舊混凝土路面加鋪瀝青層組合設(shè)計(jì)應(yīng)用研究

黃飄

摘要 文章以某水泥混凝土路面為例，圍繞在舊混凝土路面加鋪瀝青層組合設(shè)計(jì)要點(diǎn)展開分析。首先簡要概述了工程概況，而后從舊混凝土路面板處理、面板底脫空處理、面板縫處理、錯(cuò)臺(tái)處理等方面，詳細(xì)概述面板補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)用設(shè)計(jì)研究，并對(duì)各層設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。經(jīng)施工后期檢驗(yàn)可知，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期效果，希望可為同類工程應(yīng)用提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞 混凝土路面；舊翻新；加鋪瀝青層；組合設(shè)計(jì)；應(yīng)用研究

中圖分類號(hào) U418.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）14-0066-03

0 引言

舊混凝土路面加鋪瀝青層是一種常見的道路升級(jí)改造、病害路面維修補(bǔ)強(qiáng)方法，尤其是城市舊混凝土路面升級(jí)改造或大修養(yǎng)護(hù)，運(yùn)用較為普遍。通過對(duì)部分嚴(yán)重毀損的混凝土路板進(jìn)行破除修復(fù)，整體加鋪瀝青面層，新舊結(jié)構(gòu)和材料構(gòu)成一體后，可以有效增強(qiáng)和再利用舊混凝土路面結(jié)構(gòu)性能，形成全新補(bǔ)強(qiáng)升級(jí)的改造路面。該技術(shù)具有利用舊路面殘余強(qiáng)度、延長舊基礎(chǔ)使用年限、充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)和材料組合功效、改善形成新路用性能、施工操作簡便、工期相對(duì)短、對(duì)環(huán)境交通影響小以及相對(duì)節(jié)省工程造價(jià)等技術(shù)和工程應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。案例工程在舊混凝土路面加鋪瀝青層工程中，把握舊混凝土路況狀態(tài)，做細(xì)舊混凝土路面板補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)用設(shè)計(jì)研究，加強(qiáng)舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，圓滿完成了工程改造任務(wù)。這里結(jié)合工程實(shí)踐，梳理介紹相關(guān)研究、設(shè)計(jì)以及工程應(yīng)用效果，以為同類工程借鑒應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 工程概況

1.1 工程簡介

某公路原為水泥混凝土路面，總長3 297 m。機(jī)動(dòng)車道經(jīng)過拓寬，原雙向四車道擴(kuò)建為雙向六車道，增設(shè)了人行道、非機(jī)動(dòng)車道和機(jī)非隔離帶，道路縱坡較大但排水狀態(tài)良好，機(jī)動(dòng)車道未發(fā)生過積水現(xiàn)象。為了提高道路的使用性能，市政府將該路列為市政重點(diǎn)工程，進(jìn)行了瀝青面層加鋪改造以及對(duì)人行道、非機(jī)動(dòng)車道和兩側(cè)的綠化帶實(shí)施升級(jí)改造。改造后路面紅線寬度50.00 m，具體結(jié)構(gòu)尺寸為機(jī)動(dòng)車道道路橫截面22.50 m+機(jī)非隔離帶2×3.00 m+非機(jī)動(dòng)車道2×3.50 m+人行道2×3.00 m+綠化帶2×4.25 m。原道路結(jié)構(gòu)層為水泥混凝土路面24.00 cm+二灰碎石18.00 cm+二灰土18.00 cm。雖然整體道路狀態(tài)良好，但局部存在唧泥、錯(cuò)臺(tái)、斷板、角隅斷裂和掉角等病害，影響了其使用性能，使路面上行駛的車輛會(huì)產(chǎn)生跳車和噪聲等不適感。

1.2 路況狀態(tài)

根據(jù)水泥混凝土舊路面的實(shí)際情況，進(jìn)行綜合調(diào)查評(píng)估。采用設(shè)備實(shí)驗(yàn)和人工觀察相結(jié)合的方法，組織2個(gè)小組，全線逐塊進(jìn)行調(diào)查，并相互核實(shí)，確保調(diào)查全面。記錄路面板病害形式、具體位置、車道信息及損害程度。調(diào)查完成后，制作詳細(xì)的病害分布圖，標(biāo)明車道、樁號(hào)、病害程度和形式，根據(jù)公路規(guī)范的路面功效評(píng)測(cè)指標(biāo)DI、CR、SRI、DBL、PSSI、PCI來評(píng)估舊混凝土路面狀態(tài)，對(duì)各車道的路面抗滑性能指數(shù)、道路厚度、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)、裂縫率以及鉆芯取樣調(diào)查。病害路面如圖1所示[1]。

