肖庭峰

(深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司)

1 路面損壞狀況調(diào)查及評定

(1)資料收集與分析。資料收集來源項(xiàng)目:深圳市龍崗區(qū)吉華路(環(huán)城路-布龍公路段)，現(xiàn)狀全線為雙向四車道水泥混凝土路面，擬拓寬改建為雙向六車道瀝青混凝土路面。

(2)調(diào)查內(nèi)容。為獲取較詳細(xì)的分析資料，對現(xiàn)有水泥混凝土路面，就設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)及使用狀況從以下幾個方面進(jìn)行全面的調(diào)查:路面結(jié)構(gòu)、路面破損狀況、排水狀況、施工資料、養(yǎng)護(hù)資料、交通狀況等。

(3)調(diào)查方法。不同時(shí)期修建的水泥混凝土路面，其設(shè)計(jì)指標(biāo)、施工工藝及施工控制技術(shù)各異，使用過程中受到自然、行車等影響及破壞情況也不盡相同。因此在按上述調(diào)查內(nèi)容進(jìn)行全面調(diào)查前，必須將現(xiàn)有混凝土路面劃分為若干不同的段落，以便通過調(diào)查，分析不同損壞原因，采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)對策。

(4)試驗(yàn)測定和評定。舊水泥混凝土路面試驗(yàn)測定主要采用彎沉測定。彎沉可以采用落錘彎沉儀進(jìn)行測定，也可以采用汽車輪載和貝克曼梁進(jìn)行測定，它是一項(xiàng)無破損試驗(yàn)，對路面結(jié)構(gòu)損害小，對交通的干擾少，測點(diǎn)數(shù)量多，因此被廣泛應(yīng)用于路面結(jié)構(gòu)性能的評定。

(5)路面損壞狀況分級標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)破損調(diào)查和承載能力測試資料等，水泥混凝土路面損壞狀況可分為四個等級，詳見表1。

表1 水泥混凝土路面損壞狀況

2 水泥混凝土路面的維修技術(shù)

(1)裂縫處治技術(shù)。灌縫材料有環(huán)氧樹脂類、聚氨脂與改性聚氨脂類、烯類及瀝青橡膠類。環(huán)氧樹脂縫材料有耐熱、活性高、內(nèi)聚力高、粘附力強(qiáng)，收縮率較低等優(yōu)點(diǎn)，但它本身延伸率低，脆性大，因此需對環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，加入低分子液體改性劑、增柔劑、增韌劑等。常用的改性環(huán)氧樹脂類材料有聚硫改性環(huán)氧灌縫材料，雙組分快速固化灌縫材料。

(2)錯臺處治技術(shù)。對出現(xiàn)錯臺的板塊，先采用壓漿調(diào)整，恢復(fù)平順，調(diào)整后仍有高差，且錯臺量小于10 mm，可用建筑磨平機(jī)打磨掉高出的部分或人工鑿除高出部分，鑿除(打磨)寬度一般為10～30 cm。錯臺量大于10 mm的，在低的一側(cè)用瀝青砂或細(xì)粒式瀝青碎石襯平，襯補(bǔ)長度按高差的1%～2%，也可用聚合物水泥砂漿薄層修補(bǔ)，修補(bǔ)前應(yīng)用鋼絲刷將原路面清理干凈。

(3)非結(jié)構(gòu)性病害處治技術(shù)。大面積麻面、露骨、平整度差等結(jié)構(gòu)性病害，常采用瀝青混凝土罩面處理，處理厚度應(yīng)大于2.5 cm，施工前應(yīng)滿足《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求，罩面前要對破碎板及整個路面進(jìn)行修補(bǔ)和壓漿處理。

(4)脫空板處治技術(shù)。路面使用期間出現(xiàn)的裂縫、破碎板幾乎都與板底脫空有關(guān):即使一些當(dāng)時(shí)看來既沒有破碎又沒有裂縫的板塊，其板底仍可能存在脫空，這種病害較隱蔽，但其危害性卻非常之大。在路面修復(fù)中，若脫空板不處理，即使加鋪層達(dá)到20 cm以上，也無法防止反射裂縫的出現(xiàn)。

3 舊水泥混凝土路面的修復(fù)設(shè)計(jì)

