市政道路復(fù)合式路面維修方案探討

陳 楷

(廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,廣西 南寧 530029)

0 引言

20世紀(jì)末到21世紀(jì)初期,因水泥路面具有造價(jià)低、承載力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),且廣西盛產(chǎn)水泥,故廣西區(qū)內(nèi)大部分市政道路采用水泥混凝土路面。

隨著我國(guó)綜合國(guó)力日益攀升,經(jīng)濟(jì)水平不斷提高,廣西區(qū)內(nèi)市政道路交通量和軸載驟增,而水泥路面行車舒適性低、噪音大的缺點(diǎn)逐漸顯露,病害不斷增多。為了維護(hù)城市形象和居民便利,以及更好地推進(jìn)發(fā)展和生產(chǎn),且有效地利用原有的水泥混凝土路面,減少浪費(fèi),南寧市開始對(duì)原水泥混凝土道路進(jìn)行“白改黑”瀝青罩面處理,市內(nèi)市政道路開始出現(xiàn)瀝青-混凝土復(fù)合式路面。該種形式的路面兼具水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面的特點(diǎn),其中,水泥混凝土路面主要為承重層,瀝青混凝土路面主要為表面層。

目前,這些復(fù)合式路面開始出現(xiàn)不同程度的路面病害,但目前對(duì)市政道路復(fù)合式路面的維修并未有確切可行的規(guī)范要求,對(duì)市政道路復(fù)合式路面維修的方案研究較少且大多數(shù)以工程實(shí)例為基礎(chǔ)進(jìn)行分析研究[1-3]。

因此,本文將結(jié)合南寧市軌道交通5號(hào)線沿線道路整治工程(邕賓立交—那洪收費(fèi)站)南段(大學(xué)東路—那洪收費(fèi)站),探討市政道路復(fù)合式路面的維修方案。

1 市政道路復(fù)合式路面簡(jiǎn)介

1.1 維修工程介紹

軌道交通5號(hào)線沿線道路整治工程(邕賓立交—那洪收費(fèi)站)南段(大學(xué)東路—那洪收費(fèi)站)起于現(xiàn)狀大學(xué)東路,路線由北往南經(jīng)明秀西路及壯錦大道,止于現(xiàn)狀那洪收費(fèi)站,本項(xiàng)目實(shí)施路線長(zhǎng)度為8 499.889 m。沿線分布多個(gè)人流密集的功能板塊,其中壯錦大道自北向南連接機(jī)場(chǎng)高速公路,為南寧市南邊門戶進(jìn)出的重要干路,交通需求較大。

1.2 研究對(duì)象

本文取本項(xiàng)目最典型的路段——壯錦大道(中興大橋—那洪收費(fèi)站)進(jìn)行市政道路復(fù)合式路面維修方案的探究。壯錦大道于2002年竣工通車,原路面結(jié)構(gòu)為水泥混凝土路面,后于2013年進(jìn)行了“白改黑”瀝青路面加鋪,距今約9年。原機(jī)動(dòng)車道水泥路面結(jié)構(gòu)及瀝青罩面加鋪方案見表1、表2(輔道處治方案與機(jī)動(dòng)車道相同,僅結(jié)構(gòu)厚度有差異,不再贅述)。

表1 壯錦大道(中興大橋—那洪收費(fèi)站)段機(jī)動(dòng)車道原水泥路面結(jié)構(gòu)分析表

表2 壯錦大道(中興大橋—那洪收費(fèi)站)段機(jī)動(dòng)車道瀝青罩面加鋪方案分析表

2 市政道路復(fù)合式路面的病害分析

根據(jù)《軌道交通5號(hào)線道路維修整治工程(邕賓立交—那洪收費(fèi)站)前期質(zhì)量檢測(cè)檢測(cè)報(bào)告》及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察,壯錦大道(中興大橋—那洪收費(fèi)站)段病害整體分布的表現(xiàn)特征為:靠近軌道施工范圍段線裂、網(wǎng)裂、龜裂等大量發(fā)展,修補(bǔ)病害及板塊破碎的情況較多;其余路段局部存在不同程度裂縫、脫空及不密實(shí)等病害。

