林興奮

廈門中平公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司（361008）

水泥混凝土路面加鋪瀝青路面設(shè)計(jì)探討

林興奮

廈門中平公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司（361008）

國(guó)道324線廈門小盈嶺段舊水泥混凝土路面于2009年12月采用瀝青混凝土加鋪改造，改造工程設(shè)計(jì)了4段不同加鋪方案進(jìn)行試驗(yàn)觀測(cè)。4年來，通過試驗(yàn)段反射裂縫的觀察，分析了各方案的使用狀況。

瀝青混凝土加鋪層；水泥混凝土路面；試驗(yàn)段；分析

近年來，隨著廈門市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通量劇增，汽車載重日益重型化，對(duì)路面結(jié)構(gòu)的破壞日漸加重,目前有大量的舊水泥混凝土路面破損嚴(yán)重，已不能滿足使用要求。由于舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層能有效地改善路面的使用性能，同時(shí)充分利用舊路面剩余強(qiáng)度，造價(jià)低，施工方便，且對(duì)交通、環(huán)境影響小，因此在國(guó)內(nèi)外舊水泥混凝土路面改造中應(yīng)用較多。

廈門市對(duì)“白改黑”路面改造工程進(jìn)行了探索并實(shí)踐，2010年之前完成的有文園路、思明北路、蓮前西路、廈禾路等。由于防反射裂縫措施單一和對(duì)舊水泥混凝土板處理過于簡(jiǎn)單，目前運(yùn)行效果并不理想，大量的反射裂縫為后續(xù)的維修、養(yǎng)護(hù)工作帶來了極大的壓力，因此急需從實(shí)踐中找到符合本地區(qū)的改造方案。

為了積極穩(wěn)妥的推行新技術(shù)、新材料，以便選定經(jīng)濟(jì)、合理、可行的設(shè)計(jì)方案，廈門市公路局將國(guó)道324線GK238+800～GK240+267.5段作為試驗(yàn)段對(duì)此類工程進(jìn)行探索。據(jù)對(duì)現(xiàn)狀路面的調(diào)查及檢測(cè)結(jié)果，擬定了4個(gè)加鋪方案，路面工程于2009年12月30日完成并通車，施工周期為30 d。

1 試驗(yàn)段概況

國(guó)道324線廈門境內(nèi)總長(zhǎng)54.5公里，路面寬22m，是連接廈門、泉州的重要通道。國(guó)道324線經(jīng)過多次改造，試驗(yàn)段（GK238+800～GK240+267.5）上次改造工程于2001年3月建成通車,目前該路段實(shí)測(cè)交通量達(dá)21 813輛/晝夜(自然數(shù))，已達(dá)到重交通等級(jí)。至2009年，現(xiàn)狀路面出現(xiàn)了斷板、角隅斷裂、錯(cuò)臺(tái)等不同程度的病害，導(dǎo)致車輛通行不暢，嚴(yán)重影響了道路使用功能和周邊居民生活品質(zhì)。

從調(diào)查結(jié)果可以看出(見表1)，試驗(yàn)段路面狀況指數(shù)為良，但斷板情況為差級(jí)，可見損壞情況已經(jīng)非常嚴(yán)重，需要進(jìn)行路面大修。見圖1～圖4。

表1 路面調(diào)查評(píng)價(jià)匯總表

圖1 施工前——現(xiàn)狀病害

圖2 施工期——舊板打裂

圖3 施工后路面

圖4 施工后路面

2 試驗(yàn)段設(shè)計(jì)思路

2.1 瀝青加鋪方案設(shè)計(jì)

由于水泥混凝土面板強(qiáng)度較高，在其上加鋪瀝青混凝土，強(qiáng)度一般能滿足要求，關(guān)鍵是防止瀝青混凝土加鋪層反射裂縫的產(chǎn)生。針對(duì)反射裂縫這個(gè)問題，采取的措施主要有：改善瀝青加鋪層性能；合理的瀝青加鋪層厚度；設(shè)置中間應(yīng)力吸收層；處治好舊水泥混凝土路面。

