1 工程概況

某公路由原先的4 車道擴建至8 車道，從原有的26 m 寬度的路基擴建至42 m，所用的施工方式為雙側拼寬為主，單側拼寬、分離和雙側分離為輔。 擴建后的公路從原有80 km/h 的行車速度上升到120 km/h，有效提高了道路的通行效率。

2 既有瀝青路面病害處理

在處理完既有路面的結構病害后才可搭接面層和基層。從實地調研結果上看，裂縫和車轍是主要的病害類型[2]。

2.1 單條裂縫處治方案

2.1.1 單條輕度裂縫處治

該種方案適合在未銑刨路段或者銑刨后有輕微裂縫出現在下承層的情況下使用；可使用灑布改性乳化瀝青黏層的方式處理寬度大于3 mm 的單條輕度裂縫，在改性瀝青與碎石封層同步設置后即可施工加鋪層[2-3]；針對下承層在銑刨后仍有單條輕微裂縫病害存在的情況，可通過改性乳化瀝青對裂縫進行灌縫的方式進行處理，且需要灌滿裂縫后才可以停止。 在完成灌縫且做好改性瀝青和碎石分層的同步之后即可填補上層。

2.1.2 單條中度裂縫處治

該種方法適合在未銑刨路段或者下承層在銑刨后有裂縫存在時的情況； 針對裂縫寬度在3~5 mm 或者單條中度裂縫寬度在5 mm 以上時，可以通過開槽灌縫的方式進行處治且需設置防裂貼；在處理灌縫時，需先制成U 形槽后再灌縫，具體尺寸可參考20 mm 深度和10 mm 寬度進行設置。深層裂縫可通過密封膠進行灌縫，且需將裂縫灌滿后才可以停止；在設置完裂縫貼之后， 需清理干凈裂縫兩側各16 cm 的路面并進行干燥處理，對于抗裂貼合位置，應重疊約80~100 mm。

2.1.3 單條重度裂縫（基層完好時）

該種方案適合在未銑刨路段或者下承層在銑刨后有裂縫出現的情況。 針對裂縫有5 mm 以上寬度或者裂縫位置有3 條以上支裂紋且基層在面層銑刨后仍完好的路段， 應先處理挖補面層，最小約2.4 m 寬度，且需確保長度滿足要求，保證攤鋪機以及壓路機保持正常工作；針對挖補病害的位置，在進行混合料的填補時， 需清理干凈路面并灑布改性乳化瀝青和鋪設150 mm 聚酯纖維布，最后再將改性乳化瀝青噴灑在槽壁上。

2.1.4 單條重度裂縫（基層破壞）

該種方案適合在未銑刨或下承層在銑刨后有裂縫存在的情況下使用。 針對裂縫有5 mm 以上寬度或有3 條以上支縫且基層在面層銑刨后有單條重度裂縫的情況，需先進行面層和上基層的挖補處理，最小寬約2.4 m，且需確保長度滿足要求。

2.2 網裂、龜裂等病害處治方案

2.2.1 輕度網裂、龜裂處治方案

該種方案適合在面層出現病害時使用， 銑刨挖除掉舊瀝青層后按照具體情況確定開挖深度， 擴槽寬度應大于2 m，且需符合長度要求，以確保攤鋪和碾壓施工順利開展；在完成開挖后，需清理干凈槽底，采用黏度較低的熱瀝青和石屑的組合進行灌縫，再將厚50 cm 的聚酯纖維布對稱鋪設到原病害上，并在槽壁上噴灑熱瀝青，回填熱拌瀝青混凝土壓實。

2.2.2 中度網裂、龜裂處治方案

中度網裂或龜裂時適合使用該種方案， 在銑刨挖除掉面層后，需清理干凈槽底和裂縫，并使用熱瀝青進行基層裂縫的灌縫，其余施工工藝跟輕度方案的處治方法相同，區(qū)別在于挖槽深度。

