舊水泥混凝土路面加鋪層設計

肖庭峰

（深圳市市政設計研究院有限公司）

水泥混凝土路面是我國的主要路面形式之一,由于近年來國民經濟持續高速發展,道路交通量也相應迅猛增長,很多20世紀90年代初期修建的水泥混凝土道路已經不堪重負,提前進入了大修期。采取何種修復措施來恢復或提高舊水泥混路面的使用性能成為押在廣大道路工作者面前的一道重大課題。

1 路面損壞狀況調查及評定

舊水泥混凝土路面補強設計是在對現有路面結構性能做出準確評價的基礎上進行的,因此需通過資料收集與分析、目測調查,實測調查等手段對路面損壞狀況進行調查研究評價,對路面的結構狀況和承載能力進行試驗測定和評定。

1.1 資料收集與分析

湖里大道西起港中道,東至疏港路。

1.2 調查內容

為獲取較詳細的分析資料,對現有水泥混凝土路面,就設計、施工、養護及使用狀況從以下幾個方面進行全面的調查：路面結構；路面破損狀況；排水狀況；施工資料；養護資料；交通狀況。

1.3 調查方法

不同時期修建的水泥混凝土路面,其設計指標、施工工藝及施工控制技術各異,使用過程中受到自然、行車等影響及破壞情況也不盡相同。因此在按上述調查內容進行全面調查前,必須將現有混凝土路面劃分為若干不同的段落,以便通過調查,分析不同損壞原因,采取相應的養護對策。

1.4 試驗測定和評定

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無曼梁進行測定,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。

2 水泥混凝土路面的維修技術

2.1 裂縫處治技術

灌縫材料有環氧樹脂類、聚氨脂與改性聚氨脂類、烯類及瀝青橡膠類。環氧樹脂縫材料有耐熱、活性高、內聚力高、粘附力強,收縮率較低等優點,但它本身延伸率低,脆性大,因此需對環氧樹脂進行改性,加入低分子液體改性劑、增柔劑、增韌劑等。常用的改性環氧樹脂類材料有聚硫改性環氧灌縫材料,雙組分快速固化灌縫材料。

2.2 錯臺處治技術

對出現錯臺的板塊,先采用壓漿調整,恢復平順,調整后仍有高差,且錯臺量小于10mm,可用建筑磨平機打磨掉高出的部分或人工鑿除高出部分,鑿除（打磨）寬度一般為10～30 cm。錯臺量大于10mm的,在低的一側用瀝青砂或細粒式瀝青碎石襯平,襯補長度按高差的1％～2％,也可用聚合物水泥砂漿薄層修補,修補前應用鋼絲刷將原路面清理干凈。

2.3 非結構性病害處治技術

大面積麻面、露骨、平整度差等結構性病害,常采用瀝青混凝土罩面處理,處理厚度應大于2.5,施工前應滿足《瀝青路面施工技術規范》要求,罩面前要對破碎板及整個路面進行修補和壓漿處理。

2.4 脫空板處治技術

路面使用期間出現的裂縫、破碎板幾乎都與板底脫空有關：即使一些當時看來既沒有破碎又沒有裂縫的板塊,其板底仍可能存大脫空,這種病害較隱蔽,但其危害性卻非常之大。在路面修復中,若脫空板若不處理,即使加鋪層達到20 cm以上,也無法防止反射裂縫的出現。

3 舊水泥混凝土中面的修復設計

3.1 接縫處理

用清縫機清除接縫內雜物,選用性能良好的改性橡膠瀝青機械嵌縫。

3.2 裂縫的修補

對較小的裂縫應及時將縫隙內的塵土清除干凈,再灌瀝青砂或瀝青瑪蹄脂,或用環氧樹脂膠結對較大的裂縫,應先將松動部分鑿掉并清除干凈后,在干燥情況下用液體瀝青涂刷縫壁,再填入瀝青砂搗實,燙平,并以細砂覆蓋。

3.3 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30～50 cm范圍內,按斜坡鑿至與下沉板邊緣齊平。

3.4 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,裂縫狀況及灌漿機械等確定,一般為3～5孔。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。一般為3～5孔。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。

3.5 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5～7 cm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。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10 cm,直徑3～4 cm,水平間距30～40 cm。每個洞應先將其周圍潤濕,插入一根直徑18～20 mm,長約20 cm的鋼筋,然后用最大粒徑為5～10 cm的細石混凝土填塞搗實。