圖1 病害路面

調(diào)查結(jié)果表明，舊混凝土路面殘余強(qiáng)度在C30，并根據(jù)道路狀況性能情況進(jìn)行評(píng)分。據(jù)表1顯示，道路整體狀況良好。經(jīng)過工程計(jì)算，獲得DI=8.99。根據(jù)表2的理想點(diǎn)法對(duì)路面性能的級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)，泉新路被評(píng)為良，滿足加鋪瀝青的基礎(chǔ)條件。此評(píng)估方法在實(shí)際道路狀況及調(diào)查數(shù)據(jù)中得到驗(yàn)證，表明其合理性。因此，只需對(duì)部分不合格的板塊施以改造，清理道路接縫，用接縫材料重新充填，即可加鋪瀝青面層[2]。

2 舊混凝土路面板補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)用設(shè)計(jì)研究

舊混凝土路面上加鋪瀝青面層前，應(yīng)該補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)舊路面。更換嚴(yán)重?cái)嗔训陌鍓K，虛空板底部分需要注漿充填，并全面清理去除橫縱縫中的泥土、失效填縫料等雜物。清除完成后，應(yīng)對(duì)路面進(jìn)行清掃并重新灌注縫料，然后進(jìn)行修補(bǔ)[3]。

2.1 舊混凝土路面板處理

根據(jù)表1顯示，路面板的斷板率非常低。為確保新路面質(zhì)量，針對(duì)破碎舊板塊（即裂縫貫穿整塊板、分成2塊或以上的板塊），都將實(shí)行破碎更換。對(duì)于角隅嚴(yán)重?cái)嗔训陌鍓K，在角隅區(qū)域給予切割和植筋處理。破損的板塊更換后，采取兩層混凝土加固補(bǔ)強(qiáng)。墊層使用C20混凝土澆筑，面層使用C35混凝土澆筑。在新舊板面的橫縫之間配置傳力桿，在新舊板面的縱縫間設(shè)置拉桿，在角隅配置角隅鋼筋[3]。

2.2 舊路面板底脫空處理

到達(dá)工程現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)路面板塊的彎曲和沉降進(jìn)行全面檢測(cè)。根據(jù)板縫兩側(cè)的實(shí)際彎曲和沉降值，對(duì)舊水泥路面板塊進(jìn)行修復(fù)或更換。如果不合格，則需要進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)或重建。

（1）根據(jù)水泥混凝土路面板角單點(diǎn)彎曲和沉降值的大小，判斷板底是否好空，并采取相應(yīng)的處理措施。

1）單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉形變值40≤Lr時(shí)，表明水泥混凝土板底存在嚴(yán)重脫空情況，需將該板塊破碎重鑄。具體操作可參照表3（0.01 mm）。

2）單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉形變值40＞Lr≥20時(shí)，需對(duì)舊混凝土路板做鉆孔壓漿處理，完成壓漿后進(jìn)行3 d養(yǎng)護(hù)，然后對(duì)注漿區(qū)域單點(diǎn)檢測(cè)彎沉形變。檢測(cè)結(jié)果滿足40＞Lr≥20時(shí)，需重新進(jìn)行壓漿處理。注漿完成后再進(jìn)行彎沉形變檢測(cè)，直至單點(diǎn)實(shí)測(cè)彎沉形變Lr＜20且相鄰板塊彎沉形變值差不得超過6。若無法滿足要求，則需要重新澆注處理或進(jìn)行地基深層壓漿。

3）在單點(diǎn)實(shí)際測(cè)量彎沉20＞Lr時(shí)，不需要對(duì)水泥板進(jìn)行處理。但是如果相鄰板塊的彎沉值差異超過6，就需要進(jìn)行注漿處理。在進(jìn)行處理時(shí)，如果出現(xiàn)了橫縫或者縱縫啃邊、角隅掉角等現(xiàn)象，需要將啃邊角隅處切割為不低于50 cm的長方形，然后用風(fēng)鎬將破損部分鑿除，形成垂直平面，并于鑿好的混凝土槽內(nèi)植筋，然后澆筑混凝土。