2.2.3 重度網裂、龜裂處治方案

按要求將范圍內面層或基層出現的病害鑿除； 銑刨挖除掉舊路瀝青層后，需按順序挖除基層和底基層，并清理干凈槽底；擴槽寬度應大于2 m，并需符合長度要求，以確保后續(xù)的攤鋪和碾壓工作順利進行。 在處理完縫隙病害后，需將50 cm 寬度的聚酯纖維布鋪設到其頂面； 在開挖完基層后需將60 cm寬的聚酯纖維布鋪設到挖縫頂面； 在施工加鋪層時就可將聚酯纖維布鋪設到上面層頂部。 聚酯纖維布應具備125 g/m2單位面積質量和0.8 mm 厚度， 縱橫向的抗拉強度應該在8 kN/m 以上，縱橫向的斷裂伸長率應在5%以下，熔點應大于220 ℃。 在將熱瀝青涂刷到病害處理的新老路面交界位置時，可以按照1~2 L/m2的尺寸進行涂刷， 具體需結合現場條件確定。 在鑿除病害路面時，應按矩形鑿除。

3 新舊瀝青路面拼接

3.1 面層、基層拼接措施

3.1.1 基層拼接

在新舊基層拼接位置的標高處理中， 因局部沉降等的影響容易使得新舊基層出現不同的標高，因此，建議以順接的方式處理新舊基層：以新基層作為設計標高，從新基層標高逐步向老基層過渡；在新舊基層層間拼接中，為使兩者的連接性能有所增強，需將1∶2 水灰比的水泥漿噴灑到新舊基層的拼接部位，并在噴灑水泥漿后及時攤鋪新水穩(wěn)層。 在瀝青層鋪筑施工前，需灑入透層油并設置熱瀝青結合預拌碎石的瀝青封層。

3.1.2 面層拼接

在處理拼接處的標高時，應從中面層以下逐步進行調整，新鋪路面應在接縫位置順接老路；在拼接新舊面層時，應將松散顆粒等清理干凈， 并將黏層油噴灑到瀝青層間以使層間黏結性能有所提高； 可將熱瀝青和乳化瀝青相結合作為黏結材料處理新舊面層的側向接縫； 碾壓施工時， 需先進行側向推移，再進行跨縫碾壓。

3.2 聚酯纖維布的使用

為使基層拼接縫有所加固， 控制新老基層接縫頂面反射裂縫的發(fā)展，可將聚酯纖維布鋪設到新老基層頂面200 cm 范圍內；為加固新路下面層AC-25 和舊路頂面接縫，可將200 cm寬的聚酯纖維布鋪設到接縫頂面。 聚酯纖維布結合瀝青混合料可以在一定程度上使混合料的抗彎拉強度和抗變形能力等得到有效提高，并延緩反射裂縫的發(fā)展，此外，聚酯纖維布浸滿瀝青黏層油時可以形成防水層，阻止水分出現下滲，有效避免基層和路基的水損害。

在聚酯纖維布鋪設之前， 需清理干凈新舊基層和面層上的雜物，確?；鶎痈蓛羟腋稍铮匆髮⑼笇佑蛧姙⒌叫屡f基層結合處，將粘布油噴灑到基層和面層頂的結合位置，具體用量應結合現場條件確定。 鋪設聚酯纖維布的方向應和行車方向保持一致，且需沿著接縫進行鋪設，聚酯纖維布的邊緣應該跟接縫保持100 cm 以上的距離， 縱向接縫應有5~10 cm 的搭接寬度，橫向接縫應有10~15 cm 的搭接寬度。 在完成鋪設施工后應使用滾筒進行碾壓， 確保粘布油緊緊結合聚酯纖維布。在完成碾壓且黏層油溫度降至常溫之前應做好交通管制。

4 新舊路面拼接數值模擬

4.1 有限元模型

在新舊路面搭接中，接縫位置、搭接寬度和荷載作用位置都有一定的影響， 為探討荷載作用下不同搭接寬度時的結構應力應變情況，共擬訂6 種搭接工況；灰土拼接臺階高30 cm、寬100 cm，且臺階整體傾斜向內。 其中，0 cm 的搭接寬度表示新舊路面未能實現有效搭接，僅起對照組的作用。 所建模型如圖1 所示。

