超薄罩面在農(nóng)村公路水泥混凝土路面“白改黑”設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘要 為處治農(nóng)村公路水泥混凝土路面病害，提高路面平整度及行車(chē)舒適性，提升道路服務(wù)水平，越來(lái)越多的農(nóng)村公路水泥混凝土路面進(jìn)行了“白改黑”的路面改造。文章結(jié)合工程實(shí)例，根據(jù)舊水泥混凝土路面狀況的評(píng)定結(jié)果，對(duì)“白改黑”路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了比較，推薦采用超薄罩面作為加鋪瀝青面層，通過(guò)工程實(shí)例檢驗(yàn)，效果良好，可為農(nóng)村公路水泥混凝土路面“白改黑”設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞 超薄罩面；農(nóng)村公路；水泥混凝土路面；白改黑

中圖分類(lèi)號(hào) U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）22-0060-03

0 引言

水泥混凝土路面因其強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、前期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地運(yùn)用于農(nóng)村公路的建設(shè)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通量急劇增長(zhǎng)，導(dǎo)致農(nóng)村公路原水泥混凝土路面出現(xiàn)了不同程度的病害，而水泥混凝土路面行車(chē)噪聲大、平整度差、行車(chē)舒適性差等缺點(diǎn)也日益凸顯，嚴(yán)重影響道路的通行質(zhì)量和交通安全。為深入貫徹“四好農(nóng)村路”的創(chuàng)建，全面推動(dòng)農(nóng)村交通服務(wù)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，不斷滿(mǎn)足人民群眾日益增長(zhǎng)的美好生活需要，促進(jìn)鄉(xiāng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，迫切需要對(duì)農(nóng)村公路破舊水泥混凝土路面進(jìn)行升級(jí)改造。目前，常采用路面“白改黑”技術(shù)對(duì)現(xiàn)狀破舊水泥混凝土路面進(jìn)行提檔升級(jí)。如何合理選擇“白改黑”瀝青面層材料，延緩反射裂縫的產(chǎn)生，是路面“白改黑”設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。該文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)超薄罩面在農(nóng)村公路水泥混凝土路面“白改黑”設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

1 工程概況

東平路為南通市通州區(qū)境內(nèi)的一條南北走向的四級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度為20 km/h，始建于2012年，水泥混凝土路面，道路南起S335，北至新福路，路線(xiàn)長(zhǎng)約1.93 km，路基寬6.5 m，路面寬5 m。經(jīng)過(guò)8年的運(yùn)營(yíng)，現(xiàn)狀水泥混凝土路面出現(xiàn)了不同程度的病害，如裂縫、破碎板、板角斷裂、錯(cuò)臺(tái)等病害，如圖1所示。為提高原路面的綜合使用性能，提高行車(chē)舒適性，提升道路服務(wù)水平，需對(duì)老路進(jìn)行修建。根據(jù)該項(xiàng)目老路檢測(cè)評(píng)定結(jié)果、交通量及使用功能，采用路面“白改黑”技術(shù)，將現(xiàn)狀水泥混凝土路面改造為噪聲低、平整度好、行車(chē)舒適性高的瀝青混凝土路面。

2 舊水泥混凝土路面狀況評(píng)定及病害維修處治

對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行“白改黑”設(shè)計(jì)前，需對(duì)舊混凝土路面的損壞狀況和接縫傳荷能力進(jìn)行檢測(cè)及評(píng)定，并對(duì)舊混凝土路面的病害進(jìn)行維修處治。

2.1 舊水泥混凝土路面損壞狀況評(píng)定

依據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）中路面損壞狀況指數(shù)PCI，對(duì)水泥混凝土路面的損壞狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，其計(jì)算公式如下：