(1)接縫處理。用清縫機(jī)清除接縫內(nèi)雜物，選用性能良好的改性橡膠瀝青機(jī)械嵌縫。

(2)裂縫的修補(bǔ)。對較小的裂縫應(yīng)及時(shí)將縫隙內(nèi)的塵土清除干凈，再灌瀝青砂或?yàn)r青瑪蹄脂，或用環(huán)氧樹脂膠結(jié)。對較大的裂縫，應(yīng)先將松動部分鑿掉并清除干凈后，在干燥情況下用液體瀝青涂刷縫壁，再填入瀝青砂搗實(shí)，燙平，并以細(xì)砂覆蓋。

(3)錯臺的處理。錯臺不大于5 mm的可不予處理，錯臺大于5 mm的板塊，將錯臺高出的一側(cè)板塊邊緣30～50 cm范圍內(nèi)，按斜坡鑿至與下沉板邊緣齊平。

(4)脫空板的處理。采用灌漿的方式予以補(bǔ)強(qiáng)，灌漿孔位布設(shè)應(yīng)根據(jù)水泥混凝土面板尺寸，裂縫狀況及灌漿機(jī)械等確定，一般為3～5孔。灌漿壓力的控制應(yīng)視水泥混凝土板的損壞及脫空情況具體確定。

(5)斷裂的修理。對非貫通性斷裂，可根據(jù)斷裂位置把水泥混凝土板鑿成深約5～7 cm的長方形槽，刷洗干凈后，用水泥砂漿涂抹槽壁和底面，然后以水泥混凝土填補(bǔ)。貫通性斷裂，應(yīng)將凹槽壁鑿至貫通整個板厚，并在整個凹槽邊緣板厚中央打洞，洞深10 cm，直徑3～4 cm，水平間距30～40 cm。每個洞應(yīng)先將其周圍潤濕，插入一根直徑18～20 mm，長約20 cm的鋼筋，然后用最大粒徑為5～10 cm的細(xì)石混凝土填塞搗實(shí)。

(6)整板修復(fù)。在舊水泥混凝土面板的結(jié)構(gòu)損壞較嚴(yán)重、裂縫分布遍及全板、對損壞板進(jìn)行修復(fù)后再采取其他措施已不經(jīng)濟(jì)時(shí)，應(yīng)對舊面板進(jìn)行整板修復(fù)。采用移動式電動落錘破路器將該板塊擊破挖除，檢查基層情況，若基層亦存在較多裂縫時(shí)還應(yīng)重做基層，然后再按新建路面結(jié)構(gòu)澆筑新水泥混凝土板。

4 加鋪層厚度的計(jì)算

(1)依據(jù)公路等級、交通量等初擬瀝青加鋪層厚度，厚度可按表2所列數(shù)據(jù)選用。

表2 推薦厚度

(2)計(jì)算舊混凝土面層的荷載疲勞應(yīng)力和溫度疲勞應(yīng)力。舊面層的厚度、混凝土的彎拉強(qiáng)度和彈性模量代表值以及基層頂面當(dāng)量回彈模量值，采用舊混凝土路面的實(shí)測值。

舊混凝土路面的有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)主要采用鉆孔取芯法確定，標(biāo)準(zhǔn)芯樣的直徑為10 cm，芯樣的數(shù)量及其分布應(yīng)以能夠代表評定路段的板厚和混凝土強(qiáng)度狀況并滿足統(tǒng)計(jì)分析的要求為準(zhǔn)。相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算方式如下:

①舊混凝土面層厚度:根據(jù)鉆孔芯樣的量測高度，按下式計(jì)算舊混凝土面層厚度的代表值he。

②舊混凝土面層彎拉強(qiáng)度:將采集到的芯樣在室內(nèi)進(jìn)行劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)，按下式計(jì)算舊混凝土面層彎拉強(qiáng)度的代表值fr。

③舊混凝土的彎拉彈性模量:代表值Ec按下式計(jì)算。

④舊混凝土路面基層頂面的當(dāng)量回彈模量:

路面下的基層頂面模量難以直接測到，現(xiàn)行的做法是采用落錘式彎沉儀(標(biāo)準(zhǔn)何在100KN、承載板半徑15 cm)測量路表彎沉，再根據(jù)彈性地基板理論反算求出基層頂面模量。

為評定基層頂面當(dāng)量回彈模量而進(jìn)行的彎沉測試，測點(diǎn)沿重載車行盜版的縱向中線布置，測點(diǎn)間距為20～50 m，評定路段內(nèi)的總測點(diǎn)數(shù)不小于30點(diǎn)。每一測點(diǎn)處均可測得板中荷載作用下的彎沉曲線，從而反算求出基層頂面模量Et(按下式計(jì)算)。

