基于聚酯布的既有“白改黑”路面裂縫處治技術(shù)及加鋪層設計研究

余承喜，盧利濤，廖子泗，韋錫望

(1.廣西交通設計集團有限公司，廣西 南寧 530029；2.廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

反射裂縫是“白改黑”路面最常見的病害之一，而對既有裂縫病害進行處治是保證加鋪層良好性能的關(guān)鍵。國內(nèi)外學者在加鋪層設計方面進行了大量研究：劉玉龍[1]通過反算路面當量回彈模量，建立了路面有效厚度與路面當量回彈模量和路面狀況指數(shù)關(guān)系的加鋪模型；柯能信[2]研究了基于FWD舊瀝青路面加鋪層設計方法，并驗證評價了疲勞開裂、永久變形模型；劉霞[3]基于實測動態(tài)彎沉盆，運用CMSR程序計算舊瀝青路面回彈模量，進而推算加鋪層厚度及結(jié)構(gòu)強度。

聚酯布等土工材料與瀝青混合料具有類似的粘彈特性，因而被廣泛應用于處治瀝青路面裂縫等病害。馬正紅[4]研究了瀝青融合型高強聚酯玻纖布的性能、施工工藝，并對使用效果進行跟蹤評價。周剛等[5]研究了經(jīng)編復合聚酯玻纖布的力學性能，試驗表明其不僅能有效防治裂縫的產(chǎn)生，還可延緩裂縫擴展，且效果均優(yōu)于聚酯玻纖布和玻纖格柵。

綜上所述，國內(nèi)在加鋪層方面的研究普遍集中在瀝青或水泥路面直接加鋪的工藝上，較少對“白改黑”路面再加鋪技術(shù)進行研究；其次，較少對加鋪之前的舊路面病害進行細化分析，對病害處治技術(shù)進行精細化設計。本文依托實體工程，針對裂縫病害嚴重程度，提出詳細的“白改黑”路面裂縫處治技術(shù)、加鋪層設計及施工工藝，為以后的工程設計研究提供可靠經(jīng)驗。

1 聚酯布性能

對試驗所選用聚酯布的力學性能進行檢測，其主要技術(shù)指標如表1所示。

表1 聚酯布力學性能指標表

2 裂縫處治及瀝青加鋪層設計

2.1 舊路病害評價

某高速公路為“白改黑”后的復合瀝青路面，既有路面結(jié)構(gòu)為：16 cm既有瀝青混凝土加鋪層+32 cm舊水泥混凝土+36 cm二灰三渣基層+20 cm二灰土。舊路病害調(diào)查表明：該路段路面狀況PCI總體評價為中，反射裂縫較多，導致絕大多數(shù)路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)不符合養(yǎng)護規(guī)定值。路面結(jié)構(gòu)強度是決定加鋪層設計的關(guān)鍵指標，本文使用BAKFAA軟件反算既有路面各結(jié)構(gòu)動態(tài)模量，評價舊路路面結(jié)構(gòu)強度。當反算的動態(tài)模量超過閥值時則認為該層路面結(jié)構(gòu)破壞[6-7]。各結(jié)構(gòu)層模量閥值如表2所示，測量各結(jié)構(gòu)層既有路面動態(tài)模量變化如圖1所示。

表2 各結(jié)構(gòu)層動態(tài)模量閥值表

圖1 既有路面各結(jié)構(gòu)層動態(tài)模量變化曲線圖

通過比較表2與圖1可知，既有路面結(jié)構(gòu)整體狀況良好，僅個別測點動態(tài)模量超過閥值。但各測點結(jié)構(gòu)強度波動性較大，尤其是基層動態(tài)模量，主要原因有：(1)原材料及施工質(zhì)量的差異性；(2)外部荷載及環(huán)境作用引起路面出現(xiàn)差異病害，加劇了路面結(jié)構(gòu)強度的差異性。主要表現(xiàn)為：局部位置路面水下滲導致面層、基層及底基層出現(xiàn)水毀破壞，個別嚴重位置甚至出現(xiàn)沉陷病害，導致反算模量不符合要求，從而加劇了路面結(jié)構(gòu)強度的差異性。

2.2 加鋪層設計

根據(jù)養(yǎng)護維修決策樹及上述分析可知，既有“白改黑”路面雖然出現(xiàn)了大量反射裂縫，但大部分裂縫仍處于初期發(fā)展階段，對路面結(jié)構(gòu)強度基本沒有影響，路面結(jié)構(gòu)強度仍然較高。僅需采用合理技術(shù)處理既有“白改黑”路面裂縫病害，延緩裂縫發(fā)展，同時加強路面結(jié)構(gòu)整體均勻性。故擬采用對舊路病害處理后統(tǒng)一進行加鋪的二層式罩面方案：4 cm SBS改性瀝青SMA-13+8 cm 改性瀝青AC-20C(抗車轍)+70#A級瀝青熱瀝青(用量：0.9～1.3 kg/m2)+聚酯布保留或處治后的原路面結(jié)構(gòu)。

二層式罩面的主要作用有：(1)改善路面損壞狀況，提高路面平整度；(2)增加路面結(jié)構(gòu)厚度，進而提高路面結(jié)構(gòu)強度；(3)對現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)進行降級并最大限度地利用；(4)可以利用面層進行調(diào)坡，加速雨水的排除。

