周旭

（安徽建工集團股份有限公司建筑設(shè)計研究院， 安徽 合肥 230031）

水泥砼路面的使用性能會隨著環(huán)境因素及車輛荷載的不斷作用而逐漸衰變， 當(dāng)其的表面功能或結(jié)構(gòu)狀況不能滿足道路的使用要求時， 就需要對舊水泥砼路面進行修復(fù)補強或鋪設(shè)加鋪層以恢復(fù)或提高其使用性能， 并進行黑色化改造。 以達到環(huán)保、 防塵、 降噪和增添行車舒適性的效果。

舊水泥砼路面黑色化改造通常分為兩種類型：“白加黑” 及“白改黑”。 白加黑， 就是水泥砼路面經(jīng)過補強等措施處理， 不改變水泥砼路面的結(jié)構(gòu)， 直接加罩瀝青砼面層； 白改黑， 指水泥砼路面經(jīng)過翻挖換填等措施處理， 將水泥路面改為柔性或半剛性基層， 再加鋪瀝青混凝土面層。

1 反射裂縫成因分析

白加黑路面在舊水泥砼板塊縱橫向接縫或裂縫病害處附近產(chǎn)生較大的位移， 當(dāng)舊水泥砼板塊接縫位移產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于瀝青砼加鋪層的抗拉強度時， 就會導(dǎo)致瀝青砼加鋪層出現(xiàn)裂縫， 從而產(chǎn)生反射裂縫。

通常來說， 白加黑路面產(chǎn)生反射裂縫的原因主要分為以下兩類： 一是受溫度因素影響產(chǎn)生水平位移而導(dǎo)致的裂縫； 當(dāng)外界環(huán)境溫度過低， 路面基層板會發(fā)生收縮變形的問題， 導(dǎo)致瀝青層內(nèi)部產(chǎn)生了較大的拉應(yīng)力； 當(dāng)外界環(huán)境溫度過高， 基層板受熱膨脹形變，導(dǎo)致瀝青層內(nèi)部產(chǎn)生了較大的壓應(yīng)力。 長久受兩種應(yīng)力的影響， 就會導(dǎo)致瀝青層在水泥砼板塊接縫位置產(chǎn)生裂縫問題。 二是受荷載因素影響而發(fā)生豎向位移導(dǎo)致的裂縫。 荷載的影響可分為以下三類： 第一類只存在于裂縫某側(cè)的荷載， 會導(dǎo)致瀝青面層出現(xiàn)較大的剪切應(yīng)力， 加速裂縫兩側(cè)的位移。 第二類均勻存在于裂縫兩側(cè)的荷載， 對裂縫的影響較小， 但會使瀝青面層內(nèi)部產(chǎn)生彎拉應(yīng)力。 第三類當(dāng)荷載慢慢離開后， 由于消除荷載， 路面會產(chǎn)生與承受荷載時相反的剪應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫問題加劇。 在分析裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展時，需要考慮溫度因素以及荷載因素的共同作用， 一般來說溫度作用引起了反射裂縫， 并參與了裂縫的初期擴展， 而荷載作用則引起了反射裂縫的進一步擴展。

2 防治措施

2.1 舊置與補強

為了減少反射裂縫的產(chǎn)生， 加鋪瀝青面層前， 為了降低舊水泥砼路面在車輛荷載的作用下產(chǎn)生的豎向變形和不均勻沉降的出現(xiàn)， 延緩反射裂縫的發(fā)生， 必須對舊水泥砼路面進行處理。

結(jié)合舊水泥路面的現(xiàn)狀調(diào)查資料， 對面層斷裂類（包括縱橫向及斜向裂縫， 角隅、 交叉裂縫或斷板）、面層豎向位移類（包括沉陷、 脹起）、 面層接縫類（包括填料破壞、 縱縫張開、 唧泥脫空、 錯臺、 接縫破碎及拱起） 及面層表面類（包括磨損和露骨、 紋網(wǎng)裂和起皮、 坑洞等） 病害進行處理。 處理后板塊應(yīng)復(fù)測彎沉值， 保證接縫主輔點彎沉差不大于0.06mm以及平均彎沉值不大于0.2mm。

2.2 防治反射裂縫措施

在對舊水泥砼路面處置及補強后， 為減緩后續(xù)加鋪層出現(xiàn)反射裂縫， 目前通常有以下幾種措施。

2.2.1 增加瀝青砼加鋪層厚度

對于白加黑路面， 作為功能層， 瀝青砼加鋪層厚度的選擇主要是為了減緩反射裂縫的產(chǎn)生， 一般僅起到功能層作用。 增加瀝青砼加鋪層厚度， 一方面可減少舊水泥砼路面的溫度變化， 從而降低加鋪層的拉應(yīng)力； 另一方面可以增加路面結(jié)構(gòu)層的彎曲剛度， 減小接縫的彎沉差， 增強路面整體結(jié)構(gòu)的分散荷載能力，改善面層受力。 同時由于厚度的增加， 可延長裂縫在面層內(nèi)的擴散路徑， 延緩反射裂縫貫穿面層的時間。

