水泥混凝土路面加鋪及處治設(shè)計(jì)

池育源

（山西交控置地有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

水泥混凝土路面加鋪和翻修工藝具有施工簡(jiǎn)單，且能夠高質(zhì)量快速地改善舊水泥路面的路用性能，因此舊水泥混凝土路面多采用加鋪改造方案[1-3]。在對(duì)水泥路面進(jìn)行改造時(shí)，如果水泥混凝土路面的承載能力較好，可直接加鋪瀝青面層，但在直接加鋪前應(yīng)對(duì)現(xiàn)狀道路進(jìn)行整體性能檢測(cè)評(píng)估，再制定科學(xué)合理經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方案。目前，水泥混凝土路面改造技術(shù)主要有挖除重鋪、“白加白”和“白加黑”幾種形式，其中“白加黑”具有資源循環(huán)利用、環(huán)境友好、易養(yǎng)護(hù)維修等優(yōu)勢(shì)[4-6]。當(dāng)前我國在進(jìn)行瀝青加鋪層設(shè)計(jì)過程中并沒有相對(duì)完善的規(guī)范指導(dǎo)方法。依托某水泥混凝土路面改造設(shè)計(jì)，較系統(tǒng)地分析評(píng)估舊路使用情況，制定了切實(shí)可行的改造方案，項(xiàng)目實(shí)施后經(jīng)過兩年的運(yùn)營，各項(xiàng)路用指標(biāo)良好。

1 舊路評(píng)估檢測(cè)

依托某市國道改擴(kuò)建工程，一級(jí)公路，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為雙向四車道，設(shè)計(jì)時(shí)速60 km/h，路基寬度23.5 m，原有公路路面結(jié)構(gòu)層為25 cm厚水泥混凝土面層+25 cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層+30 cm厚級(jí)配碎石墊層，交通等級(jí)為中等交通。

1.1 路面損壞狀況檢測(cè)

本工程參照《公路工程技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)采集到的公路技術(shù)狀況指標(biāo)進(jìn)行分析處理，計(jì)算得到路面的破損率DR和路面狀況指數(shù)PCI。現(xiàn)狀水泥混凝土路面損壞調(diào)查結(jié)果如表1所示。

表1 水泥混凝土路面損壞狀況

由表1中的數(shù)據(jù)可知：本路段路面破損狀況為“差”，需要采用適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行全面處治。左幅路面破損率DR約為右幅的2倍，主要原因是運(yùn)營過程中左幅的大型重車流量明顯大于右幅。

1.2 舊路承載能力檢測(cè)

本工程選用全自動(dòng)式落錘式彎沉儀（FWD）對(duì)現(xiàn)有水泥混凝土路面進(jìn)行動(dòng)態(tài)彎沉測(cè)試，由檢測(cè)得到數(shù)據(jù)分析處理匯總?cè)绫? ～表4。

表2 路面頂面當(dāng)量回彈模量測(cè)試結(jié)果

表3 接縫傳荷能力檢測(cè)結(jié)果 %

表4 板底脫空檢測(cè)結(jié)果 %

通過對(duì)上述檢測(cè)結(jié)果的分析可知：

a）現(xiàn)狀路段水泥混凝土路面的當(dāng)量回彈模量均值約為200 MPa，表明本路段的水泥混凝土板具有良好的承載能力，該路段大部分水泥混凝土板不需要再進(jìn)行破碎處理，因此可以采用適當(dāng)?shù)墓に囘M(jìn)行簡(jiǎn)單處理后，再進(jìn)行瀝青路面加鋪。對(duì)比分析，兩幅路面頂面的當(dāng)量回彈模量平均值和變異系數(shù)都很相近，說明本路段的左右幅承載能力沒有太大的差別。綜上路況的調(diào)查結(jié)果可知，本道路在運(yùn)營期間的破壞主要為路表面造成的損壞，并沒有對(duì)道路的承載能力造成過大的影響。

