淺談城市舊水泥混凝土路面加鋪瀝青罩面設(shè)計(jì)
--以安吉路路面改造工程為例

吳錦程

（中國(guó)市政工程?hào)|北設(shè)計(jì)研究總院有限公司廈門分公司， 福建 廈門 361000）

0 前言

近40 年來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展，交通量也在快速增長(zhǎng)，車行荷載和周圍環(huán)境因素不斷作用，城市許多道路受到很大程度的破壞，不能適應(yīng)于當(dāng)前城市建設(shè)發(fā)展的需要。瀝青路面平整性好、柔性好，車輛行駛噪音小、平穩(wěn)舒適，且產(chǎn)生的灰塵相比水泥路面少，此外瀝青路面維護(hù)便捷，可以做到瀝青攤鋪完成即可開(kāi)放交通。舊水泥混凝土路面加鋪瀝青罩面，已經(jīng)逐漸成為城市建設(shè)發(fā)展的趨勢(shì)。

1 安吉路概況

1.1 建設(shè)背景

安吉路位于泉州市洛江區(qū)，道路等級(jí)為城市主干路，北起國(guó)道324，由北向南依次經(jīng)過(guò)萬(wàn)發(fā)街、萬(wàn)祥街、萬(wàn)榮街、萬(wàn)興街、萬(wàn)賢街、萬(wàn)智街，南至金莊街交叉口，改造路段長(zhǎng)1669.054m，道路紅線標(biāo)準(zhǔn)寬度為50m?，F(xiàn)狀為水泥混凝土路面，始建于1998 年，道路已投入使用近20 年，隨著近年來(lái)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，交通量也在不斷增長(zhǎng)，路面局部出現(xiàn)一些病害，對(duì)車輛通行產(chǎn)生了一定影響；本道路位于洛江核心區(qū)域，隨著洛江區(qū)的快速發(fā)展，對(duì)區(qū)域的整體形象要求也在不斷提高，在此背景下安吉路路面改造迫在眉睫。

1.2 現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)層

原有機(jī)動(dòng)車道路面結(jié)構(gòu)： 24cm 厚C35 水泥混凝土面層+15cm 厚6%水泥穩(wěn)定碎石上基層+15cm 厚3%水泥穩(wěn)定碎石下基層，總厚度54cm。原有非機(jī)動(dòng)車道路面結(jié)構(gòu)：18cm厚C35水泥混凝土面層+25cm 厚6%水泥穩(wěn)定碎石基層，總厚度43cm。

2 舊水泥混凝土路面改造加鋪瀝青罩面設(shè)計(jì)重點(diǎn)

舊水泥混凝土路面加鋪瀝青罩面，設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要為舊水泥混凝土路面病害處治、加鋪層瀝青混合料類型的設(shè)計(jì)、路面反射裂縫的防治等。

（1）舊水泥混凝土路面病害處治，在設(shè)計(jì)瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)之前，必須要做好路面調(diào)查，包括路面破損程度、路面彎沉及接縫傳荷能力調(diào)查等。掌握舊水泥混凝土路面的整體結(jié)構(gòu)特征、破損情況等內(nèi)容。以舊水泥路面為基礎(chǔ)，有效利用其承載力，對(duì)原路面水泥混凝土進(jìn)行有效處理。根據(jù)各種病害，采取相應(yīng)的處理措施主要有：①更換破碎板與重裂縫板；②修補(bǔ)開(kāi)裂板與灌注漿脫空板；③植筋增加傳力桿，以補(bǔ)接縫傳荷能力不足；④打裂壓穩(wěn)或碎石化處理，消除板底脫空。

（2）加鋪層瀝青混合料類型的選擇，隨著城市交通量不斷增長(zhǎng)及車輛軸載不斷提高，我國(guó)的大部分地區(qū)夏季酷熱、冬季嚴(yán)寒，溫差變化很大，瀝青砼鋪筑的路面需考慮交通流對(duì)其粘結(jié)力、高低溫穩(wěn)定性、抗老化及耐久性的要求；另外，普通瀝青砼路面不能很好解決路面防滑和防滲水問(wèn)題，新建路面使用一段時(shí)間后就會(huì)變得十分光滑，如追求粗糙度，又會(huì)出現(xiàn)滲水，導(dǎo)致早期松散損壞。故如何選擇合適的路面材料，對(duì)因改善瀝青路用性能，延長(zhǎng)其使用壽命至關(guān)重要，當(dāng)前瀝青路面選用的瀝青混合料類型主要有普通瀝青混合料、SBS 改性瀝青混合料、SMA 混合料。