經(jīng)分析,路面病害出現(xiàn)主要原因有:(1)交通量過大;(2)本項(xiàng)目沿線存在大量重載車輛和超載現(xiàn)象;(3)舊路使用年限較久;(4)部分路段的瀝青面層混合料中細(xì)集料過多,含油量過大,在行車水平推力作用下,容易產(chǎn)生擁包;(5)地鐵施工、管線開挖施工、周邊地塊施工等對(duì)路面病害的形成和加劇有重大的影響。

3 市政道路復(fù)合式路面的維修解決方案

本次道路維修方案依據(jù)病害情況分析制定,參考相關(guān)規(guī)范的處理原則將道路病害歸類處治,主要分為3種:淺層病害、中層病害、深層病害。淺層病害處治主要處理瀝青混凝土面層;中層病害處治主要處理水泥混凝土路面部分(包含水泥混凝土面板及路面基層);深層病害處治主要處理道路路基。另外,對(duì)于其余未存在病害的位置,為使道路整體美觀,對(duì)該部分路面表面層也進(jìn)行整體翻新。具體方案如下。

3.1 淺層病害及處治方案

淺層病害主要依據(jù)表觀病害調(diào)查(詳見表3)、鉆芯、抗滑及瀝青性能評(píng)定,對(duì)瀝青面層存在線裂、剝落、網(wǎng)裂、車轍、擁包、坑槽等病害的區(qū)域進(jìn)行處治。

表3 部分路面表觀病害檢測(cè)結(jié)果表

3.1.1 淺層病害類型一

(1)縫寬≤10 mm的裂縫、峰谷高差≤15 mm的擁包、≤15 mm的輕度車轍、凹坑深度<20 mm的坑槽等病害。

(2)瀝青面層呈松散狀,面層粒料離析、剝落。

(3)瀝青面層抗滑能力評(píng)價(jià)為C、D級(jí)路段。

(4)瀝青混凝土上面層整體壓實(shí)度低,空隙率大,易產(chǎn)生水損害路段;瀝青混凝土上面層穩(wěn)定度小,在環(huán)境和行車荷載作用下瀝青混合料強(qiáng)度較低路段;瀝青混凝土上面層礦料超出級(jí)配范圍,粗集料少,高溫穩(wěn)定性不足路段。

對(duì)于以上屬于淺層病害類型一的路段,采用銑刨舊路面4 cm表面層后,再統(tǒng)一加鋪4 cm瀝青上面層至原路面標(biāo)高的處治措施。

3.1.2 淺層病害類型二

(1)若銑刨瀝青上面層后,發(fā)現(xiàn)瀝青下面層存在松散、破損等情況。

(2)縫寬>10 mm的裂縫,面積>3m2的網(wǎng)裂,峰谷高差>15 mm的擁包、>15 mm的重度車轍、凹坑深度≥20 mm的坑槽等病害。

(3)鉆芯瀝青層松散、開裂、不成型。

(4)瀝青混凝土下面層空隙率大,易產(chǎn)生水損害路段;瀝青混凝土下面層穩(wěn)定度小,在環(huán)境和行車荷載作用下瀝青混合料強(qiáng)度較低路段;瀝青混凝土下面層壓實(shí)度不足路段;瀝青混凝土下面層礦料超出級(jí)配范圍,粗集料少,高溫穩(wěn)定性不足路段。

以上路段采用銑刨瀝青層至混凝土板后,按路面修復(fù)要求恢復(fù)至原路面標(biāo)高以下4 cm,再統(tǒng)一加鋪4 cm瀝青上面層至原路面標(biāo)高的處治措施。具體見表4。

表4 淺層病害處治方案表

3.2 中層病害及處治方案

中層病害主要依據(jù)表觀病害調(diào)查、彎沉(詳見表5、表6)、鉆芯、雷達(dá)評(píng)定情況,對(duì)因水泥混凝土板開裂、破碎、斷裂、不密實(shí)或路面基層松散、空洞、破碎、沉陷等路面下部結(jié)構(gòu)層反射引起的瀝青層病害區(qū)域進(jìn)行處治。