b）通過對(duì)本路段水泥混凝土路面的接縫傳荷能力結(jié)果進(jìn)行分析可知，兩幅公路的傳荷能力位于“優(yōu)良”及“中”之間的比例之和都大于85%，表明本路段的路面板體都具有很好傳遞荷載的能力。然而對(duì)比分析左幅和右幅兩塊路面板體的傳荷能力時(shí)，右半幅傳遞荷載能力稍優(yōu)于左半幅，該結(jié)論和當(dāng)量回彈模量的結(jié)論基本吻合。

c）通過對(duì)該路段水泥混凝土路面板底脫空結(jié)果進(jìn)行分析可知，左右兩幅脫空比例大體相同，但是整條道路板體脫空率高達(dá)約20%，為了滿足加鋪后道路的路用功能和使用壽命，必須要對(duì)該路段采用適當(dāng)補(bǔ)救處理措施。

結(jié)合以上分析結(jié)果，本工程路段的路面具有較好的承載能力，另外左右幅不存在明顯的差異，可滿足在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青面層的標(biāo)準(zhǔn)。

2 病害處治設(shè)計(jì)

針對(duì)上述舊路面檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題分別進(jìn)行處理補(bǔ)強(qiáng)。

2.1 板底脫空處理

為解決板底脫空病害，本工程選用注漿法進(jìn)行處理，注漿材料選用Po32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥、細(xì)度模數(shù)不大于2.5的潔凈砂、大于Ⅱ級(jí)的粉煤灰、泵送劑選用FDN-P、減水劑選用FDN-100、流動(dòng)劑選用FTS、食鹽、TQ壓漿劑、滑石粉和鋁粉等。參照同地區(qū)以往經(jīng)驗(yàn)，各材料質(zhì)量比為：水泥∶砂∶FDN-P∶FDN-100∶鋁粉∶水=1000∶1300∶2.5∶2.5∶0.54∶600。在公路工程施工和養(yǎng)護(hù)施工過程中，有時(shí)候工期比較緊張，要求工程在12 h到24 h內(nèi)可以開放交通，規(guī)范要求壓漿漿液12 h的最低強(qiáng)度不小于3.5 MPa。采用上述配合比測(cè)試該壓漿材料在24 h內(nèi)的強(qiáng)度可以達(dá)到5.48 MPa，而且其流動(dòng)性也滿足規(guī)范要求。

壓漿施工過程中壓漿孔的鉆孔應(yīng)伸達(dá)到砂墊層，孔深大約為80 cm，壓漿的壓力應(yīng)控制在0.4 MPa左右。首先在混凝土板的鉆孔內(nèi)插入壓漿頭后擰緊螺栓，依次按照前后、低高的原則注漿，保證混凝土面板下的積水和空氣全部排出。壓漿分兩次完成，第一次壓漿處理3 d后可進(jìn)行第二次壓漿處理，第一次壓漿的主要目的是為了處理混凝土板底的脫空損壞，第二次壓漿的目的是為了防止路基不均勻沉降而引發(fā)的縱向裂縫。所以，本項(xiàng)目的壓漿孔選擇在路面板縱縫附近，壓漿示意如圖1所示。

圖1 兩次壓漿示意圖

利用水準(zhǔn)儀對(duì)壓漿前后的路面進(jìn)行高程測(cè)量，共取測(cè)量點(diǎn)620個(gè)，注漿前后混凝土板塊的平均升幅約為3.9 mm，測(cè)量點(diǎn)高程變化分布如圖2所示。

圖2 測(cè)量點(diǎn)高程變化分布圖

壓漿結(jié)束之后，對(duì)該路段進(jìn)行抽芯檢查，共鉆取57個(gè)芯樣，經(jīng)仔細(xì)觀察，漿液已經(jīng)基本完全填充板底脫空區(qū)，大幅度恢復(fù)了板底的支撐能力，板底基層的強(qiáng)度得到補(bǔ)強(qiáng)提升。