（2）針對(duì)脫空板的處理方式，我們采用壓縮漿的方法。每塊板上有5個(gè)孔，孔邊距離板邊為0.50 m，呈現(xiàn)梅花形分布。壓漿的順序應(yīng)從較大沉降量的區(qū)域開始，按照由大到小、由遠(yuǎn)及近的原則，鉆孔應(yīng)穿透基層至底層。壓漿時(shí)，壓力應(yīng)控制在1.00～3.00 MPa之間，停留時(shí)間為3～5 min。若漿液從接縫處或其他注漿孔冒出，則可認(rèn)為該孔已完成注漿，在堵好孔口后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)3 d。隨后，我們將采用貝克曼梁法對(duì)板角彎曲情況進(jìn)行測(cè)定，彎曲量一定要低于20（0.01 mm）才合格。若彎曲量高出20（0.01 mm），則需標(biāo)記該位置，并進(jìn)行補(bǔ)孔、重新注漿直至單點(diǎn)彎曲量小于20。待所用注漿砂漿強(qiáng)度達(dá)到3 MPa時(shí)，才可用木塞堵住孔口。

2.3 舊路面板縫處理

在舊路面彎沉符合要求后，才可對(duì)板縫進(jìn)行處理。普通縱縫、橫縫、施工縫、縮縫的深度應(yīng)為30.00～

40.00 mm，寬度應(yīng)為3.00～8.00 mm。脹縫深度應(yīng)為30.00～40.00 mm，寬度應(yīng)為20.00～25.00 mm。要先將原有縫內(nèi)的垃圾清理干凈，并確保干燥干凈，然后注灌硅酮或聚氨酯類嵌縫料。

對(duì)于存在沉降縫或溫縮縫等不規(guī)則裂縫，在測(cè)試彎曲和凹陷滿足要求后，需要修復(fù)各種裂縫。輕微的裂縫，寬度低于5 mm，可以采用擴(kuò)縫灌漿的方法，即使用切割機(jī)將縫口擴(kuò)大至縫寬8.00～10.00 mm，縫深不超出板厚的2/3，然后清理得干凈，最后使用灌封機(jī)注灌硅酮或聚氨酯嵌縫料來填充裂縫。寬度＞5.00 mm的裂隙，通常是由于強(qiáng)度不足導(dǎo)致的。在路基處理好的前提下，應(yīng)該先破除板塊，澆筑混凝土路面，并配置相應(yīng)的傳力桿或拉桿等輔助措施。在新舊混凝土連接處切割并灌注嵌縫材料以加固[4]。

2.4 舊路面板錯(cuò)臺(tái)處理

水泥路板存在明顯的高差即為錯(cuò)臺(tái)，可能因?yàn)椴痪鶆虺两?、板底拱起或虛空等原因引起。完成板底脫空處理后，需檢測(cè)錯(cuò)臺(tái)路板的彎沉是否符合要求。若滿足條件，則可進(jìn)行磨平處理。否則，根據(jù)實(shí)際情況破除或注漿混凝土路板，以修復(fù)基層，并重新澆注混凝土路板。

3 舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)

在進(jìn)行瀝青鋪裝時(shí)，需要考慮路面反射裂縫和高程控制的要求。重新設(shè)計(jì)以后，新路橫縱截面保持不變，其結(jié)構(gòu)層順序?yàn)樾鋷rSBS改性瀝青AC-13厚度4 cm＋黏層瀝青＋中?；炷疗胀r青AC-20厚度6 cm＋黏層瀝青＋應(yīng)力吸收SBS改性瀝青AC-5層厚度2 cm＋黏層瀝青＋玻纖柵格（用于施工縫、橫縫和縱縫處）＋改性抗裂貼（用于施工縫、橫縫和縱縫處）[5]。

（1）上面層。某市長期使用的AC瀝青混凝土因其結(jié)構(gòu)緊密、均勻，成為人們的首選。玄武巖碎石的強(qiáng)度和硬度都比碳酸鈣碎石要高得多，因此在防治磨損和車轍方面具有優(yōu)點(diǎn)，并且在某地區(qū)的應(yīng)用效果良好。為了提高瀝青混凝土的承載能力、抗車轍、抗高低溫能力，我們選擇SBS改性瀝青材料。它除了彈性恢復(fù)能力強(qiáng)、黏結(jié)力強(qiáng)、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)外，還能夠提高混凝土的性能表現(xiàn)。

（2）下面層。下層材料的選擇需要考慮到承受不斷增長的車輛荷載以及防止瀝青混凝土移位變形和減緩反射裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)也要考慮到成本因素。因此，選擇使用常規(guī)瀝青和碎石AC20。

