鄭玉佩

佛山市公路勘察規(guī)劃設(shè)計所有限公司 廣東 佛山 528000

1 應(yīng)用背景

現(xiàn)階段國省道干線及地方公路瀝青路面使用年限[1]日漸增長，甚至接近瀝青路面使用壽命，隨著交通荷載等級[2]日益增大，部分公路瀝青路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)強度偏低現(xiàn)象，路面結(jié)構(gòu)性破損的病害頻發(fā)，尋常的瀝青路面病害修復(fù)方式已經(jīng)難以經(jīng)濟、合理、可行地解決大面積路面病害修復(fù)和路面結(jié)構(gòu)補強等問題。

目前，公路路面養(yǎng)護常用的基層補強方式有水泥混凝土基層補強、碾壓混凝土基層補強和水泥穩(wěn)定粒料基層補強等三種方式，由于三種基層補強方式的整體性、結(jié)構(gòu)承載力、施工工藝和造價存在較大的差異，如何根據(jù)工程實際需要，選擇出經(jīng)濟上比較合理、技術(shù)上可行的基層補強方式尤為重要。

與水泥混凝土相比，碾壓混凝土是干硬性貧水泥混凝土，結(jié)構(gòu)強度和承載力不低于水泥混凝土，可進行流水化大面積施工，造價較低；與水泥穩(wěn)定粒料基層相比，碾壓混凝土基層作為路面結(jié)構(gòu)主要承重層，整體性更好、結(jié)構(gòu)承載力更高，補強效果更好，一般而言造價稍高。

因此，舊瀝青路面改造補強中較多的采用全斷面加鋪碾壓混凝土基層的補強方式，經(jīng)濟上比較合理、技術(shù)上可行，能較好地解決路面病害修復(fù)及路面結(jié)構(gòu)強度補強的問題。

2 應(yīng)用設(shè)計方案

根據(jù)現(xiàn)狀公路概況，如瀝青路面病害情況、路面結(jié)構(gòu)強度薄弱情況和交通量分析，舊瀝青路面改造補強應(yīng)從路面病害修復(fù)和路面結(jié)構(gòu)補強等兩方面進行。

2.1 路面病害修復(fù)

舊瀝青路面加鋪補強結(jié)構(gòu)前，應(yīng)徹底處理路面病害[3]。只有徹底處理舊路面病害，才能保證加鋪路面補強結(jié)構(gòu)，能改造路面在滿足現(xiàn)狀交通荷載等級的前提下良好的運營。

1）銑刨重鋪：一般龜裂和坑槽病害宜采用銑刨重鋪方式，徹底處理破損的瀝青面層；車轍病害宜采用銑刨重鋪方式，處理至瀝青中面層或下面層。重鋪的面層結(jié)構(gòu)按現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)層恢復(fù)。

2）封縫處理：裂縫寬度3mm以內(nèi)，宜采用清灌縫的方法；裂縫寬度大于3mm宜采用裂縫兩側(cè)壓漿、清灌縫及貼抗裂貼的處理方式。嚴重裂縫一般是由基層的剛性開裂或者結(jié)構(gòu)強度不足基層底部局部松散向上引起的結(jié)構(gòu)層開裂，采用壓漿的方式，能有效的填充基層底面局部松散部位，結(jié)合清灌縫和貼抗裂貼使用，按照以往的工程經(jīng)驗，處理效果比較理想。

3）挖補措施：對嚴重龜裂、翻漿等基層結(jié)構(gòu)破損病害，宜采用挖補方式處理破損基層結(jié)構(gòu)。

2.2 路面結(jié)構(gòu)補強——碾壓混凝土基層應(yīng)用

舊瀝青路面結(jié)構(gòu)強度滿足原設(shè)計規(guī)范和原設(shè)計交通荷載等級要求，結(jié)構(gòu)強度普遍較高，但隨著交通荷載等級增大，部分公路瀝青路面仍出現(xiàn)結(jié)構(gòu)層偏弱現(xiàn)象。

瀝青路面補強結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》相關(guān)要求，結(jié)合舊路面結(jié)構(gòu)薄弱程度，計算并預(yù)測現(xiàn)階段和未來交通量及其等級[4]，進行路面結(jié)構(gòu)補強方案設(shè)計。

總體設(shè)計步驟：收集現(xiàn)狀瀝青路面的結(jié)構(gòu)層資料和現(xiàn)狀交通量數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》，通過計算確定結(jié)構(gòu)層的薄弱程度和交通荷載等級，以確定加鋪結(jié)構(gòu)瀝青面層和基層層數(shù)，完善路面結(jié)構(gòu)補強方案。

根據(jù)計算現(xiàn)狀公路的交通荷載等級、路面結(jié)構(gòu)薄弱程度，舊瀝青路面碾壓混凝土基層補強方案[5]可參照表1執(zhí)行：

表1 推薦的舊瀝青路面結(jié)構(gòu)補強方案

注：方案一面層數(shù)選取：重交通荷載等級國省道干線不少于3層，中交通荷載等級國省道干線不少于2層，縣鄉(xiāng)道不少于2層；方案一碾壓混凝土基層28d彎拉強度選?。簢〉栏删€不小于4.0MPa，縣鄉(xiāng)道不小于3.0MPa。

