舊水泥路面改建設計淺析

錢越康

0 引言

深圳市龍崗中心城區在二十世紀八九十年代修建了大量的水泥混凝土路面，由于水泥混凝土路面具有造價低、承載能力大、不易損壞、使用年限長等優點，在城市建設中曾承擔了主要的交通任務。但是近年來，隨著社會經濟的快速發展，城市的車流量也迅猛增長，使得路面整體服務水平與初期相比已有較大衰減，城市中早期建造的水泥路面損壞現象十分嚴重，水泥混凝土路面往往出現裂縫、破碎、斷板、板底脫空等病害，嚴重降低了道路的使用性能。

為了盡量利用現狀舊水泥混凝土路面，避免浪費，在城市道路改造中舊水泥路面上加鋪瀝青面層的技術，俗稱“白加黑”復合路面應用越來越多。但由于水泥混凝土路面屬于剛性路面結構，直接加鋪瀝青層容易產生反射裂縫，故需對其進行調查、分析、處理，根據具體情況確定是否加鋪及加鋪厚度。下面結合深圳市龍崗區大運場館配套道路路面修繕及交通改善工程項目，對舊水泥混凝土路面上白加黑的技術進行簡單的探討。

1 項目情況

2011年8月12日～8月22日，第26屆世界大學生運動會將在深圳舉行。因年代久遠，深圳龍崗中心城區的大部分道路建設標準較低，現有水泥混凝土路面、混凝土人行道板磚等設施均陳舊不堪，屆時將與新建場館和道路形成較大的反差，從而影響龍崗和深圳的整體交通形象和城市環境。故大運場館配套道路路面修繕及交通改善工程被提上工作日程，其包括5條城市主干道:龍平西路、清林路、如意路、龍城大道、吉祥路;13條城市次干道:愛心路、青松路、怡翠路、晨光路、沙園路、平安路、建設路、德政路、長興路、白灰圍一路、龍福西路、龍福路、和福路;3條支路:愛龍東路、和諧路、公園路。全部城市一級主干道長約18.12 km，城市二級主干道全長約15.2 km，支路全長3.2 km。全部道路共計36.52 km。

2 舊水泥混凝土路面狀況調查與分析

舊水泥混凝土路面狀況的調查與評價分析是改造設計和施工的基礎性工作。通過對調查數據分析和評價，能準確預測舊水泥混凝土路面的剩余壽命，找到路面損壞的主要原因。本項目由華南理工大學對舊路進行了彎沉、裂縫等檢測調查，為后期設計提供了詳細的依據。根據調查，現狀板塊總體狀況較好，僅存在部分板塊損壞、局部裂縫等現象，對老路部分損壞板塊進行修補后可直接加鋪瀝青混凝土罩面。

3 原水泥混凝土路面的處治

3.1 板角、板邊損壞的處治

板角斷裂等一般由行車荷載作用引起應力集中造成的。對于長和寬大于1 m的破損板采用換板處理;對于長和寬小于1 m的僅按破損板角斷裂面的大小確定切割范圍，然后修補同等強度混凝土。

3.2 裂縫的處治

原有水泥混凝土路面部分水泥面板存在裂縫程度不一，修補時根據具體情況采取相應的修補措施。

1)小于3 mm的輕微裂縫，可采用直接灌漿法處理。

2)裂縫大于3 mm時在裂縫兩邊各50 cm進行全深度破除混凝土板塊，然后目測基層，若基層較差則下挖至整體性較好的層面，用C15混凝土修復基層，再用C30混凝土進行全深度面層補塊處理。

3.3 錯臺的處治

1)對于錯臺高差不大于10 mm的水泥板，可采用磨平法，應從錯臺最高點開始向四周擴展，邊磨邊用3 m直尺找平，直至相鄰兩塊板齊平為止，磨平后，接縫內應將雜物清除干凈，并吹凈灰塵，及時將嵌縫料填入。

2)對于錯臺高差大于10 mm的水泥板，可采用水泥混凝土進行處治，應將錯臺下沉板鑿除2 cm～3 cm深，修補長度按錯臺高度除以坡度(1%)計算，鑿除面應清除雜物灰塵，再澆筑水泥混凝土。

3.4 麻面、脫皮路面的處治

對于非結構破壞，如表面起皮、露骨、剝落、麻面等，可將麻面、嚴重脫皮處雜質清洗干凈，然后再灑上改性瀝青油一層，用量為0.6 kg/m～0.8 kg/m，再用改性瀝青補平(厚度小于5 mm)。

3.5 水泥混凝土板脫空唧泥病害處治

1)脫空嚴重路段采用破除舊混凝土板塊，新建C30板塊的方法換板。2)一般路段采用在脫空部位水泥混凝土板上鉆5個約φ50 mm的孔(鉆穿混凝土板)，然后用C20高強水泥砂漿高壓灌注處治。