由于舊水泥砼路面與瀝青砼加鋪層的彈性模量相差較大， 在車輛荷載的反復(fù)作用下， 過厚的瀝青砼加鋪層底部往往產(chǎn)生的較多的壓應(yīng)力而不是拉應(yīng)力， 這會使加鋪層易產(chǎn)生車轍， 同時考慮工程經(jīng)濟型較差。

2.2.2 設(shè)置夾層

通過在舊水泥砼路面層與瀝青砼加鋪層間設(shè)置夾層， 可減少裂縫尖端的拉應(yīng)力， 起到應(yīng)力緩解和加筋的作用。 一般包含應(yīng)力吸收層和土工合成材料夾層等。

1） 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層： 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層是采用碎石封層形式， 將單一粒徑的石料均勻的滿鋪在橡膠瀝青層上用膠輪壓路機進行嵌擠碾壓， 橡膠瀝青被擠壓到石料高度的3/4 至4/5 處， 石料嵌鎖形成后將構(gòu)成結(jié)構(gòu)性支撐， 所形成的碎石封層即為橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。

橡膠瀝青應(yīng)力吸收層用橡膠瀝青做膠結(jié)料， 表面撒布單級配的碎石， 整個結(jié)構(gòu)是一種柔性體系， 能有效封閉原路面表面的微裂縫和空隙， 對水泥混凝土路面的集中應(yīng)力有顯著的緩沖和吸收作用， 能有效緩解應(yīng)力向鋪裝層的反射， 減少和緩沖鋪裝層底拉應(yīng)力。

2） 高彈改性瀝青應(yīng)力吸收層： 高彈高粘瀝青是指粘度（60℃） ＞20 000Pa·s， 彈性恢復(fù) （25℃）＞85%的瀝青， 不同于橡膠瀝青應(yīng)力吸收層采用同步碎石封層的方式進行施工， 高彈改性瀝青應(yīng)力吸收層拌合及施工工藝與常規(guī)瀝青砼基本一致， 施工質(zhì)量易于控制。 該結(jié)構(gòu)層由高彈高粘、 密集配熱拌瀝青混合料組成， 一般厚度在2 ～3cm， 為較高瀝青用量（油石比通常在9%左右） 的密實級配， 具有優(yōu)異的抗變形、 防水能力及較強的抗剝離性。 通過增強了瀝青混合料的彈性性能， 能夠較好吸收基層中產(chǎn)生的拉應(yīng)力， 減緩反射裂縫的產(chǎn)生。

3） 土工合成材料： 作為夾層使用的土工合成材料主要有土工布或土工格柵， 這類土工合成材料自身具有較高的抗拉模量， 一方面提高瀝青混合料的抗拉強度與抗變形能力， 起到少量加筋作用； 另一方面大大增強了瀝青面層的抗裂強度， 對瀝青面層底起到一定的箍固作用。 但由于土工格柵或土工布在一定程度上破壞了層間的連續(xù)狀態(tài)， 降低了結(jié)構(gòu)的整體性， 影響土工織物和格柵防裂作用的發(fā)揮。 因此， 采用土工織物是， 一定要做到鋪設(shè)平整， 粘層油撒布均勻。

2.2.3 設(shè)置裂縫松弛層

在舊水泥砼路面和瀝青砼加鋪層間設(shè)置一層由瀝青碎石混合料、 級配碎石或水泥穩(wěn)定碎石組成的裂縫松弛層。 通過設(shè)置裂縫松弛層， 可以阻止裂縫的擴展， 并且降低溫度對舊水泥砼路面的影響， 減少接縫的張開和翹曲量， 從而降低瀝青面層反射裂縫產(chǎn)生的可能性。 但通常受路面標高的制約， 在城市道路白加黑中較少設(shè)置裂縫松弛層。

2.2.4 舊水泥砼路面破碎及固定技術(shù)

在舊水泥砼路面結(jié)構(gòu)損壞嚴重， 斷板率較高時，對破損板塊補強及修復(fù)后再進行加鋪已不經(jīng)濟的情況下， 可采用碎石化及打裂壓穩(wěn)定等方式， 對舊水泥砼路面進行破壞和固定。 通過破碎機械， 將面板進行破碎， 隨后進行碾壓， 使碎塊牢固的坐落在基層上， 與基層頂面之間無脫空。