根據(jù)上述改造思路，結(jié)合方案比較需要，試驗(yàn)段共設(shè)置了4個(gè)加鋪方案。老路病害調(diào)查及測(cè)量在2009年7月，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)在2009年7～9月，設(shè)計(jì)方案分布情況見表2。

表2 試驗(yàn)段路面加鋪方案分布表

2.2 舊水泥混凝土路面處治

舊混凝土路面處理方式主要分成三種：病害處理、打裂壓穩(wěn)、碎石化?？紤]到國(guó)道324線重車、超載車較多，為了保留舊混凝土面板強(qiáng)度，不建議對(duì)原路面進(jìn)行碎石化處理。因此，試驗(yàn)段舊混凝土路面處治采取病害處理和打裂壓穩(wěn)處理兩種路面處治方式。

2.2.1 病害處理處治原則

1）裂縫、斷板、破碎板的處理：參照《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，采用灌縫、壓漿補(bǔ)強(qiáng)或更換新板等方式對(duì)病害板進(jìn)行修復(fù)，局部錯(cuò)臺(tái)采用磨平處理，處治后的路段代表彎沉值應(yīng)小于20(0.01mm)。2）脫空板的處理：唧泥、接縫傳荷能力不足（彎沉差ΔD≤0.06mm）和錯(cuò)臺(tái)量＞10mm均可歸為脫空板。通過板底壓漿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：壓漿完工后接縫處按平均彎沉差D1-D2≤0.05mm,平均彎沉值（D1+D2）/2≤0.20mm進(jìn)行控制。

2.2.2 打裂壓穩(wěn)處治原則

打裂工藝是用多邊形沖擊式、振動(dòng)式或凸輪機(jī)等打擊原有路面板1～2次，使舊路面板出現(xiàn)2～3條橫向發(fā)裂,并伴有不同程度的下沉,以減小縱向、垂直方向的位移,使舊混凝土板與基層緊密結(jié)合、穩(wěn)定。

打裂前應(yīng)對(duì)出現(xiàn)嚴(yán)重破碎、下沉、唧泥等結(jié)構(gòu)性破壞的面板進(jìn)行修復(fù)，打裂壓穩(wěn)后路面質(zhì)量檢驗(yàn)指標(biāo)為：75%以上的路面出現(xiàn)不規(guī)則開裂,相鄰裂縫圍成的面積為0.4～0.6m2；最后一遍壓實(shí)前后路面沉降差不大于5mm。

3 試驗(yàn)段設(shè)置目的

試驗(yàn)段的4個(gè)加鋪方案均在同一段內(nèi)，施工條件完全相同,主要比較各個(gè)方案的抗反射裂縫效果，為當(dāng)?shù)亟窈箢愃乒こ烫峁┙梃b。

所有方案瀝青表面層均為：左幅采用SMA-13改性瀝青，右幅采用RAC-13橡膠改性瀝青，可以全面比較它們的使用性能；方案B與方案C區(qū)別在加鋪層的總厚度,方案B設(shè)置三層瀝青加鋪層共20 cm厚，方案C設(shè)置兩層瀝青加鋪層共12 cm厚，比較使用效果、造價(jià)等；方案C與方案D兩者瀝青加鋪層和舊水泥板處理方式均相同，著重比較中間夾層（玻璃纖維格柵與橡膠瀝青應(yīng)力吸收層）防反射裂縫的效果;方案A與方案D著重比較舊面板處治方式（打裂壓穩(wěn)與病害處理）對(duì)防反射裂縫的效果。

