韶關(guān)東出口道路改造提升工程設(shè)計方案分析

李 鏗

(福州市規(guī)劃設(shè)計研究院，福建 福州 350001)

水泥混凝土路面向瀝青混凝土路面的轉(zhuǎn)化具有快速、經(jīng)濟、環(huán)保的特點。將白混凝土路面改為黑瀝青混凝土路面，克服了水泥路面的缺陷，大大節(jié)約了成本。然而，許多道路建成后，路面出現(xiàn)反射裂縫或網(wǎng)狀裂縫。如何避免這種現(xiàn)象，本文結(jié)合具體工程實例，論述了設(shè)計施工過程中應(yīng)注意的細節(jié)。

1 工程概況

韶關(guān)東出口及大學(xué)路道路改造提升工程為舊路改造工程。擬建場地位于韶關(guān)市湞江區(qū)，國道323線東南面，本項目位于韶關(guān)市湞江區(qū)，起點為京廣鐵路橋，終點至X847,X312與大學(xué)路三叉路口處。項目改造總里程8 887.987 m，原道路雙向四車道改為雙向六車道，采用瀝青混凝土路面。按雙向六車道城市主干路標準，保留現(xiàn)狀車行道并進行市政化改造，同時增設(shè)綠化帶及人行道，改造后道路紅線分別為：樁號K0+000～K0+440路段寬度為32 m(京廣鐵路橋—韶大韓家山校區(qū))；樁號K0+440～K2+320路段寬度為33 m(韶大韓家山校區(qū)—蓮花大道)；樁號K2+320～K8+887.987路段寬度為41 m(蓮花大道—X847，X312與大學(xué)路交叉口)；道路等級為城市主干道，設(shè)計速度為50 km/h，局部受限路段(樁號K8+440～K8+640)設(shè)計時速為40 km/h。

大學(xué)路現(xiàn)狀斷面分為兩種：1)京廣鐵路橋至韶大韓家山校區(qū)為雙向四車道，兩側(cè)硬路肩設(shè)置停車帶，無中央分隔帶，道路兩側(cè)未設(shè)置專用非機動車道，機非混行，人行道較窄，慢行空間舒適性差，景觀效果一般。2)韶大韓家山校區(qū)至X847，X312與大學(xué)路三叉路口處為雙向四車道，設(shè)置有中央分隔帶和非機動車道，但無人行道和連續(xù)側(cè)分帶，行人安全和景觀效果都得不到保障。

現(xiàn)狀道路為水泥路面，路面狀況良好，主要存在以下病害：裂縫、板塊破碎、錯臺、斷角、坑洞，破損率為3.6%。

根據(jù)對現(xiàn)狀舊路鉆芯取樣檢測的結(jié)論，舊路機動車道路面結(jié)構(gòu)層為：25 cm厚C35水泥混凝土+15 cm厚5%水泥穩(wěn)定碎石層+20 cm厚級配碎石；舊路非機動車道(硬路肩)路面結(jié)構(gòu)層為：20 cm厚C35水泥混凝土硬化層。

2 水泥混凝土路面白改黑方案分析

當(dāng)前，有兩種選擇(四種結(jié)構(gòu))可以將混凝土路面從白色更改為黑色：

方案1：挖出所有舊水泥混凝土板，加固路基，然后鋪設(shè)瀝青混凝土路面；方案2：在充分利用現(xiàn)有水泥混凝土路面的基礎(chǔ)上，提高瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層的發(fā)黑效果。顯然，第一個項目投資大，建設(shè)周期長，對正常交通影響很大。另外，混凝土塊的開挖和堆放很可能對環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。但是，將其視為設(shè)計考慮因素可能相對簡單。在第二種方案中，主要有三種路面結(jié)構(gòu)：舊水泥混凝土板開裂，沖擊壓實+增強層+瀝青混凝土覆蓋層；舊水泥混凝土路面+增強層+瀝青混凝土覆蓋層；舊水泥混凝土路面病害處理+細粒瀝青混凝土流平+土工合成材料+瀝青混凝土覆蓋層。以下是四種瀝青混凝土外墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點和適用條件。

1)新建路面結(jié)構(gòu)。

新建路面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2)舊水泥混凝土板+增強層+瀝青混凝土蓋的開裂和沖擊壓實。

該路面結(jié)構(gòu)適用于路面嚴重破損，路面強度低，瀝青混凝土罩面厚度過大的情況。該結(jié)構(gòu)可以提高路面的整體強度，延緩或防止由舊水泥混凝土板的裂縫向上形成的反射裂縫。但是，舊混凝土板的開裂和沖擊壓實會影響沿途村莊，房屋和其他建筑物的安全。此外，由于高程控制或橋梁荷載的影響，在建造村莊，房屋，橋頭和其他建筑物的部分時，應(yīng)設(shè)置過渡部分，以免損壞其他結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

3)舊水泥混凝土路面+增強層+瀝青混凝土覆蓋層的處理。

該混凝土路面結(jié)構(gòu)適用于路面輕微受損，路面強度低，瀝青混凝土外層太厚以及村級路面改造項目的情況。該結(jié)構(gòu)主要用于處理舊水泥混凝土板的破壞，沉降，氣蝕等破壞現(xiàn)象(加固，灌漿等)，處理要求不高。由于它不使用機械破碎或混凝土板破碎，因此不會影響沿線村莊和房屋的安全，施工方便。節(jié)省混凝土板的破碎和沖擊壓實的成本，并降低工程成本。然而，由于農(nóng)村地區(qū)的海拔控制或橋梁的負荷，農(nóng)村地區(qū)與橋頭之間的連接部分的結(jié)構(gòu)仍需要設(shè)置過渡部分，導(dǎo)致縱向破壞，如圖3所示。

