水泥混凝土“白加黑”路面維修方案及設(shè)計案例

（上海蘭德公路工程咨詢設(shè)計有限公司，上海 200063）

一、反射裂縫成因分析

（一）水平拉力引起的反射裂縫

道路路面結(jié)構(gòu)長期暴露在自然環(huán)境下，隨自然界溫度變化反復(fù)進(jìn)行著水平向脹縮運(yùn)動。由于瀝青加鋪層與水泥混凝土基層在接縫位置以外的地方均粘結(jié)成整體，當(dāng)水泥板塊收縮變形時，接縫位置處的瀝青加鋪層便會受到水平拉力的作用，嚴(yán)重時便會被拉裂損壞。

（二）豎向剪切力引起的反射裂縫

當(dāng)舊水泥路面接縫傳荷能力衰減亦或是板塊內(nèi)出現(xiàn)裂縫后，車輪荷載作用會導(dǎo)致接縫（或裂縫）兩側(cè)的水泥板塊上產(chǎn)生不同的豎向位移，該位置的瀝青加鋪層內(nèi)會因此出現(xiàn)剪切應(yīng)力。隨著路面性能的衰減，剪切應(yīng)力越來越大，最終導(dǎo)致剪裂損壞。

二、維修方案研究

（一）既有道路調(diào)查評價

對既有道路的調(diào)查是制定針對性維修方案的前提，“白加黑”路面的技術(shù)狀況調(diào)查應(yīng)同時涵蓋瀝青加鋪層和水泥混凝土板塊基層。相關(guān)評價指標(biāo)可參見《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》。

（二）提高路面抗反射裂縫能力的維修方案

當(dāng)舊水泥混凝土板塊斷板率＜5%時適用：銑刨既有瀝青混凝土面層后，對舊水泥混凝土路面進(jìn)行維修，然后設(shè)置抑制反射裂縫出現(xiàn)的工程措施，最后恢復(fù)瀝青面層。可根據(jù)設(shè)計使用年限內(nèi)交通流量和軸載資料驗(yàn)算后適當(dāng)加厚瀝青加鋪層的厚度。

1、舊水泥混凝土路面維修內(nèi)容

（1）翻挖破碎板后重建水泥混凝土板塊，板厚與原板相同。為使相鄰板塊共同受力，在伸縫處設(shè)置拉桿。

（2）對板底脫空的舊混凝土板塊進(jìn)行注漿處理。

（3）錯臺高度大于1.0cm需采用磨平機(jī)磨平或人工鑿平。

（4）當(dāng)板塊僅出現(xiàn)一條縱向裂縫或橫向裂縫時，對其進(jìn)行灌縫處理。

2、抑制反射裂縫出現(xiàn)的工程措施

上海地區(qū)常使用的預(yù)防和減緩反射裂縫的工程措施有三種，如表1所示。

表1.減緩瀝青加鋪層反射裂縫的工程措施

（三）消除反射裂縫病害源頭的維修方案

當(dāng)舊水泥混凝土板塊斷板率≥5%時適用：銑刨既有瀝青混凝土面層后，對松散的舊水泥板塊進(jìn)行翻挖重建，統(tǒng)一成再生利用水泥板塊，最后加鋪瀝青混凝土面層。

舊水泥板塊再生利用是指采用專用設(shè)備對舊水泥混凝土路面進(jìn)行共振破碎、打裂壓穩(wěn)或沖擊壓裂等工藝處置后，作為路面基層或底基層使用的技術(shù)。其中，共振碎石化工藝因施工噪音低、揚(yáng)塵少，對既有三渣基層、地下管線和周圍建筑物影響小等特點(diǎn)，目前最為市場所接受。再生利用后的水泥混凝土板塊可視作半柔性結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不會像水泥板塊一樣因?yàn)榇笪灰贫l(fā)生收縮變形、斷裂，從源頭解決了反射裂縫的病害問題。