3 工程案例

3.1 項目概況

黃山大道位于歙縣深渡鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)， 是鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)重要的交通干道。 作為深渡鎮(zhèn)北大門， 黃山大道是連接歙縣和深渡鎮(zhèn)以及深渡碼頭的重要通道。

本次改造范圍為黃山大道（轉(zhuǎn)盤至碼頭） 機動車道， 同時包括轉(zhuǎn)盤東北側(cè)接線及碼頭西側(cè)接線， 全長約0.73km， 為城市主干道， 交通等級為輕交通， 結(jié)合“生態(tài)小鎮(zhèn)” 的建設(shè)， 對道路路面進行白加黑提升改造提升。

3.2 原路面狀況及檢測結(jié)論

1） 依據(jù)勘探取芯結(jié)果， 自上而下可分為： ①面層、 ②水穩(wěn)層、 ③路基填土層、 ④粉質(zhì)粘土、 ⑤強風(fēng)化千枚巖及⑥中風(fēng)化千枚巖。 其中混凝土面層平均厚度為0.19m； 水穩(wěn)層級配較差， 不密實， 平均厚度為0.6m； 路基填土松散， 主要由強、 中風(fēng)化千枚巖碎屑～碎石塊任意回填而成， 平均層厚9.5m， 該土層回填時未經(jīng)專門壓實， 具有高等壓縮性， 孔隙率約20%。

2） 依據(jù)《黃山大道（深渡轉(zhuǎn)盤至碼頭段） 水泥混凝土路面彎沉路面檢測報告》， 該段黃山大道檢測彎沉的總板塊超過0.2mm的板塊有120 塊， 占總彎沉測試板塊100%； 彎沉差超過0.06mm的總板塊有86塊， 占總彎沉測試板塊的71.8%； 單點彎沉值＞0.2mm為板塊脫空； 主副點彎沉差值≥0.06mm為接縫傳荷能力不足。 其中主點彎沉值最小為0.294mm，最大為2.822mm， 平均為0.875mm， 對于平均彎沉大于0.45mm的板塊判定為承載力不足， 不能直接加鋪瀝青面層。

3.3 改造方案

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查反映， 原水泥砼路面平均彎沉0.875mm， 加之路床為約9.5m厚欠壓實填土， 一般應(yīng)予以翻挖重建。 但鑒于兩側(cè)房屋均在后期填土上建設(shè)， 緊貼道路紅線， 且部分房屋現(xiàn)狀已存在裂縫， 本項目施工應(yīng)避免產(chǎn)生大的震動， 以免加劇兩側(cè)房屋病害， 帶來安全事故， 故本次提出以下兩個方案。

3.3.1 方案一： （改建方案， 白改黑）

對黃山大道老路進行挖除， 挖除后按新建路面結(jié)構(gòu)恢復(fù)。 具體方案如下。

1） 老板塊挖除： ①應(yīng)嚴禁采用挖掘鉆機等震動破碎機械； ②現(xiàn)狀板塊規(guī)格為4m*4.5m。 施工單位進場后， 應(yīng)首先采用切割機縱橫向全深度切割板塊，切割后板塊規(guī)格應(yīng)以不大于1m*1m為宜， 具體可根據(jù)現(xiàn)場試驗段確定， 以便于挖除和清運； ③板塊切割后， 從兩側(cè)到中央， 采用挖機或叉車等對小板塊及時清運； ④路床開挖時應(yīng)加強對現(xiàn)狀污水管的保護。

2） 新建路基路面： ①道路壓實嚴禁采用采用震動壓路機， 應(yīng)采用重型壓路機靜壓， 同時采用適當(dāng)增大填料含水率和增加碾壓次數(shù)來保障壓實度要求； ②本次道路持力層無法達到原狀土。 因此對路面結(jié)構(gòu)以下80cm厚采用碎石土進行換填， 并分層壓實， 單層壓實厚度應(yīng)不大于15cm； ③路面結(jié)構(gòu)具體如下。

4cm厚改性瀝青砼AC-13 （C） 粘層

7cm厚瀝青砼AC-25 （C）

下封層厚0.8cm聚酯玻纖布（滿鋪） 透層

32cm厚4.5%水泥穩(wěn)定碎石基層

20cm厚低劑量水穩(wěn)底基層

3.3.2 方案二： （壓漿罩面， 白加黑）

該方案首先對老水泥砼水泥砼面層進行精銑刨4cm， 之后對基層及路床進行壓漿補強， 復(fù)測彎沉達標后， 采用瀝青砼加鋪罩面。

1） 老水泥砼水泥砼面層精銑刨： 為避免加鋪后路面高于兩側(cè)房屋， 采用精銑刨工藝對老路面層銑刨3 ～5cm。 精銑刨是在標準銑刨工藝的基礎(chǔ)上更換密集刀頭的精銑刨鼓， 對路面實施更為細密的銑刨處理，同時通過銑刨， 可實現(xiàn)對老水泥砼的找平， 增加路面的摩擦力。 銑刨深度一般在10cm以內(nèi)， 一般不影響原有路面結(jié)構(gòu)強度， 因此精銑刨后的路面可以在銑刨后直接加鋪高平整度的罩面磨耗層。

