瀝青路面新增臺(tái)秤部位病害處治技術(shù)研究

王一明（上海城建城市運(yùn)營(yíng)集團(tuán)有限公司，上海 200023）

0 引 言

隨著高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)全面升級(jí)改造項(xiàng)目的進(jìn)行，為治理公路運(yùn)輸超載問題、規(guī)避橋梁設(shè)施坍塌風(fēng)險(xiǎn)，目前在一些高速公路收費(fèi)站進(jìn)口處增設(shè)有稱重設(shè)備。該稱重設(shè)備埋置于瀝青路面中，主要由感應(yīng)裝置、臺(tái)秤、臺(tái)座構(gòu)成。臺(tái)秤采用20 cm高的槽鋼結(jié)構(gòu)，其錨固于55 cm厚的臺(tái)座鋼筋混凝土中。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，臺(tái)秤安裝部位的瀝青路面逐步暴露出車轍、擁包、錯(cuò)臺(tái)等一系列病害，不僅會(huì)造成車輛跳車，降低行車舒適感，還會(huì)影響稱重系統(tǒng)測(cè)量精度，加速傳感器損耗速度，故亟待采取針對(duì)性措施加以解決。

1 研究背景

針對(duì)上述問題，目前采取的主流處治施工方法有2種，分別是銑刨攤鋪和注漿加固。銑刨攤鋪方法是將損壞的瀝青路面刨除，然后根據(jù)路面線形進(jìn)行加罩施工，其維修成本低廉，但該處治方法不涉及路面基層或路基的加固及翻挖，因而在路面深層結(jié)構(gòu)已損壞的前提條件下，只能起到“治標(biāo)”作用，不能“治本”。目前該方法已在上海市閔行區(qū)劍川路下行上匝道應(yīng)用，但效果不明顯，經(jīng)試驗(yàn)，質(zhì)量保證期不足3個(gè)月。

注漿加固方法是在臺(tái)秤前后路面進(jìn)行深層結(jié)構(gòu)注漿，通常需要與路面銑刨攤鋪一并實(shí)施，因而維修成本相對(duì)較高。該方法雖然能夠?qū)鶎舆M(jìn)行一定程度的補(bǔ)強(qiáng)，但由于屬于隱蔽工程，漿體的流動(dòng)方向、注入部位實(shí)難把控，故加固效果存在不均勻現(xiàn)象，從以往在上海市莘奉金高速主線的實(shí)施效果來看，質(zhì)量保證期通常不足6個(gè)月。與此同時(shí)，注漿對(duì)路面剛度影響甚微，新增臺(tái)秤造成局部路面剛度差異的客觀事實(shí)無法改變，錯(cuò)臺(tái)情形仍將逐步顯露。

2 現(xiàn)狀分析

筆者調(diào)研了稱重設(shè)備的設(shè)計(jì)圖紙、施工方法，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果，認(rèn)為新增臺(tái)秤部位的瀝青路面的損壞原因主要有以下幾方面。

2.1 接口部位剛度差異大

臺(tái)座結(jié)構(gòu)高度為55 cm，與原瀝青路面垂直搭接，造成接口部位剛度差異明顯。該結(jié)構(gòu)類似于橋頭接坡，在外部荷載的長(zhǎng)期作用下，接口部位兩側(cè)路面變形沉降不均，引起車輛振動(dòng)加劇，嚴(yán)重影響行車的安全性、舒適性，并進(jìn)一步增加車輛對(duì)路面的動(dòng)荷載作用，造成路面錯(cuò)臺(tái)病害的發(fā)生。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，錯(cuò)臺(tái)部位逐漸出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，雨水容易經(jīng)該部位下滲至路面基層，進(jìn)而誘發(fā)翻漿、沉陷等深層路面結(jié)構(gòu)病害。

2.2 排水系統(tǒng)設(shè)置不完善

槽鋼蓋板同臺(tái)座混凝土之間存在接縫，雨水容易滲入。槽鋼內(nèi)部通常設(shè)置透水管，用以將雨水引至周邊排水系統(tǒng)。但受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，部分路段無邊坡排水口，故只能挖出暗溝將透水管引出。時(shí)間一長(zhǎng)，容易引起透水管堵塞，造成排水不暢，在重載車輛的作用下，加速路面基層翻漿沉陷病害的發(fā)展。此外，臺(tái)秤加裝位置通常位于收費(fèi)站，多數(shù)處于低洼地段，雨水較多時(shí)，也會(huì)造成槽鋼內(nèi)的積水無法及時(shí)排出，同時(shí)夾雜的泥沙等還會(huì)引起透水管堵塞。

2.3 機(jī)械開挖致結(jié)構(gòu)松動(dòng)

