。由于水泥混凝土為剛性材料，承載力高但不具備良好的荷載、應(yīng)力及變形擴(kuò)散能力，荷載作用下的變形主要集中在瀝青混凝土面層內(nèi)，故應(yīng)提高面層的彈性、韌性及抗疲勞變形能力，抑制路面車轍及疲勞開裂等病害的出現(xiàn)。

瀝青混凝土面層厚度：按照現(xiàn)行《城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范》5.6.2條規(guī)定：在穩(wěn)定的舊水泥混凝土板上加鋪瀝青層時(shí)，對(duì)快速路、主干路厚度不宜小于100 mm。

瀝青下面層：采用6 cm厚SBS改性瀝青混凝土AC-20C。SBS改性瀝青是以基質(zhì)瀝青為原料，加入一定比例的SBS改性劑，通過(guò)剪切、攪拌等方法使SBS均勻地分散于瀝青中，并加入一定比例的專屬穩(wěn)定劑，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能有效地改善瀝青的溫度性能、拉伸性能、彈性、內(nèi)聚附著性能、混合料的穩(wěn)定性、耐老化性等。SBS瀝青混凝土具有良好的彈性、韌性及抗疲勞變形能力，從而有效提高面層的抗車轍能力。

瀝青上面層：采用4 cm厚瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA-13。瀝青瑪蹄脂碎石混合料是一種以瀝青、礦粉及纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，填充于間斷級(jí)配的礦料骨架中，所形成的混合料。瀝青馬蹄脂混合料由含量較多的粗集料互相嵌鎖組成高穩(wěn)定性、抗變形能力強(qiáng)的結(jié)構(gòu)骨架，同時(shí)細(xì)集料礦粉、瀝青和纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂填充骨架空隙并將骨架膠結(jié)一起，使混合料有較好的柔性及耐久性，因此混合料具有良好的高溫抗車轍能力、低溫變形性能和水穩(wěn)定性能。同時(shí)間斷級(jí)配在表面形成大孔隙，增大了構(gòu)造深度，能有效提高抗滑性能。

加固路面的各層層位及厚度，見圖1～圖3。

經(jīng)本次改造，使路面的抗滑、降噪、耐久性及行車舒適性等使用性能得到極大的提高，居民生活環(huán)境得到極大的改善。此外改造中采用的病害處理及高性能改性瀝青混凝土等措施收獲了良好的效果，改造完畢后開發(fā)交通兩年來(lái)，瀝青面層質(zhì)密平整，無(wú)反射裂縫和車轍等病害出現(xiàn)，這對(duì)提高路面耐久性及使用壽命十分有利，勢(shì)必會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 現(xiàn)狀水泥混凝土面層輕、中度裂縫處理圖（裂縫豎向未貫穿全板）

圖2 現(xiàn)狀水泥混凝土面層接縫處理圖

圖3 現(xiàn)狀水泥混凝土面層重度裂縫處理圖

3 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合工程改造實(shí)例，對(duì)舊水泥混凝土路面上瀝青混凝土加鋪層的反射裂縫及車轍病害的成因進(jìn)行分析，并研究總結(jié)有效的防治措施。在類似的道路路面改造工程中，按照文中所述的一系列措施，并滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，嚴(yán)格控制施工工序，就能有效的抑制瀝青混凝土加鋪層病害的出現(xiàn)，確保路面整體質(zhì)量，延長(zhǎng)路面使用壽命。