2.3 碾壓混凝土基層應(yīng)用要點[6]

1）碾壓混凝土基層強度確定：采用28d彎拉強度作為碾壓混凝土基層試驗配合比設(shè)計指標，考慮到施工控制的方便性和及時性，采用7d抗壓強度作為施工過程質(zhì)量檢驗控制指標，28d彎拉強度用于工程驗收評定；碾壓混凝土彎拉強度、抗壓強度試件按壓實度97%成型，誤差應(yīng)在1%以內(nèi)。

2）碾壓混凝土改進VC值按規(guī)范要求進行控制，攪拌機出口改進VC值宜5-10s，碾壓時改進VC值宜控制在20-30s。碾壓混凝土基層的水泥用量為220-260kg/m3，最小水泥用量不小于200kg/m3。

3）不摻用粉煤灰時，為防止碾壓混凝土基層開裂，宜使用強度等級較低的水泥，如普通硅酸鹽水泥或復(fù)合硅酸鹽水泥。水泥的初凝時間4h以上，終凝時間6h以上且不超過10h，快硬水泥、早強水泥以及已受潮的水泥不得使用。

4）粗集料公稱最大粒徑不應(yīng)超過31.5mm，對所采用的碎石應(yīng)預(yù)先篩分成3個不同粒級，配合使用；細集料應(yīng)采用河砂，河沙應(yīng)采用中砂，河砂的比例為15%-30%。

5）配合比設(shè)計：碾壓混凝土基層采用正交試驗進行配合比設(shè)計，在保證設(shè)計彎拉強度的基礎(chǔ)上嚴格控制水泥劑量及水灰比，確保改進VC值滿足設(shè)計要求，保證滿足工作性及施工和易性的要求，采用最大理論濕密度進行控制。配合比重量允許誤差不大于：水泥±1%，粗、細集料±3%，水±1%。

6）碾壓混凝土拌和應(yīng)采用間歇強制式攪拌機，最短純拌和時間應(yīng)比普通混凝土延長15-20s，全部原材料到齊后最短純拌和時問不宜短于45s。根據(jù)實際施工條件的需要，適當選用外加劑，以保證路面碾壓混凝土的和易性。

7）碾壓混凝土拌合物的攤鋪是非常關(guān)鍵的工序，也是碾壓混凝土施工難度最大的工序，攤鋪工序控制的重點是預(yù)壓實度和平整度的控制。碾壓混凝土未凝固前不同于普通混凝土，凝固后與常規(guī)混凝土的性能很相近，攤鋪機不能選用水泥混凝土攤鋪機，應(yīng)選用帶有強力熨平板的高密度瀝青混凝土攤鋪機，攤鋪機應(yīng)具有均衡供料系統(tǒng)和自動找平裝置。

8）碾壓混凝土基層攤鋪寬度一般5-6m，最大不應(yīng)超過8m。攤鋪機的攤鋪速度一般控制在0.6m/min-1.0m/min范圍，攤鋪作業(yè)應(yīng)均勻、連續(xù)，攤鋪過程中不得隨意變換速度或停頓。

9）碾壓混凝土路面的碾壓按初壓、復(fù)壓和終壓三個階段進行作業(yè)，初壓、復(fù)壓和終壓作業(yè)應(yīng)密切銜接配合、一氣呵成；中間不應(yīng)停頓、等候和拖延，不得互相干擾。壓實后表面應(yīng)及時覆蓋，并灑水養(yǎng)生。

碾壓混凝土路面的初壓和復(fù)壓宜選自重10-12t，振動頻率40HZ以上，雙軸變速振動，碾壓輪直徑和寬度較大的振動壓路機。終壓宜選15-25t氣壓式輪胎壓路機，同時還需配備1-2t(1臺)小型振動壓路機，用于邊緣壓實。初壓速度為1-2km/h，復(fù)壓速度2-3km/h為，終壓速度2.5-3.5km/h為宜。碾壓長度一般以30-40m為宜。

10）養(yǎng)生是碾壓混凝土強度形成的必要工序，碾壓混凝土水分少，如果不能及時很好的進行養(yǎng)生，將會造成水分損失，嚴重影響碾壓混凝土的強度發(fā)展。碾壓混凝土成型后立即進行養(yǎng)生，養(yǎng)生采用灑水加覆蓋塑料薄膜的方式進行，為保證碾壓混凝土有充足的水分水化，特別重視前3d的養(yǎng)生效果，每天中午氣溫較高時定時向薄膜內(nèi)補灌水分。養(yǎng)生期不得少于7d，養(yǎng)生期間完全封閉交通。