按上述公式逐測點(diǎn)反算出模量后，再運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，計(jì)算評定路段內(nèi)基層頂面回彈模量的代表值。

(3)檢驗(yàn) γr(σpr+σtr)≤fr，若滿足要求，則初選瀝青加鋪層厚度可作為計(jì)算厚度，否則，應(yīng)改選面層厚度，重新計(jì)算，直到滿足要求為止。

式中:fr為舊混凝土的彎拉強(qiáng)度，MPa;σpr為荷載疲勞應(yīng)力，MPa;σtr為溫度疲勞應(yīng)力，MPa;γr為可靠度系數(shù)。

γr可靠度系數(shù)根據(jù)所選目標(biāo)可靠度及變異水平等級按表3確定。

表3 可靠度及變異水平

5 減緩反射裂縫的措施

放置反射裂縫是瀝青加鋪層設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。反射裂縫是由于舊面層在接縫或裂縫附近的較大位移引起其上方瀝青加鋪層內(nèi)出現(xiàn)應(yīng)力集中所造成的，其包括因溫度和濕度變化而產(chǎn)生的水平位移，以及因交通荷載作用而產(chǎn)生的屬相剪切位移。在舊面層與加鋪層之間設(shè)置夾層，是預(yù)防和減緩反射裂縫的有效措施，現(xiàn)階段比較常用的是在加鋪層與舊混凝路面層之間設(shè)置玻璃纖維格柵或土工織物夾層，其它措施還有在加鋪層內(nèi)設(shè)置橡膠瀝青應(yīng)力吸收夾層等。

6 道路縱斷面設(shè)計(jì)

在完成最小加鋪厚度計(jì)算后，需進(jìn)行道路縱斷面設(shè)計(jì)，以確定不同路段瀝青混凝土的具體加鋪厚度。道路縱斷面設(shè)計(jì)原則如下:

(1)滿足路面排水要求;

(2)與周邊建筑物、堆場、鐵路、相交道路順接;

(3)在保證現(xiàn)狀道路最小補(bǔ)強(qiáng)厚度的基礎(chǔ)上盡量與現(xiàn)狀道路面高程吻合，盡可能利用現(xiàn)有道路，減少加鋪厚度以降低工程造價(jià)。

7 瀝青混凝土加鋪層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)當(dāng)舊路路面標(biāo)高小于設(shè)計(jì)標(biāo)高且其差值在10～16 cm時(shí)，在舊路路面上滿鋪玻纖土工格柵+乳化瀝青粘層油外，再加鋪AC-20C中粒式瀝青混凝土調(diào)平層，并與罩面瀝青混凝土的下面層一同施工;

(2)當(dāng)舊路路面標(biāo)高小于設(shè)計(jì)標(biāo)高且其差值在16～25 cm時(shí)，除滿鋪玻纖土工格柵和噴灑乳化瀝青粘層油外，再在舊路路面上鋪筑AC-25C粗粒式瀝青混凝土+AC-20細(xì)粒式瀝青混凝土調(diào)平層，然后鋪設(shè)加鋪層結(jié)構(gòu);

(3)當(dāng)舊路路面標(biāo)高小于設(shè)計(jì)標(biāo)高且其差值＞25 cm時(shí)，在舊路路面上鋪設(shè)5%水泥穩(wěn)定碎石+透層油(下封層處治)，然后進(jìn)行加鋪層罩面施工。

(4)當(dāng)舊路路面標(biāo)高小于設(shè)計(jì)標(biāo)高且其差值小于8 cm時(shí)，需將舊路水泥砼板塊破除，然后鋪筑5%水泥穩(wěn)定碎石至與舊路齊平后，與其它路面一同進(jìn)行罩面施工。

以上各結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)中，舊水泥混凝土板塊在進(jìn)行加鋪前必須是經(jīng)過修復(fù)處理過的。

8 結(jié)束語

舊水泥混凝土路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)應(yīng)緊緊抓住“損壞調(diào)查與評定——路面修復(fù)——路面加鋪”這一主線，才能有的放矢，把舊水泥混凝土路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)工作做好。

［1］姚祖康.水泥混凝土路面設(shè)計(jì)［M］.安徽科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

［2］余榮莊等.市政工程質(zhì)量通病及防治［M］.中國建筑出版社，1998.

［3］李嘉.公路設(shè)計(jì)百問［M］.人民交通出版社，2003.