（3）路面反射裂縫的防治，反射裂縫主要有荷載和溫度型兩種反射裂縫，瀝青加鋪層和舊水泥混凝土層的物理性能上存在很大的差異性，受到溫度和荷載應(yīng)力的雙重作用，在舊路面板接縫、裂縫產(chǎn)生較大位移，引起上方瀝青加鋪層產(chǎn)生位移產(chǎn)生反射裂縫。減緩防治反射裂縫的措施主要有：設(shè)置應(yīng)力吸收層、聚酯玻纖布或者土工織物夾層。

3 安吉路設(shè)計(jì)方案比選

3.1 面層瀝青混合料類型的比選

混合料類型主要有普通瀝青混合料、SBS 改性瀝青混合料、SMA 混合料等，安吉路設(shè)計(jì)對(duì)這三種路面材料進(jìn)行比選。

（1）使用性能比較，①AC 混合料：AC-C 型瀝青混合料是AK-A 瀝青混合料的改進(jìn)型。將AK 型瀝青混合料空隙率由 4%～10%降低為3%～5%，將馬歇爾試驗(yàn)擊實(shí)次數(shù)從50 次提高到75 次，現(xiàn)場(chǎng)空隙率要求小于7%，這些改變使AK 型級(jí)配的滲水性大大減小。②SBS 改性瀝青混合料：SBS 是一種熱塑性橡膠，又稱熱塑性彈性體，兼具有橡膠和熱塑性塑料特性，在常溫下顯示橡膠彈性，受熱時(shí)呈可塑性的高分子材料。SBS 改性瀝青是在瀝青粘合劑中添加SBS，SBS 固有的廣泛可塑性、強(qiáng)韌彈性，能有效地提高瀝青在高溫下抗變形和低溫下抗裂、抗松散能力和改善抗車轍性能。③SMA 混合料：即瀝青瑪蹄脂碎石混合料，它是按照內(nèi)摩擦角最大的原則，以間斷級(jí)配的粗集料形成相互嵌擠的礦料骨架；然后按照空隙率較小的原則，以瀝青瑪蹄脂填充骨架的空隙，形成一種骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的瀝青混合料。SMA 的級(jí)配組成特點(diǎn)：三多一少，即粗集料用量多：70～80%；瀝青用量多：6%；礦粉用量多：8%；細(xì)集料用量少：15～20%。SMA 瀝青混合料的特點(diǎn)：a.嵌擠的骨架，高溫穩(wěn)定性好，抗車轍能力強(qiáng)；b.粗集料用量多，路表粗糙抗滑、行車安全；c.空隙率較小，抗水害、耐老化；d.瀝青用量多，抗裂性好，耐久性好。

（2）使用壽命比較，SBS 改性瀝青砼、SMA 改善了瀝青路面路用性能，延長(zhǎng)其使用壽命。根據(jù)以往工程實(shí)踐數(shù)據(jù)顯示：同普通瀝青砼相比，SBS 改性瀝青砼可延長(zhǎng)路面使用壽命3 年以上，SMA 可延長(zhǎng)路面使用壽命5 年以上。

（3）瀝青路面養(yǎng)護(hù)費(fèi)用比較，普通瀝青砼路面一般3 年左右就要進(jìn)行中修，平均年養(yǎng)護(hù)費(fèi)約為2 元/m2。SBS 改性瀝青砼路面由于路況保持得很好，在同樣的時(shí)間內(nèi)維修次數(shù)大大減少，因此，維修費(fèi)用估計(jì)只需普通瀝青砼路面的一半。SMA路面性能又有所提高，根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)，SMA 路面的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用又將減少一半。

（4）施工工藝比較，同普通瀝青砼相比，SBS 改性瀝青砼、SMA 路面施工工藝較為復(fù)雜，其中一個(gè)顯著特點(diǎn)是溫度敏感性，降溫速度快，成型溫度高，施工時(shí)溫度控制要求非常嚴(yán)格。

3.2 防治反射裂縫措施的比選

防治反射裂縫主要類型有橡膠瀝青應(yīng)力吸收夾層、土工織物夾層。

（1）玻璃纖維土工格柵+SBS 防水卷材，其防反機(jī)理是土工織物和纖維格柵內(nèi)應(yīng)力通常隨著降溫速率的減少而增大；自身具有較高的抗拉模量，可以消散裂縫尖端的應(yīng)力集中。玻纖土工格柵+SBS 防水卷材有較高的彈性和耐疲勞性，操作較簡(jiǎn)單，不需要什么貴重設(shè)備，相對(duì)造價(jià)較低。缺點(diǎn)是對(duì)路面要求較高，較易遭到破壞，造成結(jié)構(gòu)漏水。