11）48小時內(nèi)，當碾壓混凝土基層達到設(shè)計強度的25%-30%時鋸縫。當晝夜平均氣溫在15-25℃時，20 小時左右即可鋸縫。收縮縫間距一般不大于20m，縫深控制不宜小于板體厚的1/4，縫寬控制為3-5mm。

3 應(yīng)用成果

3.1 應(yīng)用成果（一）：國道G359線南海區(qū)簡村至高明大橋段路面改造工程

國道G359線南海區(qū)簡村至高明大橋段路面破損嚴重，現(xiàn)狀瀝青路面使用年限接近15年，老化現(xiàn)象普遍，同時出現(xiàn)較嚴重的路面病害，包括：龜裂，縱、橫向裂縫，坑槽，翻漿，車轍等病害。該路段病害情況嚴重，破損率較高，路面損壞狀況（PCI）為中（72.9）；經(jīng)分析該路段交通荷載等級為重交通等級，驗算可知現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)強度偏弱；若采用常規(guī)瀝青路面病害修復(fù)方式處理病害后罩面瀝青面層，路面結(jié)構(gòu)強度仍不滿足現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》和重交通等級的要求，因此需要采用經(jīng)濟上合理、技術(shù)上可行的基層補強方式。

根據(jù)現(xiàn)狀公路交通荷載等級、路面結(jié)構(gòu)薄弱程度，路面結(jié)構(gòu)補強方案見表2：

表2 路面結(jié)構(gòu)補強方案

3.2 應(yīng)用成果（二）：國道G324線佛山順德南海K576+023-K582+585段災(zāi)毀恢復(fù)重建工程

國道G324線佛山順德南海K576+023-K582+585段路面破損嚴重，現(xiàn)狀瀝青路面使用年限接近15年，大部分出現(xiàn)了老化現(xiàn)象，部分路段出現(xiàn)龜裂，縱、橫向裂縫，坑槽，翻漿，車轍等病害。該路段病害情況嚴重，破損率高，路面損壞狀況（PCI）為中（70.3）；經(jīng)分析該路段交通荷載等級為重交通等級，驗算可知現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)強度偏弱；若采用常規(guī)瀝青路面病害修復(fù)方式處理病害后罩面瀝青面層，路面結(jié)構(gòu)強度仍不滿足現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》和重交通等級的要求，因此需要采用經(jīng)濟上合理、技術(shù)上可行的基層補強方式。

根據(jù)現(xiàn)狀公路交通荷載等級、路面結(jié)構(gòu)薄弱程度，路面結(jié)構(gòu)補強方案見表3：

表3 路面結(jié)構(gòu)補強方案

3.3 應(yīng)用效果分析

《國道G359線南海區(qū)簡村至高明大橋段路面改造工程》、《國道G324線佛山順德南海K576+023-K582+585段災(zāi)毀恢復(fù)重建工程》按相應(yīng)的路面結(jié)構(gòu)補強方案設(shè)計施工，運營至今3年，通過對交工驗收、竣工驗收和運營期間路面狀況和交通量的調(diào)查和監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，改造后的路面運營狀況較好，未發(fā)現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)強度不足引起的病害，改造所采用的路面補強結(jié)構(gòu)方案滿足現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》和現(xiàn)階段交通荷載等級的需求，采用加鋪碾壓混凝土基層補強路面結(jié)構(gòu)的方式技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理。

由于佛山地區(qū)碾壓混凝土基層應(yīng)用少，工程經(jīng)驗積累不足，碾壓混凝土配套的拌合站、拌和設(shè)備、攤鋪機和碾壓機械等控制嚴格。施工初始階段，局部出現(xiàn)拌和、施工攤鋪方面施工工藝控制不良的現(xiàn)象，經(jīng)過及時調(diào)整、糾正，較好的解決了以上施工問題，為后續(xù)碾壓混凝土基層施工積累了寶貴經(jīng)驗。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)狀公路瀝青路面使用年限增長，交通荷載等級逐漸增大，部分公路瀝青路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)強度偏低現(xiàn)象，路面結(jié)構(gòu)性破損的病害頻發(fā)。舊瀝青路面結(jié)構(gòu)補強及病害整治是當下及未來瀝青路面改造的趨勢，如何確定舊瀝青路面結(jié)構(gòu)補強方案是改造的首要任務(wù)；而碾壓混凝土基層作為舊瀝青路面的補強結(jié)構(gòu)層，在經(jīng)濟上比較合理、技術(shù)上可行，施工工藝和強度上能滿足當下舊瀝青路面改造的需求。

現(xiàn)階段碾壓混凝土基層在舊瀝青路面結(jié)構(gòu)補強或者改擴建中應(yīng)用較少，工程經(jīng)驗積累不足，然而碾壓混凝土基層相比較水泥混凝土基層和水泥穩(wěn)定粒料基層優(yōu)勢明顯，在保證經(jīng)濟合理的前提下盡可能大的滿足路面結(jié)構(gòu)強度需求，是比較經(jīng)濟可行的基層方案選擇，應(yīng)加大碾壓混凝土基層在瀝青路面上的應(yīng)用。