臺(tái)秤增設(shè)施工通常安排在22：00～6：00，作業(yè)時(shí)間極短，全過程使用大型挖機(jī)開挖。其間未對(duì)施工作業(yè)面兩側(cè)的道路結(jié)構(gòu)進(jìn)行維護(hù)，易造成下臥基層和周邊路面結(jié)構(gòu)層松散。隨著運(yùn)行時(shí)間增加，路面車轍、擁包、翻漿等病害將逐步顯露。

3 關(guān)鍵處治技術(shù)

結(jié)合上文分析可以看出，臺(tái)秤新增部位的瀝青路面病害主要由設(shè)計(jì)、施工等多重因素造成，唯有從設(shè)計(jì)上改變結(jié)構(gòu)形式，并在施工過程盡可能減少對(duì)原有路面結(jié)構(gòu)層的撓動(dòng)，提升路面平整度，方能從根本上解決所述瀝青路面病害的形成和發(fā)展。因此，本文提出調(diào)坡并增設(shè)過渡板的處治方法。該方法是根據(jù)臺(tái)秤路面線形，擬定調(diào)坡范圍，并將臺(tái)秤前后瀝青路面挖除，設(shè)置新的過渡板，再根據(jù)設(shè)計(jì)線形攤鋪瀝青面層，從而均衡路面剛度、提升路面平整度，從根本上規(guī)避新舊路面搭接部位的不均勻沉降現(xiàn)象的發(fā)生。

3.1 過渡段的設(shè)計(jì)

臺(tái)秤部位混凝土厚度達(dá)55 cm，剛度與瀝青路面差異太大?？梢酝ㄟ^在兩類不同結(jié)構(gòu)之間設(shè)置新的過渡板，使路面臺(tái)秤部位的剛度平緩過渡。該過渡段設(shè)計(jì)主要考慮以下前提。

（1）從保障施工作業(yè)時(shí)間的角度出發(fā)。由于高速公路的養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)時(shí)間通常限制在一個(gè)車流量低谷期內(nèi)，僅約8 h左右，故瀝青面層至多按3層進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此過渡段的瀝青面層主要考慮由2層式和3層式構(gòu)成。

（2）從滿足路面結(jié)構(gòu)使用性能角度出發(fā)。臺(tái)秤施工對(duì)下臥基層撓動(dòng)較大，應(yīng)至少翻挖修復(fù)45～50 cm厚的路面結(jié)構(gòu)，確保該深度范圍內(nèi)路面結(jié)構(gòu)完整。此外，臺(tái)秤結(jié)構(gòu)的混凝土厚度較大，宜采用兩級(jí)過渡方法，使該部位的路面剛度呈階梯式逐漸下降。

（3）從降低施工成本的角度出發(fā)。由于施工時(shí)間受限，過渡板應(yīng)采用2 h快速混凝土，成本十分高昂，因而應(yīng)在滿足施工規(guī)范的前提下盡可能地增加瀝青料用量。

因此，擬定的過渡板埋設(shè)深度宜按48 cm設(shè)計(jì)，由36 cm快速混凝土＋12 cm 2層式瀝青面層及22 cm快速混凝土＋22 cm 3層式瀝青面層組成，且過渡板過渡段長(zhǎng)度不應(yīng)少于5 m。具體設(shè)計(jì)參數(shù)，如圖1所示。

圖1 過渡段設(shè)計(jì)參數(shù)示意圖

3.2 過渡段的施工

3.2.1 混凝土過渡板的施工

首先，使用銑刨機(jī)對(duì)過渡板設(shè)置部位的路面進(jìn)行深翻，厚度約20 cm；其次，使用小型0.3 m3鎬頭機(jī)破碎原有基層，繼續(xù)挖除20 cm；最后，使用人工風(fēng)鎬清除底部8 cm基層，從而盡可能地減少大型機(jī)械開挖對(duì)路面結(jié)構(gòu)層的撓動(dòng)。挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，檢查下臥結(jié)構(gòu)層有無明顯松散變形類病害。若有，則應(yīng)使用輪胎壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，確保下臥層平整度不超過1 cm。確認(rèn)下臥層平整密實(shí)后，即可施工混凝土過渡板。混凝土過渡板采用快速混凝土澆筑，內(nèi)部布設(shè)雙層雙向Φ12 mm@150 mm鋼筋網(wǎng)片，上下保護(hù)層厚度控制在8 cm左右。為節(jié)約施工作業(yè)時(shí)間，可以事先將鋼筋籠分割成整片加工，從而節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)間。

3.2.2 新舊板塊的連接

為減少新舊板塊間的不均勻沉降，混凝土過渡板應(yīng)與臺(tái)秤混凝土基礎(chǔ)形成整體，可以通過植入傳力桿的方法來實(shí)現(xiàn)。植入鋼筋型號(hào)為2級(jí)鋼筋，直徑為25 mm，間距500 mm，植筋深度≥30 cm。