三、工程案例

（一）工程概況

浦星公路（S123）道路等級為一級公路，設(shè)計速度80km/h，全長34.759km，是上海市南北向交通干道的一部分。浦星公路中心河橋至閘航路段原為水泥混凝土路面，2006年進(jìn)行了水泥路面“白加黑”工程，在路面維修的同時對老路進(jìn)行了拓寬，拓寬后道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為雙向六快兩慢加人行道布置。

經(jīng)過多年運(yùn)營使用后，該段道路再次出現(xiàn)不同程度的路面損壞，主要以瀝青面層縱、橫向裂縫損壞為主，其中橫縫密集路段每5～10m分布一道，且貫通整個路面；2006年拓寬的3號車道與老路之間的拼接縫處出現(xiàn)的縱向裂縫幾乎貫穿始終。為了改善道路的使用狀況，延長道路的使用壽命，對該段道路進(jìn)行了大修工程。

（二）道路現(xiàn)狀調(diào)查與評價

1、瀝青混凝土路面技術(shù)狀況評價

道路檢測路面損壞狀況指數(shù)PCI不合格率達(dá)到100%，以及3%的路段路面行駛質(zhì)量達(dá)不到養(yǎng)護(hù)規(guī)定值。

2、舊水泥混凝土路面技術(shù)狀況評價

評價路段斷板率約為5%，近10%的路段存在板底脫空。根據(jù)鉆芯取樣結(jié)果，現(xiàn)狀水泥混凝土板塊芯樣均成形，未出現(xiàn)斷裂或碎裂現(xiàn)象；根據(jù)混凝土芯樣劈裂實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)狀水泥混凝土板塊彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值滿足原設(shè)計要求。

3、沿線構(gòu)筑物、地下管線和排水設(shè)施調(diào)查

道路沿線建筑物離開道路有一定距離，路面抬升不會對其造成影響；局部路段3號車道下埋設(shè)有污水管道，管道埋設(shè)較深；浦星公路采用漫流式排水，道路范圍以外設(shè)置有蓋板明溝。

（三）道路維修設(shè)計方案

1、方案一

銑刨瀝青鋪裝層后，對舊水泥混凝土路面破碎板、板底脫空等病害進(jìn)行維修。翻挖2、3號車道間拼接縫處舊水泥混凝土板塊，新建1m寬24cm厚水泥混凝土面層，并在新、老水泥混凝土間設(shè)置傳力桿。舊水泥混凝土接縫位置鋪設(shè)0.6m寬聚酯玻纖布，設(shè)置瀝青碎石纖維封層作為防水層，然后鋪筑廠拌再生水泥乳化瀝青半柔性混合料作為裂縫緩解層，最后鋪筑兩層式瀝青面層。

優(yōu)點(diǎn)：充分利用老路結(jié)構(gòu)，廢棄工程量小，造價低，對地下管線影響小。

缺點(diǎn)：不能完全消除反射裂縫，治標(biāo)不治本；對舊水泥路面的技術(shù)狀況要求較高，其中舊水泥路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、斷板率和接縫傳荷能力應(yīng)同時滿足要求；舊水泥路面維修施工復(fù)雜、施工工期長、維修時對交通影響較大，僅可作為下次大修前的過渡性處理方案。

2、方案二

銑刨全部瀝青面層后，既有水泥板塊共振碎石化，設(shè)置瀝青碎石纖維封層作為防水層，然后加鋪三層式瀝青面層，具體路面結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1. 設(shè)計路面結(jié)構(gòu)（方案二）

優(yōu)點(diǎn)：根除反射裂縫病害源頭，施工工期短，碎石化同時可消除板底脫空病害。

缺點(diǎn)：對工程范圍內(nèi)的既有管線和構(gòu)筑物會造成一定影響，采用這種方案前應(yīng)查明工程范圍內(nèi)地下管線和構(gòu)筑物位置情況，在影響范圍以外施工。施工后路面抬升高度較高，前期設(shè)計時應(yīng)考慮施工后道路排水問題。

3、結(jié)論

方案二相較于方案一施工更便捷，施工質(zhì)量更容易控制，雖然投資較大，但可以徹底根除反射裂縫病害的源頭，因此本工程把方案二作為推薦方案。