（2）橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，是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，橡膠瀝青被擠壓到石料高度的約3/4，石料嵌鎖形成后將構(gòu)成結(jié)構(gòu)性支撐，從而形成碎石封層模式的路面。其優(yōu)點(diǎn)主要為：①抗反射裂縫：在橡膠瀝青應(yīng)力吸收層中，高用量的橡膠瀝青與單一粒徑的碎石強(qiáng)力粘結(jié)，形成約1cm 厚的裂縫反射結(jié)構(gòu)層，水穩(wěn)層或舊水泥路面的各種裂縫將很難穿透該層，可以有效遏制裂縫的反射。②抗水損壞：橡膠瀝青用量較大（2.3kg/m2），在路面上會(huì)形成約3mm 厚度的瀝青膜，可以防止雨水的向下滲透，對(duì)路基起到保護(hù)作用。其次，在上面攤鋪瀝青混合料時(shí)，橡膠瀝青應(yīng)力吸收層頂部的橡膠瀝青會(huì)二次熔化，經(jīng)路面壓實(shí)后會(huì)充分填充其面層混合料底部的縫隙，從而排除了層間存水的可能，起到防止水損壞的作用。③粘結(jié)作用：橡膠瀝青具有超強(qiáng)的粘性，它可以非常牢固的吸附粘結(jié)在水穩(wěn)層或舊水泥路面上，從而提高瀝青路面與舊混凝土路面的粘結(jié)性。其缺點(diǎn)主要為：造價(jià)較高，施工要求較高。

4 安吉路改造設(shè)計(jì)

4.1 舊水泥混凝土路面病害處治設(shè)計(jì)

安吉路設(shè)計(jì)舊水泥混凝土路面病害處治主要根據(jù)《城鎮(zhèn)路面設(shè)計(jì)規(guī)范》表5.6.2中的要求進(jìn)行處理，根據(jù)建設(shè)單位委托檢測(cè)評(píng)估，路面破損情況評(píng)價(jià)等級(jí)為優(yōu)良，板塊平均彎沉值多在20（0.01mm）以內(nèi)，局部有大于20（0.01mm）的板塊采用更換或修補(bǔ)板塊處理。

4.2 加鋪層瀝青混合料類型的選擇

經(jīng)比選，SBS 改性瀝青砼抗變形能力、穩(wěn)定性、耐久性、平整度、抗滑降噪、養(yǎng)護(hù)等均良好，投資較為適中，各方面較為均衡。安吉路設(shè)計(jì)采用AC-13C(5%SBS改性)瀝青砼上面層；下面層采用AC-20C 普通瀝青砼。

4.3 路面反射裂縫的防治

經(jīng)比選，橡膠應(yīng)力吸收層雖造價(jià)較高、施工要求較高，但其在抗反射裂縫、抗水損壞等方面效果優(yōu)良，且粘結(jié)性好，設(shè)計(jì)采用橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。規(guī)范要求在穩(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10cm，其他道路不宜小于7cm，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)并綜合考慮，安吉路路面加鋪層厚度設(shè)計(jì)為機(jī)動(dòng)車道12cm，非機(jī)動(dòng)車道10cm，均采用上下面層，采用1cm 厚的橡膠瀝青應(yīng)力吸收層防治反射裂縫。安吉路設(shè)計(jì)最終采用的路面結(jié)構(gòu)層圖：

5 安吉路瀝青罩面的實(shí)施效果

安吉路施工期間封閉交通的時(shí)間短，路面施工時(shí)分幅攤鋪，單幅封閉攤鋪碾壓后，即可開(kāi)放交通。相對(duì)其他路面改造方式，施工期間對(duì)現(xiàn)有交通及周邊居民的出行影響很小。經(jīng)歷時(shí)45 天的施工，安吉路于2018 月12 月竣工驗(yàn)收，參與驗(yàn)收各方均認(rèn)為改造效果顯著，相比較原來(lái)的水泥混凝土路面，瀝青加罩路面整潔美觀，行車平穩(wěn)舒適安全，交通噪音和灰塵也減少，安吉路的路面改造后提供了更加安全通暢的出行環(huán)境，也進(jìn)一步提升了市容市貌。

機(jī)動(dòng)車路面結(jié)構(gòu)圖

非機(jī)動(dòng)車路面結(jié)構(gòu)圖

6 結(jié)語(yǔ)

舊水泥混凝土路面加鋪瀝青罩面是近些年來(lái)福建地區(qū)常見(jiàn)路面改造方式，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)舊水泥路面改造起著不可替代的作用，它不僅有效利用舊水泥路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，減少了工程垃圾，且工期短，開(kāi)放交通時(shí)間早，路面有品質(zhì)上的提升，這也有利于城市整體形象的提升。加鋪瀝青罩面是城市舊水泥混凝土路面改造的一大趨勢(shì)，我們需要不斷的學(xué)習(xí)、研究，進(jìn)而在使用中不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而使這一技術(shù)更加完善。