4 反射裂縫的觀測(cè)及分析

4.1 反射裂縫的觀察

試驗(yàn)段路面加鋪改造于2009年12月底完成通車，通過收集舊板塊的更換修補(bǔ)、基層強(qiáng)度測(cè)試、實(shí)測(cè)彎沉值的記錄、試驗(yàn)段的劃分標(biāo)記及每塊板塊橫縫的標(biāo)記等基礎(chǔ)調(diào)查資料,定期到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀測(cè)，調(diào)查反射裂縫出現(xiàn)情況。2012年6月，對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行例行觀測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了輕微的反射裂縫，距路面竣工時(shí)間為2年6個(gè)月。到目前為止，路面出現(xiàn)了較多裂縫,表3是截止2014年3月1日觀測(cè)的裂縫分布情況。表3統(tǒng)計(jì)范圍為雙向4個(gè)車行道，不含硬路肩，其中裂縫長(zhǎng)度L≥4m按兩條計(jì)。

4.2 反射裂縫分布情況分析

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)段4個(gè)方案均已出現(xiàn)反射裂縫，各方案反射裂縫數(shù)量占該段舊水泥板塊橫縫總數(shù)的百分比和各方案路面修補(bǔ)面積占該段總面積的比例可見表3。

1）試驗(yàn)段車行道總共出現(xiàn)了177條反射裂縫，占全線15.2%，A方案出現(xiàn)裂縫最少，C方案出現(xiàn)裂縫最多；從裂縫數(shù)量來看，左幅77條，右幅67條；試驗(yàn)段總體上路面修補(bǔ)較少，A方案上坡段局部位置推移脫層，故修補(bǔ)面積相對(duì)較多。2）玻璃纖維格柵有一定的延緩反射裂縫的能力，但效果明顯不如橡膠力吸收層。3）A方案右幅有長(zhǎng)達(dá)400m路面完好，無反射裂縫，可見打裂壓穩(wěn)工藝可達(dá)到預(yù)期效果。相比病害處理，打裂壓穩(wěn)工藝具有施工快、費(fèi)用省的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠較徹底解決脫空板問題。4）由于對(duì)舊面板的處治不夠徹底，B方案雖然采用了三層瀝青加鋪結(jié)構(gòu)，但是反射裂縫還是很快的出現(xiàn)。

表3 試驗(yàn)段反射裂縫統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)論

1）從目前裂縫觀察的情況來看，應(yīng)力吸收層能有效的減少和延緩反射裂縫的產(chǎn)生，橡膠改性瀝青抗反射裂縫能力略優(yōu)于SMA-13改性瀝青。2）單純?cè)黾訛r青加鋪厚度，并不能有效延緩反射裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)舊面板病害處治，特別是對(duì)脫空板的判定、打裂壓穩(wěn)技術(shù)指標(biāo)的控制等。舊面板病害處治需要足夠的工期、大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)、合理的交通組織,今后仍可在這一方面進(jìn)行探索，使舊面板病害處治施工工藝、控制指標(biāo)更趨經(jīng)濟(jì)合理。3）“白改黑”路面改造出現(xiàn)裂縫是不可避免的，關(guān)鍵是在節(jié)約工程造價(jià)、減少交通干擾的情況下,盡可能地減少和延緩反射裂縫的產(chǎn)生,采用改性瀝青、應(yīng)力吸收層等措施是較為合理的。4）這里通過試驗(yàn)段路面改造工程介紹了水泥混凝土路面加鋪瀝青路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)，著重探討了防反射裂縫措施和舊水泥混凝土面板處治方法。隨著時(shí)間的推移，各種方案的抗反射裂縫能力將在路面裂縫上有所反映，今后仍將作進(jìn)一步觀察，為該項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

[1]JTGD 50-2006,公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JTGD 40-2011,公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]JTJ 073.1-2001,公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[4]廈門市公路局中心實(shí)驗(yàn)室.《G324小盈嶺至馬巷段（K238+800～K250+300）水泥混凝土路面檢測(cè)報(bào)告》（2009.03）[R].

[5]廈門市公路局內(nèi)厝公路管理站.《小時(shí)交通量記錄及日交通量統(tǒng)計(jì)報(bào)表》（2009.06）[R].

[6]廈門中平公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司,《國(guó)道324線小盈嶺至馬巷段路面改造一期工程（試驗(yàn)段）施工圖設(shè)計(jì)文件》（2009.11）.