PCI=100?a0DRa1

DR=100×∑ i0 " i=1wiAi " " " " A " " " （1）

式中，PCI——路面損壞狀況指數(shù)；DR——路面破損率（%）；a0——修正指數(shù)一，水泥混凝土路面一般采用10.66；ai——修正指數(shù)二，水泥混凝土路面采用0.461；Ai——第i類(lèi)路面損壞的累計(jì)面積（m2）；A——路面檢測(cè)或調(diào)查面積（m2）；wi——第i類(lèi)路面損壞的權(quán)重或換算系數(shù)；i——路面損壞類(lèi)型，包括損壞程度（輕、中、重）；i0——損壞類(lèi)型總數(shù)，水泥混凝土路面取20[1]。

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，該項(xiàng)目路段水泥混凝土路面主要病害為裂縫、破碎板，局部存在板角斷裂、錯(cuò)臺(tái)、接縫料損壞等病害。通過(guò)檢測(cè)計(jì)算，該項(xiàng)目路段PCI指數(shù)為82.7，評(píng)定等級(jí)為“良”。

2.2 舊水泥混凝土路面接縫傳荷能力評(píng)定

舊混凝土面板的接縫傳荷能力應(yīng)采用彎沉測(cè)試法進(jìn)行調(diào)查評(píng)定，依據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40—2011）中接縫傳荷系數(shù)kj進(jìn)行評(píng)價(jià)，其計(jì)算公式如下：

kj=wu "wl×100 （2）

式中，kj——接縫傳荷系數(shù)（%）；wu——未受荷板接縫邊緣處的彎沉值（0.01 mm）；wl——受荷板接縫邊緣處的彎沉值（0.01 mm）[2]。

通過(guò)檢測(cè)計(jì)算，該項(xiàng)目路段接縫傳荷能力評(píng)定等級(jí)為“次～中”。

2.3 舊水泥混凝土路面病害維修處治

對(duì)于舊水泥混凝土路面的病害，應(yīng)根據(jù)不同的病害類(lèi)型及破損程度，采取不同的方法進(jìn)行病害的維修處治。

（1）裂縫維修處治

針對(duì)裂縫寬度小于3 mm的輕微裂縫，應(yīng)采用擴(kuò)縫灌漿法進(jìn)行維修處治；而針對(duì)裂縫寬度大于3 mm且無(wú)破裂的裂縫，則采用直接灌漿法進(jìn)行維修處治。

（2）破碎板維修處治

針對(duì)破碎板，應(yīng)采用換板進(jìn)行維修處治。將老路破碎混凝土面板挖除后，新建19 cm水泥混凝土面板（fr≥4.5 MPa），若挖除水泥混凝土面層后發(fā)現(xiàn)基層損壞松散，應(yīng)繼續(xù)挖除老路16 cm的基層，采用C20混凝土回填。

（3）板角維修處治

針對(duì)斷裂板角，應(yīng)根據(jù)破裂面的大小確定切割維修的范圍，鑿除破損部分后采用混凝土（fr≥4.5 MPa）進(jìn)行修補(bǔ)，如圖2所示：

（4）錯(cuò)臺(tái)維修處治

針對(duì)高差小于5 mm的輕微錯(cuò)臺(tái)，可不做處治；針對(duì)高差在5～10 mm的錯(cuò)臺(tái)，應(yīng)采用磨平法進(jìn)行維修處治；而針對(duì)高差大于10 mm的錯(cuò)臺(tái)，則采用填補(bǔ)法進(jìn)行維修處治[3]，如圖3所示：

（5）接縫料損壞維修處治

針對(duì)填縫料損壞的接縫，應(yīng)用清縫機(jī)清除接縫內(nèi)雜物，并將接縫內(nèi)灰塵吹凈后重新進(jìn)行灌縫處治。

3 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)舊水泥混凝土路面病害的綜合處治，混凝土路面接縫及裂縫處的板邊彎沉小于0.20 mm，彎沉差小于0.06 mm，錯(cuò)臺(tái)小于5 mm[2]，處治后的舊水泥混凝土路面滿(mǎn)足直接加鋪瀝青混凝土的要求。

