高速公路水泥混凝土路面補強改造技術

廖江林 黃素秋

（1、廣西交通投資集團有限公司，廣西 南寧 530028 2、廣西交通投資集團南寧高速公路運營有限公司，廣西 南寧 530022）

目前國內外采用瀝青混凝土作為舊水泥混凝土路面的加鋪層結構設計是一種典型的補強改造方法。這種形式的路面結構能吸收兩種材料的優點，“剛柔相濟”，即舊水泥混凝土提供了穩定、堅實的基層，瀝青路面提供了一個摩阻系數較高、平整度好的面層，大大改善了路面的使用性能。

1 改造設計方式及需解決問題

經過作者分析，目前國內公路水泥混凝土路面改造的方式主要采用“白+黑”，即對原水泥混凝土路面進行一定的處理后加鋪瀝青層。對原水泥混凝土路面的處理分為兩種，一種是將原水泥混凝土面板進行破碎，破碎后的混凝土板塊作為改建后路面結構的底基層，充分利用原水泥混凝土板的剩余強度，并最大程度上體現環保的特性;另一種是對原水泥混凝土面板進行綜合處治，包括注漿、裂縫修補、換板等處治措施，此種方法主要應用于原水泥混凝土面板病害較少，路況評價等級達到中等以上的部分。

1.1 對于綜合處治的原水泥混凝土路面，一旦出現裂縫所產生的反射應力較大。反射裂縫本身對罩面層的使用性能影響不大，但環境因素的負效應常常使裂縫迅速擴散，從而縮短瀝青面層的使用壽命。

1.2 上面層采用密集配細粒式瀝青混凝土AC-13結構，下面層采用密級配中粒式瀝青混凝土AC-20結構主要提高上面層的結構強度并且從路表開始嚴格控制表面水的下滲，提高路表的封水性。下面層下設置的下封層，充分起到了隔水作用，已防止下滲水對底基層和基層的沖刷。但路表的防水與磨耗系數是兩個矛盾的指標，需要綜合考慮后選擇。

2 路面損壞狀況調查及評定

舊水泥混凝土路面試驗測定主要采用彎沉測定。彎沉可以采用落錘彎沉儀進行測定，也可以采用汽車輪載和貝克曼梁進行測定;它是一項無破損試驗，對路面結構損害小，對交通的干擾少，測點數量多，因此被廣泛應用于路面結構性能的評定。

在實踐中首先選取水泥混凝土路面荷載最不利作用位置作為檢測點，一般選取橫縫及縱縫附近的點。采用2臺彎沉儀測定。檢測點分主點、副點。主點位于板橫縫前10cm，加卸載;副點在橫縫后10cm，無荷載(正常行車方向為前)。將一臺彎沉儀置于主點，即測定車的輪隙中間;另一臺彎沉儀置于副點處。分別測定主、副點彎沉(按前進方向右輪測試)。右輪距縱縫30cm左右。每隔20m對舊水泥混凝土路面進行彎沉測量。由彎沉測定結果反算水泥混凝土路面和地基的模量及脫空板的確定。

3 舊水泥混凝土路面的修復設計

在鋪筑加鋪層前，應將舊水泥混凝土面層的表面清理干凈，對損壞的面層進行修復，并填封所有的接縫和裂縫。

3.1 錯臺的處理

錯臺不大于5mm的可不予處理;錯臺大于5mm的板塊，將錯臺高出的一側的板塊邊緣30～50cm范圍內，按斜坡鑿至與下沉板邊緣平齊。

3.2 脫空板的處理

采用灌漿的方式予以補強。灌漿孔位布設應根據水泥混凝土面板尺寸、裂縫狀況以及灌漿機械等確定。灌漿順序從沉降量大的地方開始，由遠到近，由大到小。灌漿壓力的控制應視水泥混凝土板的損壞及脫空情況具體確定。

