白改黑路面加鋪層研究

摘要 南昌地區(qū)早年建成的水泥混凝土路面逐步面臨改造。文章以青山湖地區(qū)市政道路白改黑工程為例，闡述了加鋪層性質(zhì)、作用，然后針對(duì)該地區(qū)常用的加鋪金屬網(wǎng)及鋪設(shè)抗裂貼兩種方案，從技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行比選，最后通過(guò)調(diào)查多年運(yùn)營(yíng)后路面狀況，驗(yàn)證得出金屬網(wǎng)的防反射裂縫效果優(yōu)于抗裂貼，為今后白改黑市政道路提供了借鑒。

關(guān)鍵詞 舊水泥混凝土路面;白改黑;瀝青加鋪層;金屬網(wǎng)

中圖分類(lèi)號(hào) U416.216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào) 2096-8949（2022）11-0169-03

引言

早年，因造價(jià)低、強(qiáng)度高、耐久性好，水泥混凝土路面廣泛建于南昌各地，伴隨著城市經(jīng)濟(jì)的迅猛增長(zhǎng)，交通量急劇增加及重載車(chē)輛增多，加劇了水泥混凝土路面破壞，另一方面城市面貌也對(duì)路面外觀提出了更高要求。早年建成的水泥混凝土路面逐步面臨改造，而白改黑是目前改造的主要方式。

依據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40—2011）[1]條文8.6.3，在現(xiàn)有水泥混凝土路面上瀝青罩面，可通過(guò)提高罩面瀝青層厚度或在原水泥混凝土路面上布設(shè)應(yīng)力吸收層、土工織物等措施延緩反射裂縫。加鋪層的選取通常要綜合考慮原路面狀況（PCI、接縫傳荷能力、斷板率等）以及當(dāng)?shù)貧夂?、道路交通荷載等因素。

該文以青山湖地區(qū)市政道路白改黑工程為例，針對(duì)加鋪金屬網(wǎng)及鋪設(shè)抗裂貼兩種常見(jiàn)方案的適用性及應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)論述，為相關(guān)市政道路改造項(xiàng)目提供借鑒。

1 項(xiàng)目概況

南昌市委、市政府2017年12月12日在南昌市召開(kāi)“美麗南昌·幸福家園”環(huán)境綜合整治新聞發(fā)布會(huì)。會(huì)議決定實(shí)施三大工程，即市容環(huán)境整治工程、城市交通暢通工程、城市文明提升工程。

為響應(yīng)及落實(shí)市里關(guān)于環(huán)境整治會(huì)議精神，青山湖區(qū)2017—2021年啟動(dòng)青山湖區(qū)為民辦實(shí)事道路“白改黑”綜合整治工程。

道路多為城市支路，均為早年建成的水泥混凝土路面，建成通車(chē)已長(zhǎng)達(dá)十余年，存在多類(lèi)病害，路況不佳，影響行車(chē)的安全性、舒適性、對(duì)沿線居民出行及市容市貌有一定影響。經(jīng)調(diào)查車(chē)行道水泥混凝土面板厚約24 cm，部分道路后期在運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中機(jī)動(dòng)車(chē)道加鋪了約10 cm瀝青混凝土罩面，車(chē)行道瀝青路面主要病害表現(xiàn)為反射裂縫，局部坑洞、接縫破壞、面層細(xì)料散失、部分錯(cuò)臺(tái)（路表與井框形成高差大于15 mm）?，F(xiàn)狀路面縱、橫向反射裂縫尤為明顯，如圖1所示。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明，歷經(jīng)十余年的運(yùn)營(yíng)，現(xiàn)狀水泥路面出現(xiàn)局部病害。根據(jù)路面現(xiàn)狀檢測(cè)報(bào)告，路面評(píng)價(jià)指標(biāo)PCI=70.75～83.12，評(píng)價(jià)等級(jí)為A、B級(jí)，養(yǎng)護(hù)對(duì)策為中修。

2 工程方案

反射裂縫產(chǎn)生的原理：原混凝土面層即使對(duì)破損板塊及裂縫、錯(cuò)臺(tái)、板角斷裂等病害修復(fù)處理后，依然存在結(jié)構(gòu)上的縱橫向接縫，而接縫附近的瀝青加鋪層在溫度、濕度以及車(chē)輛荷載作用下容易引起水平及豎向位移錯(cuò)動(dòng)，從而應(yīng)力集中導(dǎo)致瀝青層開(kāi)裂[2]。