4 瀝青加鋪層結構設計

4.1 反射裂縫的預防

由于水泥混凝土路面接縫的存在，在溫度變化和交通荷載的作用下，瀝青加鋪層在接縫附近不可避免地產生應力集中，當該溫度變化和交通荷載綜合作用下的結構應力超過瀝青混凝土的強度時即產生裂紋。隨著溫度變化和交通荷載的重復作用，裂紋擴展貫通至加鋪層頂面或底面，形成反射裂縫。反射裂縫的存在，不僅破壞路面結構的整體強度，而且一旦地表水沿反射裂縫向下滲透，易使面層逐漸失粘脫落，路基強度降低，嚴重影響路面的使用壽命。

一般認為有以下幾種方法可以減少瀝青加鋪層的反射裂縫:

1)設計較厚的瀝青加鋪層;2)沖擊或破碎混凝土板斷開成小塊，并予以穩固;3)在加鋪層中采用應力吸收夾層;4)加鋪層中應用纖維薄膜夾層。本項目中采用鋪設自粘式玻纖土工格柵的方式達到有效吸收應力，預防反射裂縫的作用。

4.2 調平層設計

加鋪瀝青混凝土面層施工之前必須要鋪筑一定厚度的調平層，調平層的作用除了為加鋪瀝青層提供工作平臺外，更重要的是必須有良好的抗疲勞和抗裂性能，以滿足防反射裂縫功能的需要，所以對調平層材料的選擇相當重要。本項目針對性地選取了中粒式瀝青混凝土AC-20C和瀝青穩定碎石ATB-25作為調平層的材料。

4.3 瀝青罩面層設計

水泥混凝土路面加鋪瀝青面層，可以采用有限元層狀體系計算程序進行加鋪層計算，將瀝青層看作上面層，原有水泥混凝土路面看作下面層，但由于舊混凝土路面板有接縫，如何有效真實地模擬白加黑路面結構是保證計算結果與實際情況相符的關鍵，目前還沒有一套成熟的設計方法。通過深圳市相關類似項目經驗及甲方對本項目提出的盡量減少噪聲及粉塵污染的要求，設計了兩種舊水泥混凝土路面加鋪瀝青的方案，并在清林路設置了300 m長的實驗段，在實驗段上按左右幅分別采用兩種罩面方案，比較分析后確定整個項目的罩面方案。

兩種方案如下:

方案一的優點在于工藝應用較廣，施工單位有足夠經驗;缺點為在中心城區施工時產生的銑刨舊路面噪聲、粉塵會對居民日常生活產生干擾。

方案二的優點在于免去銑刨步驟，不會產生噪聲、粉塵污染;缺點為目前可借鑒的工程實例較少，施工單位缺少相關經驗，同時施工條件要求較高，在本項目工期緊張的情況下較難達到。

通過實驗段完成之后的相關檢測表明，兩種罩面方案都能達到相關規范的技術要求;從使用效果看，實驗段道路運營半年，目前還沒有出現反射裂縫。經過甲方綜合考慮，決定采用方案一為本項目的白加黑罩面方案。

5 結語

1)舊水泥混凝土道路“白加黑”技術，一方面可以充分利用老路，無需破除老混凝土路面，減少道路施工給城市周圍環境帶來的噪聲、粉塵污染等影響，同時大大減少了建筑垃圾，變廢為寶，不需要新建道路的基層，節約了造價，大大縮短了工期，是城市基礎設施建設響應國家節能減排政策的重要舉措。

2)“白加黑”技術是在對老路面進行充分調查研究的基礎上進行的罩面技術，因此對老路面的評價和維修至關重要。

3)“白加黑”技術要解決的關鍵問題是反射裂縫的問題，通過本項目的實踐證明，反射裂縫需要采取綜合措施來防治:舊水泥混凝土路面的修補、加鋪玻纖格柵、設置較厚的瀝青加鋪層、增設粘層油等，這樣能大大延緩反射裂縫的出現。

4)目前對舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青路面尚未形成一個完整的體系用來指導設計與施工，特別是在路面檢測、經濟性、耐久性等方面也應作進一步的研究和探索。

［1］ JTJ 073.1-2001，公路水泥混凝土路面養護技術規范［S］.

［2］ JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范［S］.

［3］ 李 華，金志強.水泥混凝土路面修補技術［M］.北京:人民交通出版社，1997.

［4］ 龍劍杰.城市道路“白加黑”舊路補強壓密注漿技術［J］.中國市政工程，2008，132(4):10-11.

［5］ 賴用滿.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結構及材料性能研究［D］.南京:東南大學，2004.

［6］ 葛折圣，張衛軍.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層的力學分析［J］.長安大學學報，2006，26(6):24-26.