根據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D40—2011），四級(jí)公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土層的最小厚度宜為8cm[2]；常規(guī)加鋪瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)為4 cm AC-13C+5 cm AC-16C。該項(xiàng)目采用2 cm厚的超薄罩面作為瀝青加鋪層，路面結(jié)構(gòu)如圖4所示。與常規(guī)的瀝青混凝土加鋪層相比，超薄罩面具有施工快、費(fèi)用低、節(jié)能環(huán)保、對(duì)周邊現(xiàn)狀設(shè)施影響小等優(yōu)勢(shì)。

3.1 超薄罩面設(shè)計(jì)

超薄罩面，采用具有高黏、高彈特點(diǎn)的特種改性瀝青，并采用獨(dú)特的靜音型混合料級(jí)配，鋪筑出具有耐高溫、阻裂、抗滑、降噪等特點(diǎn)的高黏彈薄層瀝青罩面，厚度為1～2.5 cm。

超薄罩面瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)采用馬歇爾配合比的設(shè)計(jì)方法，且必須通過(guò)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)及生產(chǎn)配合比驗(yàn)證三個(gè)階段，從而確定瀝青混合料的材料品種及配合比、礦料級(jí)配、最佳瀝青用量。超薄罩面瀝青混合料所用的特種改性瀝青指標(biāo)要求如表1所示，超薄罩面瀝青混合料級(jí)配要求如表2所示，超薄罩面瀝青混合料特性及性能要求如表3所示。

3.2 反射性裂縫防控設(shè)計(jì)

反射性裂縫是舊水泥混凝土路面“白改黑”后最常出現(xiàn)的病害，如何有效控制、延緩反射性裂縫的產(chǎn)生，是路面“白改黑”設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

在鋪設(shè)超薄罩面前，需對(duì)舊水泥混凝土路面病害進(jìn)行綜合處治到位。舊路面裂縫或接縫清縫后，應(yīng)選用性能優(yōu)良的灌縫膠進(jìn)行灌縫處治，灌縫膠應(yīng)高出路面2～3 mm，寬度須在裂縫或接縫兩邊各寬出1 cm。舊水泥混凝土路面病害進(jìn)行綜合處治完成后，滿(mǎn)鋪高性能應(yīng)力吸收膜，以緩解舊水泥混凝土路面接縫或裂縫處反射性裂縫的產(chǎn)生。

4 施工主要注意事項(xiàng)

（1）超薄罩面施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫不得低于10℃，下雨天不可施工。

（2）舊水泥混凝土路面病害處治完成后，方可進(jìn)行超薄罩面層施工。

（3）超薄罩面瀝青混合料宜在150～170℃條件下攤鋪。

（4）在表面溫度降至90℃前必須開(kāi)始碾壓，用兩臺(tái)9～12 t的雙鋼輪壓路機(jī)碾壓三遍，攤鋪后立刻進(jìn)行壓實(shí)。碾壓應(yīng)以靜態(tài)方式進(jìn)行，壓路機(jī)不能靜止停留在剛鋪好的改性瀝青混合料表面上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定碾壓操作寬度。

（5）超薄罩面層碾壓完成后，在路面溫度≥50℃之前不能開(kāi)放交通。

5 改造后效果

東平路路面“白改黑”后，路面平整度及行車(chē)舒適性均得到極大的提高、改善，提高了道路的通行質(zhì)量和交通安全性。目前，加鋪的超薄罩面使用狀況良好。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，超薄罩面應(yīng)用于農(nóng)村公路水泥混凝土路面“白改黑”，具有施工快、費(fèi)用低、節(jié)能環(huán)保、對(duì)周邊現(xiàn)狀設(shè)施影響小等優(yōu)勢(shì)，改造后使用狀況良好，可為農(nóng)村公路水泥混凝土路面的“白改黑”設(shè)計(jì)提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：JTG 5210—2018[S].北京：人民交通出版社，2018.

[2]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.

[3]公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范：JTJ 073.1—2001[S].北京：人民交通出版社，2001.