工程上常用于減緩反射裂縫的技術(shù)措施如下：

2.1 聚酯玻纖布

一種結(jié)合了聚酯纖維及玻璃纖維特性的復(fù)合防裂材料，因材料具有較高拉伸強(qiáng)度及變形延展能力，可以較好地抑制反射裂縫。

2.2 應(yīng)力吸收層

常見(jiàn)的如橡膠瀝青、瀝青碎石應(yīng)力吸收層等，厚度一般2～3 cm，通過(guò)降低舊混凝土面層與瀝青加鋪層之間的黏附阻力，一般用于減緩因溫度變化導(dǎo)致的反射裂縫。

碎石應(yīng)力吸收層通常采用質(zhì)地堅(jiān)硬、非圓多棱角、干燥潔凈、粒徑單一的碎石，材質(zhì)多為玄武巖。

2.3 土工織物夾層（抗裂貼）

主要含聚酯織物、無(wú)紡織物，其作用原理同黏膠瀝青應(yīng)力吸收層。

青山湖區(qū)為民辦實(shí)事道路“白改黑”綜合整治工程結(jié)合南昌市情況，分別采用了金屬網(wǎng)及抗裂貼。

2.3.1 金屬網(wǎng)

首先對(duì)現(xiàn)狀水泥混凝土路面進(jìn)行病害處理，保持路面干凈、干燥、平整。在瀝青罩面層和現(xiàn)有水泥路面之間滿(mǎn)鋪雙絞合機(jī)編金屬網(wǎng)，可以有效降低由溫度及荷載作用導(dǎo)致的瀝青面層拉應(yīng)力集中，而特有的金屬網(wǎng)格結(jié)構(gòu)限制了瀝青混合料的水平及豎向剪切位移，從而延緩罩面瀝青反射裂縫的產(chǎn)生，降低車(chē)轍變形。

施工范圍內(nèi)滿(mǎn)鋪路面加筋網(wǎng)，其材料性能要求如下：

（1）單位質(zhì)量≥1 500 g/m2。

（2）經(jīng)/緯抗拉強(qiáng)度≥40/35 kN/m。

路面加筋網(wǎng)可采用人工鋪設(shè)或機(jī)械鋪設(shè)，路面加筋網(wǎng)的長(zhǎng)度方向應(yīng)沿道路縱向鋪設(shè)，須拉緊貼地鋪設(shè)平整，不得有翹起和褶皺，如圖2所示。搭接處應(yīng)有一定重疊，橫向重疊寬度應(yīng)保證不低于30 cm，縱向不低于15 cm，重疊位置要平整，以便鋪設(shè)上層瀝青層。路面加筋網(wǎng)鋪設(shè)完成后，應(yīng)采用輪胎壓路機(jī)碾壓。為避免路面加筋網(wǎng)局部松弛，鋪設(shè)時(shí)應(yīng)一端用錨或重型設(shè)備固定，一端用夾具夾住，并進(jìn)行拉伸。路面加筋網(wǎng)拉直后，每卷開(kāi)始的前4 m應(yīng)用大量夾具固定，固定夾具密度不低于6個(gè)/m2。

鋪設(shè)路面加筋網(wǎng)時(shí)，嚴(yán)禁作業(yè)車(chē)輛急剎或者轉(zhuǎn)彎，攤鋪瀝青罩面層前嚴(yán)禁開(kāi)放交通，避免對(duì)其造成損傷或破壞其整體性。鋪設(shè)路面加筋網(wǎng)后，須在當(dāng)天攤鋪瀝青混凝土，避免長(zhǎng)時(shí)間裸露沾灰，影響加鋪效果。

2.3.2 抗裂貼

首先對(duì)現(xiàn)狀水泥混凝土路面進(jìn)行病害處理，清理現(xiàn)狀道路接縫，采用更換聚氨酯橡膠填充。在瀝青罩面層和現(xiàn)有水泥路面之間設(shè)置土工合成材料可以提高瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度和抗變形能力，起到加筋和應(yīng)力擴(kuò)散作用，從而延緩反射裂縫的產(chǎn)生[3]。該工程采用高性能路用抗裂貼作為應(yīng)力吸收土工材料，抗裂貼鋪設(shè)位置及施工分別如圖3、圖4所示。該土工材料具有較強(qiáng)的抗拉能力，對(duì)延緩反射裂縫有一定的效果，各類(lèi)指標(biāo)及要求詳見(jiàn)表1。同時(shí)高性能路用抗裂貼有較好的防水效果，可阻止路表水下滲到現(xiàn)有水泥路面中，防止路面結(jié)構(gòu)進(jìn)一步破壞。在滿(mǎn)鋪完高性能路用抗裂貼后，再在其上鋪筑瀝青混凝土。路面結(jié)構(gòu)自上而下為：4 cm AC-13C細(xì)粒式瀝青混凝土（SBS改性）+6 cm AC-20C中粒式瀝青混凝土+高性能路用抗裂貼+病害處理后現(xiàn)有水泥混凝土路面[4]。