4)舊水泥混凝土路面+土工合成材料+瀝青混凝土找平+瀝青混凝土路面的處理。

瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)適用于損傷小，強度高的舊混凝土板路面的改建。瀝青混凝土的表面層應(yīng)直接放在舊的水泥混凝土板上。應(yīng)加強對舊水泥混凝土板的處理，尤其是對空隙和位錯等疾病的處理，并應(yīng)盡量減少反射裂縫的發(fā)生。鋪設(shè)土工合成材料(例如玻璃纖維土工格柵)等效于創(chuàng)建應(yīng)力吸收層。鋪設(shè)地板接縫區(qū)域可以減少木板在垂直和水平方向上的相對位移和壓力，延遲反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，并抵抗疲勞裂縫。耐高溫車轍，低溫收縮開裂，從而延長了瀝青混凝土路面的使用壽命，如圖4所示。

3 防止道路反射裂縫的措施

反射裂縫的發(fā)生有很多原因，其預(yù)防和控制應(yīng)是一個綜合過程。瀝青混凝土路面或表層的抗裂設(shè)計與反射裂縫發(fā)生后的維護相結(jié)合。只有通過常規(guī)維護，表面處理，薄層密封和其他措施才能維護表面。因此，有必要防止和控制瀝青混凝土路面(或人行道)的反射裂縫，并在設(shè)計，施工，材料選擇等方面充分考慮反射裂縫。幾十年來的實踐，國內(nèi)外研究人員進行了研究。進行了廣泛的實驗，并嘗試了各種預(yù)防措施。這些措施涉及不同水平的瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。根據(jù)等級不同，可將其大致分為三類：提高瀝青混凝土路面(或路面)的性能，設(shè)置中間層并處理舊路面。

3.1 新型瀝青混凝土路面

對于新型瀝青混凝土路面，為了防止反射裂縫，主要考慮的是結(jié)構(gòu)和材料。根據(jù)反射裂縫的機理，可以采取以下措施：1)確保表層厚度大于15 cm，有效防止因拉伸疲勞引起的裂縫，并減輕車輛載荷引起的剪切應(yīng)力。2)在材料設(shè)計中，適當(dāng)增加瀝青的用量，以減少混合物的孔隙率，延緩裂紋的擴展，并延長瀝青混凝土路面(或覆蓋層)的使用壽命。3)設(shè)計應(yīng)力吸收層。土工布和瀝青橡膠膜對常用材料具有良好的效果。4)當(dāng)SMA用作改性劑時，同時使用一種或多種橡膠。SBS和PE是一種經(jīng)濟高效的方法。

3.2 瀝青混凝土表面

在某些環(huán)境條件下在舊瀝青混凝土路面上鋪設(shè)瀝青覆蓋層時，可以采取以下措施來延遲反射裂縫的產(chǎn)生：1)加熱舊瀝青路面并添加新的瀝青混合料層；2)聚合物改性瀝青混凝土中間層(剪應(yīng)力/應(yīng)力吸收膜中間層)，聚合物瀝青或其他優(yōu)質(zhì)瀝青混凝土保護層；3)分級礫石中間層；4)某些土工布夾層具有延遲反射裂縫，但無溫度裂縫；5)增加覆蓋層的厚度；6)當(dāng)舊瀝青混凝土路面的基本強度或撓度值滿足要求時，請使用聚合物改性的瀝青混凝土進行單層或雙層表面處理(即密封面)。

在某些環(huán)境條件下，將瀝青混凝土覆蓋層鋪設(shè)在舊混凝土路面上時，可以采取以下措施來延遲反射裂縫的產(chǎn)生：1)高質(zhì)量瀝青混凝土覆蓋層的厚度(>150 mm);2)預(yù)制薄膜膠帶;3)90 mm厚的瀝青混凝土底部混合料；4)金屬網(wǎng)或玻璃網(wǎng)可以改善瀝青混凝土的位移(抗剪強度)性能。瀝青混凝土的表面由優(yōu)質(zhì)瀝青(包括聚合物改性瀝青)制成。此外，應(yīng)加強施工控制，以確保在制備瀝青混合料(控制瀝青加熱溫度和加熱時間)和碾壓(如瀝青混凝土路面裂縫)時，應(yīng)及時保持并控制裂縫的進一步發(fā)展。防止早期損壞瀝青混凝土路面。

4 結(jié)語

“白改黑”路面改造工藝過程在韶關(guān)東出口及大學(xué)路道路改造提升工程中得到了較好的驗證，改造后路面質(zhì)量完全滿足設(shè)計及使用功能要求。大規(guī)模轉(zhuǎn)換和城市瀝青路面的廣泛使用,合理、有效地利用舊路面的道路建設(shè)可以節(jié)省投資,減少大量的舊混凝土廢棄物對環(huán)境的污染,加快道路重建的過程中,在經(jīng)濟、環(huán)境保護、市政道路建設(shè)方面有極大的好處。