幾種舊混凝土路面改造方案的使用效果分析

莆田市公路局秀嶼分局 福建莆田 351100

摘要：現(xiàn)有的水泥混凝土路面，相當(dāng)一部分已接近或超過設(shè)計(jì)年限，再加上近年來車輛超載超限現(xiàn)象的影響，部分路段路面出現(xiàn)不同程度損壞、道路運(yùn)輸能力下降的情況。近幾年，根據(jù)道路的實(shí)際和交通量增長情況，對(duì)破損的舊水泥混凝土路面采用重鋪、加鋪水泥混凝土路面和“白加黑”、“白改黑”等不同的改造方案進(jìn)行改造。本文結(jié)合對(duì)幾條省道路面采用不同方案改造后的使用情況，探討不同結(jié)構(gòu)路面在當(dāng)前超載超限現(xiàn)象嚴(yán)重的運(yùn)輸交通環(huán)境下的使用效果。

關(guān)鍵詞：舊水泥混凝土路面；路面改造；方案；使用效果

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速增長，公路建設(shè)也得到較大的發(fā)展，據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截止2012年底，全國公路總里程達(dá)423.75萬公里，其中水泥混凝土路面165.32萬公里。現(xiàn)有的水泥混凝土路面，有相當(dāng)一部分已經(jīng)達(dá)到或超過設(shè)計(jì)年限，另有一部分雖然還未達(dá)到設(shè)計(jì)年限，但受近年來交通運(yùn)輸量劇增，車輛超載超限現(xiàn)象嚴(yán)重的影響，部分水泥混凝土路面的病害非常嚴(yán)重，已到了非修不可的地步。為此，從2008年起，我省對(duì)部分國省干線公路舊水泥混凝土路面，采用重鋪、加鋪水泥混凝土路面和“白加黑”、“白改黑”等不同方案進(jìn)行改造。現(xiàn)對(duì)采用不同方案進(jìn)行改造的路段的使用效果和養(yǎng)護(hù)情況進(jìn)行分析，為今后路面改造提出一些建議和參考。

2 舊水泥混凝土路面所采用的幾種不同的路面改造方案

我省有相當(dāng)一部分國省干線是20世紀(jì)90年代初中期建設(shè)的水泥混凝土路面，主要存在裂縫、破碎、沉陷、啃邊和脫皮等病害，這些病害影響道路運(yùn)輸能力，存在著一定的安全隱患。而多年的養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)表明，小面積的零星修補(bǔ)無法從根本上改善道路的通行條件，必須對(duì)路面進(jìn)行集中改造。在2009至2011年，我局根據(jù)各路段的實(shí)際情況和交通量增長情況，按重交通等級(jí)路面進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)管轄的不同路段的路面分別采用重鋪、加鋪水泥混凝土路面和“白加黑”、“白改黑”等不同的改造方式。路面改造后經(jīng)過三年多的通行，在日常養(yǎng)護(hù)中發(fā)現(xiàn)各路段都出現(xiàn)了不同程度的病害，這些病害影響路面的正常使用，需要在日常養(yǎng)護(hù)中采取適當(dāng)?shù)拇胧M量延緩病害的發(fā)展。

2.1 改造方案一：挖除舊水泥混凝土路面并重鋪水泥穩(wěn)定碎石基層和水泥混凝土路面的改造方案，即重鋪水泥混凝土路面。S306線K0+000-K5+600、S201線K370+200-K378+300路段進(jìn)行水泥混凝土路面挖除重鋪改造，路面行車道寬度為24.4m，雙向六車道，結(jié)構(gòu)形式為：挖除舊路面+平均10cm厚填隙碎石調(diào)整層+15cm厚5%水泥穩(wěn)定碎石層+25cm厚抗折5.0水泥混凝土面層。該路段對(duì)舊混凝土路面板進(jìn)行破碎回收，利用回收的材料進(jìn)行水泥穩(wěn)定碎石基層拌和施工，經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，穩(wěn)定層質(zhì)量符合要求，并有效降低了工程成本，減少建筑垃圾對(duì)環(huán)境的影響。以上路段于2010年4月開工至10月完工。改造完工并投入使用后，除部分路段出現(xiàn)縱向啃邊現(xiàn)象，此外未出現(xiàn)其他嚴(yán)重病害。這些啃邊病害多在道路通車后1-2年內(nèi)形成，經(jīng)分析，出現(xiàn)啃邊病害的路段多是歷年來多次修補(bǔ)過的路段，這些路段大多排水不暢，造成路基較軟弱，施工中忽視對(duì)混凝土板邊沿覆蓋養(yǎng)護(hù)工作，再加上重載車輛運(yùn)輸?shù)挠绊懀a(chǎn)生較嚴(yán)重啃邊病害。病害出現(xiàn)后，及時(shí)用瀝青、環(huán)氧樹脂等材料進(jìn)行灌縫修補(bǔ)，目前道路運(yùn)行狀況較好，病害未出現(xiàn)明顯增長。