圖1 有限元模型示意圖

不同的搭接寬度下， 路面結構內部有不同的荷載擴散范圍，應力應變也有不同的變化情況，因此，探討路面結構在不同搭接寬度下的應力應變情況可以為路面搭接寬度設計提供指引。 因中面層AC-20 瀝青混合料直接作用到拼接縫的頂層，路面拼接對其受力產生的影響最明顯，也最不利，因此，考慮以中面層AC-20 層為分析對象。 在拼接縫頂面作用車輛荷載，計算模型在搭接寬度不同時，中面層的應力變化情況。

4.2 不同搭接寬度下的拉應力變化

中面層AC-20 層在不同搭接寬度下的拉應力如表1 所示。

表1 AC-20 層拉應力變化情況

從結果上看，對比搭接前后的AC-20 層拉應力變化情況可知，AC-20 層最大拉應力有較大變化，最大拉應力在15 cm的搭接寬度下約有52%的減少，隨著不斷增大的搭接寬度，最大拉應力表現出趨于穩(wěn)定的趨勢。因此，路面搭接有顯著優(yōu)勢，但隨著不斷增加的搭接寬度，拉應力變化較小。 綜合工程量和工程難度的角度進行分析可知，不是越大的搭接寬度越好。

探討搭接寬度對AC-20 層剪應力的影響， 所得結果如表2 所示。

表2 AC-20 層最大剪應力

對比搭接和不搭接的工況可以看出，AC-20 層的最大剪應力有明顯變化，最大剪應力在15cm 的搭接寬度下有18%的減小，隨著不斷增加的搭接寬度，AC-20 層最大剪應力趨于穩(wěn)定。 即路面搭接有其必要性，但在搭接寬度達到一定值時，單純通過增加搭接寬度的方式降低路面剪應力的效果不明顯。

4.3 荷載作用位置的影響

以路面頂層拼接縫作為荷載中心，并將0 cm 的位置確定在頂層拼接縫右側50 cm 的位置，以0.5 cm 作為間隔逐漸向兩側移動荷載。 仍以中面層AC-20 層作為研究對象，探討荷載位置不同時該層應力變化情況。 限于篇幅，本文直接給出結論。

1）在0 cm 搭接寬度下，拼接模型有最大的拉應力。 當搭接寬度不同時，在0~50 cm 的位置，各模型有最大的拉應力，即頂層拼接縫兩側50 cm 范圍是最不利受力位置； 當荷載從左側移動到右側時， 其最大拉應力表現出先上升后降低再趨于穩(wěn)定的規(guī)律，因受到其他路面層拼接縫的影響，拉應力穩(wěn)定時仍有較小波動。

2）在各個搭接寬度下，荷載在0~50 cm 的作用范圍內有最大剪應力， 即頂層接縫左右50 cm 范圍內有最不利受力情況，其中，0 cm 搭接寬度下，AC-20 層有最大剪應力；當荷載從左側移動到右側時， 各模型剪應力表現出先上升后降低再趨于穩(wěn)定的變化規(guī)律，因受到其他層面拼接縫的影響，剪力值出現較小的波動。

綜合上述分析，在搭接時，AC-20 層的拉應力和剪應力均小于未搭接的情況；隨著不斷增加的搭接寬度，AC-20 層應力有所降低，但應力波動較小，效果不明顯，即僅通過增加搭接寬度的方式改善路面受力意義較小，此外，增加搭接寬度會使作用面和銑刨量相應增加，不利于施工；頂層拼接縫兩側50 cm范圍是AC-20 層最不利受力范圍，在拼接縫設置時，應盡可能避開輪跡帶范圍。 基于上述討論，建議以15~30 cm 作為面層和基層的搭接寬度。

5 結語