表5 左幅車道部分路面彎沉值檢測(cè)結(jié)果表

表6 右幅車道部分路面彎沉值檢測(cè)結(jié)果表

3.2.1 中層病害類型一

(1)雷達(dá)檢測(cè)顯示路基密實(shí),但單點(diǎn)彎沉>0.4 mm[4]。

(2)鉆芯顯示水泥混凝土板及水泥穩(wěn)定基層開裂、破碎、松散、不成型、空洞。

(3)>20 mm沉陷、水泥混凝土板破碎或沉陷面板面積較大且積水嚴(yán)重,雷達(dá)檢測(cè)顯示路基密實(shí)。

(4)當(dāng)進(jìn)行中層病害類型二處理時(shí),發(fā)現(xiàn)基層、底基層存在破碎、松散、不成型等病害。

對(duì)于以上屬于中層病害類型一的路段,采用破除舊路面結(jié)構(gòu)層,按路面修復(fù)要求恢復(fù)至原路面標(biāo)高以下4 cm,再統(tǒng)一加鋪4 cm瀝青上面層至原路面標(biāo)高的處治措施。具體如表7所示。

表7 中層病害(類型一)處治方案表

3.2.2 中層病害類型二

若銑刨瀝青層至舊水泥混凝土板后,發(fā)現(xiàn)舊水泥混凝土板出現(xiàn)裂縫、板角、板邊破壞,基層、底基層無損壞,需按以下要求對(duì)舊水泥混凝土板進(jìn)行病害維修,按路面修復(fù)要求恢復(fù)至原路面標(biāo)高以下4 cm,再統(tǒng)一加鋪4 cm瀝青上面層至原路面標(biāo)高。

3.2.2.1 水泥混凝土面板板角、板邊破壞

板角及板邊損壞應(yīng)按破裂面確定切割范圍,并將破除范圍切割成規(guī)則的垂直面,切割深度與原水泥混凝土面層厚度一致。板角、板邊破壞具體處理步驟為:鑿除→基底清理干凈→基底設(shè)防水層→混凝土拌和及運(yùn)輸→混凝土澆筑→接縫設(shè)置→養(yǎng)生。

3.2.2.2 水泥混凝土面板裂縫

此次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)15 mm以下基本規(guī)則的裂縫及15 mm以上的裂縫及破壞嚴(yán)重的局部板塊,采用換板形式進(jìn)行處理。

對(duì)路面板出現(xiàn)<2 mm寬的輕微裂縫,可采用直接灌漿法處治。

對(duì)裂縫寬度≥2 mm且<15 mm貫穿板厚的中等裂縫,裂縫開裂比較規(guī)則,且縫長(zhǎng)沒有貫穿多塊混凝土板,僅在單塊板之內(nèi),采用擴(kuò)縫補(bǔ)塊的方法處治,即采用異形切割機(jī)切割,清理干凈后,采用填縫材料進(jìn)行填充?？p寬度比原有縫寬大1～2 mm,深度為40 mm。

對(duì)于15 mm以上的裂縫,縫長(zhǎng)多貫穿多塊混凝土板,裂縫開裂不規(guī)則的情況,考慮裂縫不規(guī)則及板塊破壞嚴(yán)重、影響美觀,本次設(shè)計(jì)中采用全部換板進(jìn)行處理。

3.2.3 中層病害類型三

(1)當(dāng)瀝青面層表觀完好,但因水泥混凝土路面板和基層之間出現(xiàn)空隙而導(dǎo)致路面沉陷或單點(diǎn)彎沉在0.14～0.4 mm時(shí);(2)當(dāng)破除瀝青表面層,水泥面板表觀完好,但因水泥混凝土路面板和基層之間出現(xiàn)空隙而導(dǎo)致路面沉陷、出現(xiàn)唧泥病害或單點(diǎn)彎沉在0.14～0.4 mm時(shí),需對(duì)水泥混凝土面板底脫空進(jìn)行注漿處治。為防止板底脫空灌漿施工時(shí)損壞路面,灌漿施工前需銑刨瀝青面層,待灌漿施工完畢后再恢復(fù)瀝青表面層[5]。

