關于舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層的設計

肖庭峰

(深圳市市政設計研究院有限公司)

1 路面損壞狀況調查及評定

(1)資料收集與分析。資料收集來源項目:深圳市龍崗區吉華路(環城路-布龍公路段)，現狀全線為雙向四車道水泥混凝土路面，擬拓寬改建為雙向六車道瀝青混凝土路面。

(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、交通狀況等。

(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。

(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。

(5)路面損壞狀況分級標準。根據破損調查和承載能力測試資料等，水泥混凝土路面損壞狀況可分為四個等級，詳見表1。

表1 水泥混凝土路面損壞狀況

2 水泥混凝土路面的維修技術

(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)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10 mm，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10 mm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。

(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 cm，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。

(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，其板底仍可能存在脫空，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 舊水泥混凝土路面的修復設計

(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。

(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)錯臺的處理。錯臺不大于5 mm的可不予處理，錯臺大于5 mm的板塊，將錯臺高出的一側板塊邊緣30～50 cm范圍內，按斜坡鑿至與下沉板邊緣齊平。

(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。

(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。

(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 加鋪層厚度的計算

(1)依據公路等級、交通量等初擬瀝青加鋪層厚度，厚度可按表2所列數據選用。

表2 推薦厚度

(2)計算舊混凝土面層的荷載疲勞應力和溫度疲勞應力。舊面層的厚度、混凝土的彎拉強度和彈性模量代表值以及基層頂面當量回彈模量值，采用舊混凝土路面的實測值。

舊混凝土路面的有關結構參數主要采用鉆孔取芯法確定，標準芯樣的直徑為10 cm，芯樣的數量及其分布應以能夠代表評定路段的板厚和混凝土強度狀況并滿足統計分析的要求為準。相關結構參數計算方式如下:

①舊混凝土面層厚度:根據鉆孔芯樣的量測高度，按下式計算舊混凝土面層厚度的代表值he。

②舊混凝土面層彎拉強度:將采集到的芯樣在室內進行劈裂強度試驗，按下式計算舊混凝土面層彎拉強度的代表值fr。

③舊混凝土的彎拉彈性模量:代表值Ec按下式計算。

④舊混凝土路面基層頂面的當量回彈模量:

路面下的基層頂面模量難以直接測到，現行的做法是采用落錘式彎沉儀(標準何在100KN、承載板半徑15 cm)測量路表彎沉，再根據彈性地基板理論反算求出基層頂面模量。

為評定基層頂面當量回彈模量而進行的彎沉測試，測點沿重載車行盜版的縱向中線布置，測點間距為20～50 m，評定路段內的總測點數不小于30點。每一測點處均可測得板中荷載作用下的彎沉曲線，從而反算求出基層頂面模量Et(按下式計算)。

按上述公式逐測點反算出模量后，再運用數理統計方法，計算評定路段內基層頂面回彈模量的代表值。

(3)檢驗 γr(σpr+σtr)≤fr，若滿足要求，則初選瀝青加鋪層厚度可作為計算厚度，否則，應改選面層厚度，重新計算，直到滿足要求為止。

式中:fr為舊混凝土的彎拉強度，MPa;σpr為荷載疲勞應力，MPa;σtr為溫度疲勞應力，MPa;γr為可靠度系數。

γr可靠度系數根據所選目標可靠度及變異水平等級按表3確定。

表3 可靠度及變異水平

5 減緩反射裂縫的措施

放置反射裂縫是瀝青加鋪層設計的重點。反射裂縫是由于舊面層在接縫或裂縫附近的較大位移引起其上方瀝青加鋪層內出現應力集中所造成的，其包括因溫度和濕度變化而產生的水平位移，以及因交通荷載作用而產生的屬相剪切位移。在舊面層與加鋪層之間設置夾層，是預防和減緩反射裂縫的有效措施，現階段比較常用的是在加鋪層與舊混凝路面層之間設置玻璃纖維格柵或土工織物夾層，其它措施還有在加鋪層內設置橡膠瀝青應力吸收夾層等。

6 道路縱斷面設計

在完成最小加鋪厚度計算后，需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。

7 瀝青混凝土加鋪層結構設計

(1)當舊路路面標高小于設計標高且其差值在10～16 cm時，在舊路路面上滿鋪玻纖土工格柵+乳化瀝青粘層油外，再加鋪AC-20C中粒式瀝青混凝土調平層，并與罩面瀝青混凝土的下面層一同施工;

(2)當舊路路面標高小于設計標高且其差值在16～25 cm時，除滿鋪玻纖土工格柵和噴灑乳化瀝青粘層油外，再在舊路路面上鋪筑AC-25C粗粒式瀝青混凝土+AC-20細粒式瀝青混凝土調平層，然后鋪設加鋪層結構;

(3)當舊路路面標高小于設計標高且其差值＞25 cm時，在舊路路面上鋪設5%水泥穩定碎石+透層油(下封層處治)，然后進行加鋪層罩面施工。

(4)當舊路路面標高小于設計標高且其差值小于8 cm時，需將舊路水泥砼板塊破除，然后鋪筑5%水泥穩定碎石至與舊路齊平后，與其它路面一同進行罩面施工。

以上各結構層設計中，舊水泥混凝土板塊在進行加鋪前必須是經過修復處理過的。

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］.中國建筑出版社，1998.

［3］李嘉.公路設計百問［M］.人民交通出版社，2003.