3.2.3 瀝青面層的施工

實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合路面線形實(shí)際情況對(duì)臺(tái)秤兩側(cè)的瀝青路面進(jìn)行調(diào)坡處理。調(diào)坡方法類似橋頭接坡。首先，對(duì)臺(tái)秤前后路面的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，待測(cè)到穩(wěn)定段后，即坡差變化不大時(shí)，即可確定調(diào)坡范圍。其次，根據(jù)設(shè)計(jì)路面線形擬定抬升高度，從而計(jì)算出銑刨厚度和攤鋪厚度。因此，施工時(shí)的瀝青面層銑刨深度、攤鋪厚度需進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并應(yīng)確保每層的攤鋪厚度符合施工規(guī)范要求。此外，為規(guī)避瀝青面層車轍、擁包等病害的形成，應(yīng)在AC型瀝青混合料中摻加0.4%的抗車轍劑。同時(shí)，在面層復(fù)壓環(huán)節(jié)中，務(wù)必采用25 t以上的輪胎壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)，確保壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求。

3.3 防開裂構(gòu)造措施

按上述方法處理后，路面剛度得以平緩過渡，但是路面結(jié)構(gòu)形式仍不一致，彼此之間的剛度差異仍存在，再加上新舊瀝青面層也會(huì)有沉降不均情形，因而為延緩這些薄弱部位反射裂縫的發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)在所處位置鋪設(shè)防裂貼或土工布。此外，對(duì)于臺(tái)秤和路面結(jié)合部位，應(yīng)進(jìn)行嵌縫處理，并定期采取灌縫措施，確保結(jié)合部位銜接緊密，從而避免錯(cuò)臺(tái)、翻漿、沉陷等病害發(fā)生。

3.4 防水處理措施

臺(tái)秤蓋板與臺(tái)秤之間的接縫應(yīng)使用聚氨酯彈性膠進(jìn)行填充處理，從而減少雨水滲入量。此外，建議采用明排水構(gòu)造，在臺(tái)秤所在位置開挖排水邊溝，設(shè)置相應(yīng)的急流槽，將排水軟管接入邊溝急流槽，從而完善整個(gè)設(shè)施排水系統(tǒng)，減少路面水損病害的發(fā)生。

4 實(shí)施效果評(píng)價(jià)

將調(diào)坡并增設(shè)過渡板的施工工藝應(yīng)用在上海市滬金高速顓橋收費(fèi)站，目前使用時(shí)間已接近2年，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地檢查未發(fā)現(xiàn)臺(tái)秤前后瀝青路面存在沉陷、錯(cuò)臺(tái)病害。隨著路面結(jié)構(gòu)層的沉降變形逐漸趨于穩(wěn)定，預(yù)計(jì)未來相應(yīng)病害也較難顯現(xiàn)，可見實(shí)施效果良好。

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

調(diào)坡并增設(shè)過渡板方法與銑刨攤鋪方法、注漿加固方法的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比，如表1所示。

表1 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比表

可見，調(diào)坡并增設(shè)過渡板的施工工藝雖然實(shí)施成本最高，但是使用年限最長(zhǎng)，年化成本最低，經(jīng)濟(jì)效益最佳。

4.2 社會(huì)效益

提升路面平整度和行車舒適性；減少養(yǎng)護(hù)封道維修次數(shù)，充分發(fā)揮高速公路的運(yùn)輸效能；減少物質(zhì)資源投入，有助于節(jié)能環(huán)保。

5 結(jié) 語

本文探討了瀝青路面新增臺(tái)秤部位病害形成原因，并創(chuàng)新地提出調(diào)坡并增設(shè)過渡板的施工方法，通過實(shí)踐應(yīng)用，總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)。

（1）瀝青路面新增臺(tái)秤部位病害主要是由于2種路面結(jié)構(gòu)剛度不均造成，可以在銜接部位設(shè)置兩級(jí)混凝土過渡板，從而平緩過渡路面剛度，規(guī)避不均勻沉陷病害的發(fā)生。

（2）路面翻挖時(shí)應(yīng)盡量使用小型機(jī)具，可以首先使用銑刨機(jī)清除路面表層，再使用小型鎬頭機(jī)清除下臥基層，最后使用人工風(fēng)鎬翻挖至指定標(biāo)高，從而減少施工對(duì)既有路面結(jié)構(gòu)層的撓動(dòng)。

（3）增設(shè)過渡板的同時(shí)，還應(yīng)對(duì)瀝青路面的線形進(jìn)行調(diào)整，確保每層瀝青加罩厚度滿足施工規(guī)范要求，從而保證路面壓實(shí)度，提升路面平整度，降低行車荷載對(duì)路面的沖擊性能，維護(hù)瀝青路面新增臺(tái)秤部位使用的耐久性能。

經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用表明，調(diào)坡并增設(shè)過渡板的施工方法有效提升了瀝青路面新增臺(tái)秤部位的維修質(zhì)量，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，具備較大的應(yīng)用推廣價(jià)值。