2.3 既有“白改黑”路面裂縫處治技術(shù)研究

反射裂縫是“白改黑”復合瀝青路面最嚴重的病害之一，若直接加鋪，則此類裂縫會在新加罩面層內(nèi)快速反射，嚴重縮短加鋪層使用壽命。因此，對已有裂縫的處治是影響加鋪層使用壽命的關(guān)鍵。本文針對裂縫病害的嚴重程度提出不同的處治方案。

(1)嚴重開裂的裂縫處治措施。對于貫穿既有路面、兩側(cè)路面產(chǎn)生明顯沉陷、龜裂、松散等損壞的裂縫，需銑刨維修裂縫兩側(cè)瀝青面層。具體方案為：跨裂縫銑刨既有瀝青面層至水泥混凝土面層，銑刨深度為16 cm，寬度為100 cm；灑布改性乳化瀝青黏層(兼作透層)+聚酯布；采用普通瀝青ATB-25分層填補裂縫。設計方案如圖2所示。

圖2 嚴重開裂的裂縫處治措施示意圖

(2)中等開裂的裂縫處治措施。對于貫穿既有路面，但兩側(cè)未產(chǎn)生明顯沉陷、龜裂、松散等損壞的裂縫，具體處治方案為：跨裂縫銑刨既有瀝青面層至下面層頂，銑刨寬度為60 cm，深度為8 cm；灑布改性乳化瀝青黏層(兼作透層)+聚酯布；采用ATB-25瀝青進行單層式填補裂縫。設計方案如圖3所示。

圖3 中等開裂的裂縫處治措施示意圖

(3)輕微裂縫處治措施。對于細縫、裂縫周邊無松散或松散輕微的需對裂縫進行開槽灌縫(縫隙尺寸為3 cm深×2 cm寬)。設計方案如圖4所示。

圖4 輕微裂縫處治措施示意圖

3 實體工程應用

3.1 施工工藝介紹

舊瀝青路面維修處治具體施工過程如圖5所示。

圖5 施工工藝示意圖

(1)既有瀝青路面裂縫銑刨寬度及深度根據(jù)裂縫病害程度確定。

(2)噴灑熱瀝青黏層油：必須均勻灑布黏層油，同時嚴格控制用量。

(3)鋪設聚酯布：鋪設聚酯布過程中必須保證其表面平整，且與裂縫銑刨寬度一致。

(4)裂縫的填補：采用ATB-25瀝青分層填補裂縫時，需采用小型壓路機與振動機碾壓成型下層混合料，大型壓路機碾壓上層，尤其注意邊緣及角落處混合料的壓實狀況。

(5)罩面施工：待舊瀝青路面維修處理結(jié)束后，全幅寬瀝青路面鋪筑普通熱瀝青粘層油+聚酯布，最后攤鋪碾壓成型罩面。罩面施工前，應清除混凝土表面浮灰或瀝青混凝土路面灰塵，瀝青材料均勻噴灑后，立即攤鋪聚酯布，將聚酯布完全貼合在下承層表面。

3.2 實體工程檢測及評價

采用落錘式彎沉儀獲取該路段各測點路表動態(tài)彎沉，通過比較荷載中心處的單點彎沉來評價加鋪前后路面結(jié)構(gòu)承載力。本文選擇直接加鋪與經(jīng)裂縫處理后加布加鋪兩種工況與原瀝青路面進行比較，對比分析不同加鋪方案對路面結(jié)構(gòu)承載力的改善效果。結(jié)果如圖6所示。

圖6 各種工況下瀝青路面單點彎沉檢測結(jié)果對比曲線圖

路表單點彎沉平均值及標準差如表3所示。

表3 路表單點彎沉平均值及標準差匯總表

從表3可知：(1)原路面右輪跡與左輪跡相比，荷載中心處彎沉平均值與標準差較大，說明右輪跡處的路面結(jié)構(gòu)承載力較差，這主要是由于路面橫坡與汽車靠右行駛規(guī)則導致正常情況下汽車向右傾斜，右側(cè)輪胎胎壓較大；(2)與原瀝青路面相比，直接加鋪與裂縫處理后加布加鋪路段荷載中心彎沉平均值分別降低了18.05(μm)和26.89(μm)，標準差分別降低了18.08和28.15，這說明加鋪層的鋪筑能夠有效增強舊瀝青路面的結(jié)構(gòu)承載力，同時改善結(jié)構(gòu)承載力的均勻性；(3)與直接加鋪相比，經(jīng)裂縫處理后加布加鋪路表單點彎沉平均值與標準差的降低幅度分別提高了8%與8.3%，表明既有路面裂縫病害的處治及聚酯布在加鋪層中有加筋補強的作用，可進一步改善舊瀝青路面的結(jié)構(gòu)承載力與均勻性。

4 結(jié)語

本文根據(jù)路面病害調(diào)查與評價結(jié)果，提出原路面病害處治后統(tǒng)一加鋪12 cm改性瀝青面層(4 cm SBS改性瀝青SMA-13+8 cm改性瀝青AC-20C(抗車轍))的加鋪方案；針對不同的重載交通復合瀝青路面裂縫病害提出三種不同的基于聚酯布的舊復合瀝青路面裂縫處理方案；結(jié)合實體工程對裂縫處理技術(shù)及關(guān)鍵工藝進行了詳細介紹，并對實施效果進行了跟蹤觀測。結(jié)果表明：(1)由于路拱橫坡與汽車靠右行駛規(guī)則導致右輪跡承受胎壓較大，路面病害破壞較為嚴重；(2)既有路面裂縫病害的處治及聚酯布在加鋪層中有加筋補強的作用，可進一步改善舊瀝青路面的結(jié)構(gòu)承載力與均勻性。