3.3 斷裂的修理

對非貫通性斷裂，可根據斷裂位置把水泥混凝土板鑿成深約5～7cm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。對貫通性斷裂，應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10cm，直徑3～4cm，水平間距30～40cm。每個洞應先將其周圍潤濕，插入一根直徑18～20mm，長約20cm的鋼筋，然后用最大粒徑為5～10mm的細石混凝土填塞搗實。洞口留下1～2cm不澆注，鋼筋應有一半伸出洞外。待細石混凝土硬結后，再將凹槽邊壁潤濕，涂刷一道水泥漿，然后將與原來相同的水泥混凝土澆入槽中夯搗密實。

3.4 整板修復

在舊水泥混凝土面板的結構損壞較嚴重，裂縫分布遍及全板，對損壞板進行修復后再采取其他措施已不經濟時，應對舊面板進行整板修復。采用移動式電動落錘式破路器將該板塊擊破挖除，然后再按新建路面結構澆筑新水泥混凝土板。

4 最小加鋪厚度的計算

瀝青混凝土加鋪層設計沒有統一的方法。采用厚加鋪層方案時，通常應用主要方法有彎沉法、補足厚度缺額法等確定厚度，其設計公式為:

式中:hef為舊水泥混凝土面層折算為同等強度新水泥混凝土面層的換算厚度;hov為所需的瀝青混凝土加鋪層設計厚度;hex為舊水泥混凝土面層厚度;hd為按現有地基承載能力和未來交通要求，由新建水泥混凝土路面設計方法確定的單層水泥混凝土面層所需厚度，CbJ為考慮接縫和裂縫是否修復的系數，加鋪前已進行全厚度修補時，按照1計算，否則在0.6～1.0范圍內選取;Cbd為考慮舊面層是否存在耐久性問題的系數，無耐久性問題時，為1，有耐久性裂縫但未碎裂時，在0.96～0.99取值，有少量碎裂時，在 0.88～0.95取值，嚴重碎裂時，在0.8～0.88取值;Cbf為考慮疲勞損壞程度的系數，少量橫向裂縫板(<5%)，在 0.97～1 取值，較多橫向裂縫板(5%～15%)，在 0.94～0.96 取值，大量橫向裂縫板，在0.90～0.93取值;A為水泥混凝土層厚與瀝青混凝土層厚的當量轉換系數。

5 道路縱斷面設計

在完成最小加鋪厚度計算后，必須進行道路縱斷面設計，以確定不同路段瀝青混凝土的具體加鋪厚度。道路縱斷面設計原則如下:

(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)在保證現狀道路最小補強厚度的基礎上盡量與現狀道路路面高程吻合，盡可能利用現有道路，減少加鋪厚度以降低工程造價。

6 瀝青混凝土加鋪層結構設計

道路縱斷面設計完成后，各路段瀝青混凝土加鋪層厚度也隨之確定。設計人員必須依據瀝青混凝土加鋪層厚度的不同分別確定不同的加鋪層結構。

7 瀝青混凝土加鋪層施工要求

舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層，按照以下步驟施工。

(1)按前述要求對舊水泥混凝土路面進行修復。

(2)舊水泥混凝土路面表面拉毛，清除水泥混凝土碎渣，用水沖洗潔凈。

(3)噴灑粘層瀝青:采用溫度不高于70℃的陽離子乳化瀝青均勻噴灑，噴灑量為1.5～2.0L/m2，噴灑瀝青的橫向范圍要比土工布寬10cm。

(4)鋪設土工布:土工布厚度一般為2mm，熔點≥230℃;抗拉強度應達到縱向≥400N/5cm，橫向≥280N/5cm，抗變形能力強。土工布鋪設要求無褶皺，并在噴灑瀝青尚處于高溫狀態時及時鋪設，可采用人工或機械鋪設，接口處應相互搭接20cm。

(5)鋪設瀝青混凝土面層及碾壓:瀝青混凝土面層采用瀝青混凝土攤鋪機攤鋪后碾壓，碾壓時不得在新鋪瀝青混凝土面層上轉向、調頭及左右移動或突然剎車，當土工布被汽車拉起時，應立即用攤桿推平。

[1]厲始一.水泥混凝土路面補強方法華東公路，1983-05-01.