2） 老水泥砼深層壓漿補強： 本次設(shè)計壓漿深度按每塊板5 孔， 壓漿深度2m來暫定。 壓漿完成后7d，對板塊逐一進行彎沉檢測， 如不滿足應(yīng)二次注漿。 修補處理后的水泥砼板塊彎沉應(yīng)小于0.2mm。 主副點彎沉差值應(yīng)小于0.06mm。 ①孔位布設(shè)及鉆孔。 應(yīng)根據(jù)砼面板尺寸、 裂縫狀況以及灌漿機械等確定， 一般為5 孔， 灌漿孔大小應(yīng)和灌注嘴大小一致， 按標定的位置鉆孔， 鉆孔深度需根據(jù)地勘判定。 大面積注漿前應(yīng)進行小片區(qū)注漿試驗， 確定注漿壓力以及注入量， 以確保注漿效果， 并對注漿后的區(qū)域進行檢測， 待檢測合格后才能進行大面積注漿； ②壓漿。 灌漿壓力的控制應(yīng)視砼板的損壞及脫空情況具體確定。 用漿泵將拌和好的漿液由漿孔壓人， 壓力控制在0.5MPa～1.0MPa， 待漿體由其他孔中或板邊擠出時， 表明板下空隙已被灌滿， 應(yīng)減小壓力， 并將噴嘴提起， 立即用木塞塞孔， 防止?jié){體溢出， 至漿體初凝， 撥出木塞，用高標號砂漿封孔、 抹平； 關(guān)閉壓力泵， 將灌漿機移到下一個孔繼續(xù)灌漿， 待一塊板灌漿完畢后， 再移至其他板塊灌漿； 在路面外邊緣壓漿時， 控制時間和壓力， 防止人行道開裂破壞； ③漿液在壓漿過程中要不斷攪拌， 防止水泥漿沉淀與泌水。 同時每次投料量應(yīng)與壓漿量大致相當(dāng)， 防止灰漿存放時間過長； ④交通控制。 壓漿完成后的板塊， 禁止車輛通行， 板下漿體經(jīng)2d ～3d 的硬化， 達到通車強度達5MPa以上后， 即可開放交通； ⑤灌漿效果檢測： 現(xiàn)場外觀質(zhì)量評價：包括現(xiàn)場漿體流淌狀況、 施壓過程和灌注過程的連續(xù)性、 注漿量以及工后養(yǎng)生保護是否符合設(shè)計和質(zhì)量要求。 彎沉測量評價： 壓漿完成后7d， 用同樣的儀器在原測設(shè)點逐一進行彎沉檢測， 如不滿足應(yīng)二次注漿。

3） 瀝青路面罩面： 由于人行道側(cè)石外露高度為10cm， 且受兩側(cè)店鋪標高制約且人行道為新近鋪成，人行道側(cè)石高度無抬升條件， 故加鋪厚度應(yīng)小于10cm。 具體路面結(jié)構(gòu)如下。

5cm厚改性瀝青砼AC-13 （C） 粘層

2.5cm厚高彈性改性應(yīng)力吸收層 粘層

補強后老水泥砼面層

3.3.3 方案比選

兩方案優(yōu)缺點如表1

表1 兩方案優(yōu)缺

經(jīng)綜合比選本次采用方案二， 即確定對老水泥砼面層進行精銑刨4cm， 之后對基層及路床進行壓漿補強， 復(fù)測彎沉達＝達標后， 加鋪2.5cm厚高彈性改性SAMI應(yīng)力吸收層+5cm厚改性瀝青砼AC-13 （C）。

4 結(jié)語

項目于2019 年5 月竣工， 結(jié)合施工期間現(xiàn)場檢測結(jié)果， 舊基層及路床進行壓漿補強后彎沉滿足設(shè)計要求。 而黃山西路竣工通車三年多以來， 使用狀況良好， 路面未發(fā)現(xiàn)明顯反射裂縫， 說明通過老路補強后鋪設(shè)高彈瀝青應(yīng)力吸收層在緩解反射裂縫上具有可實施性， 同時采用該方案在保證工程質(zhì)量的同時大幅度縮短了施工工期， 節(jié)約了工程造價， 對于城市道路白加黑防治反射裂縫具有一定借鑒意義。