2.2 裂縫修復(fù)處治

針對(duì)本項(xiàng)目存在的裂縫，處理方法主要為以下兩種：a）針對(duì)裂縫寬度不大于3 mm的輕微裂縫，清理裂縫內(nèi)的雜物后，采用熱瀝青進(jìn)行灌縫處理。b）針對(duì)裂縫寬度大于3 mm的貫穿裂縫，先清理裂縫內(nèi)部的雜物，然后按方法a中的工藝進(jìn)行灌縫處理達(dá)到要求后，再對(duì)裂縫進(jìn)行貼縫處理。

2.3 破碎板修復(fù)處治

本項(xiàng)目中有部分板體出現(xiàn)破碎，統(tǒng)籌考慮經(jīng)濟(jì)和使用效果兩方面的作用，形成了以下兩條原則。

a）在清除舊路面原有破碎影響區(qū)內(nèi)的舊水泥混凝土之后，如果下承層的整體性處于一種良好的狀態(tài)，只需對(duì)水泥混凝土路面層進(jìn)行相應(yīng)的恢復(fù)即可。清除過程中要盡可能少地對(duì)相鄰板體造成擾動(dòng)，從而避免由于人為的因素導(dǎo)致了板體的破損或錯(cuò)臺(tái)等病害。在清理過程中還需要注意保留好原有預(yù)埋設(shè)在水泥混凝土中的拉桿，如果不可避免地導(dǎo)致了拉桿的損壞，可在相鄰板體的1/2板厚處進(jìn)行鉆孔植入傳力桿的方法進(jìn)行彌補(bǔ)，從而形成一個(gè)新的整體，拉桿的布設(shè)如圖3所示。

圖3 傳力桿與拉桿植筋圖

b）如果水泥混凝土路面的下承層損害比較嚴(yán)重或受擾動(dòng)破損時(shí)，首先應(yīng)將其與板體一并鑿除，然后采用貧混凝土對(duì)下承層進(jìn)行相應(yīng)的修補(bǔ)填充，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)該在3 d以上，最后再對(duì)其進(jìn)行水泥路面的補(bǔ)強(qiáng)處治。

2.4 層間處理與結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)

在本項(xiàng)目施工過程中，為保證原有水泥路面同加鋪的瀝青結(jié)構(gòu)層強(qiáng)力結(jié)合在一起，由于舊水泥路面表層的刻槽被磨損得非常嚴(yán)重，需要采用精銑刨機(jī)對(duì)水泥混凝土進(jìn)行二次銑刨處理。在對(duì)路面進(jìn)行清除雜物后，首先灑布一層乳化瀝青黏層油，然后再灑布一層橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，從而保證兩者的黏結(jié)效果，該黏結(jié)層不但具有較強(qiáng)的黏結(jié)力，而且具有一定的防水效果。

加鋪結(jié)構(gòu)層為4 cm SMA-13改性瀝青混凝土上面層+6 cm AC-20瀝青混凝土下面層。為有效降低舊水泥混凝土路面對(duì)加鋪瀝青面層造成反射裂縫，在新舊路面之間增設(shè)橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。

按照上述各項(xiàng)處治方案對(duì)該項(xiàng)目的水泥路面進(jìn)行修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)加鋪，在施工完后，對(duì)路面進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明：該路的整體承載性良好。

3 結(jié)論

依托某舊水泥混凝土路面改擴(kuò)建工程首先對(duì)路面進(jìn)行了路面損壞狀況及承載能力的檢測(cè)，然后針對(duì)檢測(cè)狀況制定出了針對(duì)性修復(fù)處治加鋪方案，最后在項(xiàng)目通車兩年后又重新進(jìn)行了檢測(cè)，得到如下結(jié)論：

a）該混凝土原路面承載力尚好，左右幅承載能力沒有明顯差異，滿足加鋪瀝青面層的設(shè)計(jì)要求，但需對(duì)不同程度的病害進(jìn)行修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)處理。

b）針對(duì)板底脫空采用注漿法進(jìn)行處治；對(duì)于不同程度的裂縫采用灌縫或者灌漿貼縫兩方案處理；對(duì)板體破碎的程度，可采用植筋和完全鑿除重新補(bǔ)強(qiáng)處理。

c）為保證新舊路面的黏結(jié)性，在舊路面上先灑布乳化瀝青黏層油，之后再灑布橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。