（3）應(yīng)力吸收層。應(yīng)力吸收層通常由改性瀝青聚合物、礦物填充料和細(xì)骨料構(gòu)成，與混凝土面板結(jié)合良好，表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：成型堅(jiān)實(shí)密實(shí)，黏結(jié)牢固，防水效果良好，膨脹系數(shù)接近舊水泥路面板。

（4）玻纖格柵。玻璃纖維格柵是一種優(yōu)異的合成土工材料，具有延緩反射裂縫、減緩地基沉降的功能。它能夠加固道路結(jié)構(gòu)，顯著提高瀝青鋪裝層的抗拉和剪切能力，從而延緩和減少反射裂縫的產(chǎn)生。在案例工程中使用的玻璃纖維格柵，其經(jīng)緯方向抗拉強(qiáng)度都在50.00 kN/m。

（5）抗裂貼?？沽奄N又稱防裂貼，其表面以瀝青質(zhì)基材制成，具有極強(qiáng)的表面黏著力、延展性和韌性。在25 ℃條件下，可自黏于路面；或在播撒黏層瀝青或乳化瀝青后晾干至褐黑色，直接鋪于裂隙處，再以輕型壓路機(jī)給予碾壓，即可堅(jiān)固地附著于舊瀝青層面或混凝土路面上。該抗裂貼具有高強(qiáng)度的抗拉性能，可用于水泥路面裂隙處鋪置。由于其具有極強(qiáng)的延展性，所以可以有效地防止溫度變化和垂直荷載所引發(fā)的裂隙反射到面層。鋪貼在混凝土面板接縫處時(shí)，抗裂貼下涂層的高分子物質(zhì)充填混凝土路面縫隙時(shí)，其下涂層瀝青胎基可以構(gòu)成一層有均勻厚度的夾層，從而起到防裂防水的作用。

（6）加鋪層組合。結(jié)合地區(qū)同類型工程經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)案例路的現(xiàn)狀評(píng)測(cè)，運(yùn)用整治反射裂隙措施來解決道路強(qiáng)度衰減問題，同時(shí)考慮到工程經(jīng)濟(jì)性、合理性和施工便利性等方面，制定了組合結(jié)構(gòu)方案（詳見表4）[6]。

4 工程檢測(cè)驗(yàn)證

案例路完成施工后，實(shí)施了平整度、厚度和彎沉檢測(cè)，結(jié)果均為優(yōu)良，至今運(yùn)行良好，平整無嚴(yán)重開裂。唯一的瑕疵在于公交站臺(tái)處，因?yàn)楣淮蟀皖l繁地碾壓、載荷集中和不均勻，導(dǎo)致在一處公交站臺(tái)區(qū)域出現(xiàn)了兩道相對(duì)較大的反射裂隙。

根據(jù)路面鉆芯驗(yàn)證，路面采用了4 cm厚的玄武巖SBS改性瀝青AC-13、6 cm厚的中?；炷疗胀r青AC-20、2 cm厚的SBS改性瀝青AC-5以及24 cm厚的原混凝土面層，均滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

該文對(duì)案例舊水泥路面增鋪瀝青面層的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行了梳理，內(nèi)容包括：

（1）該改造路面的舊有路況狀態(tài)。

（2）結(jié)合案例論述加強(qiáng)舊混凝土路面板補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)研究所重視的幾個(gè)主要技術(shù)點(diǎn)，包括舊混凝土路面板、板底脫空、板縫、面板錯(cuò)臺(tái)等4個(gè)方面的設(shè)計(jì)研究關(guān)注及處理技術(shù)要點(diǎn)。新瀝青層加鋪前須對(duì)原破碎路板塊、路面裂隙、板底虛空、嚴(yán)重錯(cuò)臺(tái)給予更換板塊、注漿填充、必要修復(fù)，這是保證新路面質(zhì)量的重要一步。

（3）介紹了案例所應(yīng)用的舊面層加鋪瀝青層的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)處置要點(diǎn)，內(nèi)容涉及上面層、下面層、應(yīng)力吸收層、玻纖格柵、抗裂貼、加鋪層組合等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)層處理及材料應(yīng)用方式。SBS改性瀝青應(yīng)力吸收層、抗裂貼、玻璃纖維網(wǎng)格等應(yīng)用是新路面防范反射開裂的必要技術(shù)措施。玄武巖磨耗層具有抗車轍、耐磨耗，抵御路面老化的技術(shù)功效。

（4）通過新路面功效檢測(cè)結(jié)果，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)和技術(shù)應(yīng)用的合理適用性。

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