3.3 深層病害及處治方案

深層病害主要是處理路基病害,依據(jù)表觀病害調(diào)查、彎沉、雷達(dá)評(píng)定(詳見表8),對(duì)因路基脫空、不密實(shí)、沉陷、軟弱等路基反射引起的瀝青層病害區(qū)域進(jìn)行處治。

表8 部分路面雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果表

3.3.1 深層病害類型一

本項(xiàng)目為已通車市政主干路,為減少施工難度、加快施工進(jìn)度,本次設(shè)計(jì)擬對(duì)雷達(dá)檢測(cè)顯示路基松散、不密實(shí)、下沉、脫空等路段,采用路基注漿加固[6]方案。

3.3.2 深層病害類型二

深層病害類型二處治方案主要對(duì)破除路面結(jié)構(gòu)層后發(fā)現(xiàn)路基破損,或壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,或破除舊路基層后發(fā)現(xiàn)軟基,則挖除軟基土后回填級(jí)配碎石并分層壓實(shí)至路槽頂面(挖除深度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)軟基土層厚度確定,回填級(jí)配碎石的壓實(shí)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求),后按路面修復(fù)要求恢復(fù)至原路面標(biāo)高以下4 cm,再統(tǒng)一加鋪4 cm瀝青上面層至原路面標(biāo)高。具體如表9所示。

表9 深層病害(類型二)處治方案表

4 反射裂縫的防治措施

復(fù)合式路面中最常見的病害就是反射裂縫,對(duì)反射裂縫的防治也是復(fù)合式路面設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)。其形成原因主要是在溫度變化和交通荷載的作用下,水泥混凝土面板發(fā)生變形,導(dǎo)致接縫處也發(fā)生變形,進(jìn)而使瀝青表面層出現(xiàn)反射裂縫?？傮w而言,溫度應(yīng)力引起反射裂縫的產(chǎn)生,并參與了其最初的擴(kuò)展,荷載應(yīng)力則加速了裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展[7]。

本次項(xiàng)目為避免瀝青面層出現(xiàn)反射裂縫,采用兩種防治措施:(1)瀝青混凝土面層與水泥混凝土面層間采用應(yīng)力吸收層;(2)在接縫處采用抗裂貼。

4.1 應(yīng)力吸收層

因本項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則是不改變現(xiàn)狀道路標(biāo)高,故本項(xiàng)目維持現(xiàn)狀道路路面結(jié)構(gòu)不變,因此,恢復(fù)新建部分路面沿用2013年道路“白改黑”設(shè)計(jì),于瀝青混凝土面層與水泥混凝土面層間鋪設(shè)2 cm應(yīng)力吸收層。應(yīng)力吸收層兼具碎石封層的作用,不僅可以高效減緩反射裂縫的產(chǎn)生,也具有防止路表水滲入路面的作用[8]。

4.2 抗裂貼

為避免接縫變形引起瀝青表面層反射裂縫的發(fā)生,本項(xiàng)目在鋪設(shè)應(yīng)力吸收層前,于新建水泥面板橫縫及縱縫處鋪設(shè)自粘型抗裂貼。自粘型抗裂貼能有效地應(yīng)對(duì)荷載型疲勞裂縫及溫度型疲勞裂縫,大大減緩反射裂縫的產(chǎn)生[9-10]。

5 結(jié)語

本文結(jié)合南寧市軌道交通5號(hào)線沿線道路整治工程(邕賓立交—那洪收費(fèi)站)南段(大學(xué)東路—那洪收費(fèi)站),探討了市政道路復(fù)合式路面的維修方案。該項(xiàng)目維修方案主要分為淺層病害維修、中層病害維修及深層病害維修,并針對(duì)道路反射裂縫的防治采用了應(yīng)力吸收層及抗裂貼。

目前該項(xiàng)目部分路段已經(jīng)施工完成并開始運(yùn)行,效果良好,行車舒適性、穩(wěn)定性、美觀性較整治維修前有顯著提升,道路各項(xiàng)驗(yàn)收指標(biāo)均滿足要求。