3.6 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到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破路器將該板塊擊破挖除,檢查基層情況,若基層亦存在較多裂縫時還應重做基層,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,通常應用經驗法（主要方法有彎沉法、補足厚缺額法等）確定厚度。在實際設計中選用了AASHO經驗法。

AASHO經驗法是補足厚度缺額法中的一種,它不考慮加鋪后舊水泥混凝土路面的進一步開裂,計算比較簡便,其設計公式為：

hou=A（hd-hef）

hef=Cbj×Cbd×Cbf×Hex

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表層的換算厚度,cm；hou為所需的瀝青混凝土加鋪層設計厚度。水泥混凝土厚度缺額的涵數,由下式確定

A=2.223+0.001 53（hd-hef）2

0.060 4（HD-Hef）

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

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,具體如下：

（1）加鋪厚度13～14 cm,采用如下路面結構；4 cm厚SMA13（5％SBS改性瀝青混凝）土+9～10 cm厚SC-16C（7％PE改性AH-70）瀝青混凝土+土工布+粘層瀝青+原水混凝土路面結構。

（2）加鋪厚度15～19 cm,采用如下路面結構；4 cm厚SMA13（5％SBS改性瀝青混凝土）+5 cm厚AC-16C（7％PE改性AH-70）瀝青混凝土+5-10 cm厚AC（AH-70瀝青混凝土+土工布+粘層瀝青+原水泥混凝土路面結構。）

（3）加鋪厚度20～27 cm,采用如下咱面結構：4 cm厚SMA13（5％SBS改性瀝青混凝土）+5 cm厚AC-16C（AH-70）瀝青混凝土+4-11 cm瀝青碎石+土工布+粘層瀝青+原水泥混凝土路面結構。

（4）加鋪厚度≥28 cm,采用如下路面結構；4 cm厚SMA 13（5％SBS改性瀝青混凝土）+5 cm厚AC-16C（AH-70）瀝青混凝土+透油層+12-25 cm厚5％水泥穩定碎石+修復后的舊水泥混凝土路面結構。

7 加鋪瀝青層修復施工技術

（1）處理破碎板：將原路面嚴得破碎板、嚴重裂縫、板角斷裂等破碎板塊挖除,用早強混凝土或早強鋼筋混凝土進行修補至與原路面齊平,原路涵洞蓋板鋪裝層出現破碎的也應一并處理。

（2）穩定原路面板：對卿泥、脫空的混凝土面板及輕微、中等裂縫的面板進行板底壓漿處理,使混凝土面板處于穩定狀態。對使用時間較長,原路面基層為石灰土等水穩定性不良結構的路段,為保險起見,可對全部原有的混凝土面板進行壓漿處理。

（3）提高原路面防水能力：對所有縮縫、縱縫、裂縫清縫后,用填縫料灌縫。然后在原混凝土路面上加鋪土工布隔離層或加鋪1.5～2.5 cm瀝青混和料隔離層,不做隔離層的應灑布粘層油,以減少路表下滲井提高加鋪層與原路面的結合能力。

（4）加鋪瀝青層：在隔離層（粘層）上加鋪瀝青混凝土面層一般應分為二層,下面層較厚（一般4～8 cm）采用熱穩定性較好的開級配粗粒式或中粒式瀝青碎石或瀝青混凝土,上面層較薄（一般厚2～9 cm）,采用防水性能較好的密級配細粒或中粒式瀝青混凝土。原水泥混凝土路面橫坡較小時,通過瀝青面層調整路面橫坡不小于1.596。橋面部分可僅加鋪上面層,橋頭兩端50m內的下面層應進行調坡。面層原材料技術要求、配合比設計、拌和、攤鋪等與常規瀝青路面施工相同。只在碾壓時,選擇壓實機具呈噸位應考慮瀝青層的厚度。防止過振引起瀝青混合料二次細粒化。

8 結束語

舊水泥混凝土路面補強設計應緊緊抓住“損壞調查與評定——路面修復——路面加鋪”這一主線,才能有的放矢,把舊水泥混凝土路面補強設計工作做好。

[1]姚祖康.水泥混凝土路面設計[M].安徽科學技術出版社,1999.

[2]余榮莊等.市政工程質量通病及防治[M].北京：中國建筑出版社,1998.