3 工程驗(yàn)證及分析

經(jīng)過(guò)四五年的運(yùn)營(yíng)，通過(guò)實(shí)地踏勘，對(duì)原設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行追蹤調(diào)查，現(xiàn)場(chǎng)情況如下：

加鋪金屬網(wǎng)改造后道路：路面整體運(yùn)營(yíng)狀況較好，平整度完好，現(xiàn)場(chǎng)未出現(xiàn)明顯的縱、橫向反射裂縫，僅局部細(xì)微裂縫，且寬度較窄;現(xiàn)場(chǎng)無(wú)車(chē)轍、表層粒料松散等病害，行車(chē)舒適性高，道路景觀效果好，現(xiàn)場(chǎng)如圖5所示。

而抗裂貼加鋪改造道路已出現(xiàn)明顯的橫向反射裂縫，且裂縫呈現(xiàn)擴(kuò)散狀態(tài)，局部已出現(xiàn)縱向反射裂縫，現(xiàn)場(chǎng)如圖6所示。部分道路因養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，在出入口、交叉口等車(chē)流量較大區(qū)域路面嚴(yán)重的已出現(xiàn)瀝青剝落。多雨地區(qū)反射裂縫的提早出現(xiàn)對(duì)路面使用效果是較大隱患，修復(fù)不及時(shí)可能導(dǎo)致路表水下滲到瀝青加鋪層與水泥路面層間，造成加鋪層脫空、表層粒料剝落，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)進(jìn)一步破壞，縮短加鋪層使用壽命。

因抗裂貼主要設(shè)置于原水泥混凝土路面裂縫處，未能完整的解決裂縫處受力問(wèn)題，效果不如滿(mǎn)面加鋪的金屬網(wǎng)效果好。滿(mǎn)鋪雙絞合機(jī)編金屬網(wǎng)，可以有效降低由溫度及荷載作用導(dǎo)致的瀝青面層拉應(yīng)力集中，而特有的金屬網(wǎng)格結(jié)構(gòu)限制了瀝青混合料的水平及豎向剪切位移，從而延緩罩面瀝青反射裂縫的產(chǎn)生，降低車(chē)轍變形，約束裂縫的進(jìn)一步發(fā)展。

金屬網(wǎng)及抗裂貼方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，詳見(jiàn)表2。后者雖然建設(shè)成本較低，但延緩反射裂縫的時(shí)間較短，尤其在南方多雨區(qū)域，后續(xù)養(yǎng)護(hù)投入成本高，且市政類(lèi)項(xiàng)目短期內(nèi)頻繁的維修保養(yǎng)對(duì)建設(shè)單位社會(huì)影響較大;前者不僅推遲了反射裂縫發(fā)生時(shí)間，且事實(shí)證明后期反射裂縫普遍較窄，滿(mǎn)足居民對(duì)道路景觀的需求。

4 結(jié)語(yǔ)

為探索水泥混凝土路面加鋪層性能，該文采用南昌地區(qū)常用的加鋪金屬網(wǎng)及鋪設(shè)抗裂貼兩種方案進(jìn)行對(duì)比，綜合考慮技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)性、現(xiàn)狀工程應(yīng)用狀況及表現(xiàn)，驗(yàn)證得出金屬網(wǎng)防反射裂縫效果優(yōu)于抗裂貼，更適用于南方多雨地區(qū)市政道路。

在后續(xù)的加鋪層研究中亦可以采用橡膠瀝青、瀝青碎石應(yīng)力吸收層等進(jìn)行對(duì)比研究。

參考文獻(xiàn)

[1]公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范： JTG D40—2011[S]. 北京：人民交通出版社， 2011.

[2]王立勇， 馮培. 市政道路白加黑路面反射裂縫防治技術(shù)研究[J]. 城市道橋與防洪， 2020（5）： 56-58.

[3]鄭茂參， 等. 道路抗裂貼防治反射裂縫性能研究[J]. 湖南交通科技， 2021（3）： 8-11.

[4]青山湖區(qū)2018年道路“白改黑”綜合改造工程施工圖文件[Z].南昌：南昌市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院， 2018.

收稿日期：2022-04-15

作者簡(jiǎn)介：康榮根（1988—），男，碩士，工程師，從事市政道路設(shè)計(jì)工作。