2.2 改造方案二：舊水泥混凝土路面擊實(shí)破碎處理后做為底基層，并在上面加鋪水泥穩(wěn)定碎石基層和水泥混凝土路面的改造方案，即加鋪水泥混凝土路面。S306線K12+000-K24+200路段進(jìn)行水泥混凝土路面加鋪改造，路面行車道寬度為9m，雙向二車道，結(jié)構(gòu)形式為：舊水泥混凝土路面擊實(shí)破碎處理+平均15cm厚5%水泥穩(wěn)定碎石層+24cm厚抗折5.0水泥混凝土面層。這個(gè)路段于2009年7月開工至12月完工。改造完工并投入使用后，加鋪路面因沒有對(duì)底基層進(jìn)行破壞，路基穩(wěn)定性較好，路面使用情況較好。

2.3 改造方案三：舊水泥混凝土路面進(jìn)行加固修補(bǔ)處理（壓漿或挖補(bǔ)）后做為基層，再加鋪瀝青混凝土面層，即“白加黑”。S202線K480+800～K491+808.418路段路面進(jìn)行“白加黑”改造，路面行車道寬度為22.5m，雙向六車道，結(jié)構(gòu)形式為：舊水泥混凝土板補(bǔ)強(qiáng)整治+ 2cm橡膠瀝青應(yīng)力吸收層+6～8cm厚AM-20瀝青穩(wěn)定碎石混合料+4cm厚AC-13 SBS改性瀝青混凝土。該路段于2010年5月開工至2010年9月完工。在通車一年半以后，部分路段陸續(xù)出現(xiàn)輕微的裂縫，K480+900～K487+150路段的病害較嚴(yán)重，該路段車流量較大，部分舊面板也是歷年多次進(jìn)行過零星修補(bǔ)，部分板塊存在脫空現(xiàn)象。反射裂縫在2013年春季后有較大的發(fā)展，2013年9月利用開槽灌縫機(jī)對(duì)較嚴(yán)重的裂縫進(jìn)行瀝青灌縫處理，在灌縫處理后，原反射裂縫周邊再次出現(xiàn)細(xì)微裂縫，但至今沒有較大變化。部分板底脫空路段也進(jìn)行了注漿處理，經(jīng)彎沉檢測(cè)，檢測(cè)值符合要求，該路段病害也未出現(xiàn)明顯變化。

2.4 改造方案四：舊水泥混凝土路面擊碎碾壓后做為底基層，而后再加鋪水泥穩(wěn)定碎石基層和瀝青混凝土路面，即“白改黑”。

2.4.1 S202線K492+170～K508+120路段路面進(jìn)行“白改黑”改造，路面行車道寬度為24.5m，雙向六車道，結(jié)構(gòu)形式為：舊水泥混凝土板擊實(shí)破碎處理+ 18cm厚5%水泥穩(wěn)定碎石基層+6cm厚AM-20瀝青穩(wěn)定碎石混合料+4cm厚AC-13 SBS改性瀝青混凝土，部分路段進(jìn)行加寬改造。這個(gè)路段于2010年5月開工至2010年10月完工。改造完工并投入使用后，因該路段有幾個(gè)大型工程項(xiàng)目施工，超載車輛往來較多，部分路段出現(xiàn)裂縫和車轍等病害，部分路面還出現(xiàn)較明顯的磨損，但病害不太嚴(yán)重；該路段幾處彎道內(nèi)側(cè)排水暗溝處出現(xiàn)了明顯的沉降，影響路面平整度。在病害出現(xiàn)后，利用開槽灌縫機(jī)對(duì)較嚴(yán)重的裂縫進(jìn)行瀝青灌縫處理，利用瀝青路面熱再生修補(bǔ)車對(duì)排水暗溝沉降進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后病害沒有明顯發(fā)展變化。

2.4.2 S202線K508+120～K513+673.01路段路面進(jìn)行“白改黑”改造，路面行車道寬度為24m，雙向六車道，結(jié)構(gòu)形式為：舊水泥混凝土板擊實(shí)破碎處理+平均23cm厚5%水泥穩(wěn)定碎石層+6cm厚TLA瀝青穩(wěn)定碎石混合料AM-20 +4cm厚TLA瀝青混凝土AM-13。這個(gè)路段于2010年11月開工至2011年1月完工。改造完工并投入使用后，未發(fā)現(xiàn)其他明顯病害。該路段使用特立尼達(dá)湖瀝青改性瀝青，特立尼達(dá)湖瀝青是一種天然瀝青，其物理和化學(xué)特性與常規(guī)瀝青完全一致，作為一種瀝青改性劑摻加到石油瀝青中，兩者有良好的混融性，混合后的瀝青能使瀝青路面在抗剪強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定性及低溫性能、水穩(wěn)定性等方面得到極大的改善。該路段有幾個(gè)大型工程施工，工程車輛往來較多，但路面未出現(xiàn)磨損、車轍等病害。

3 采用不同改造方案改造后路面的使用效果分析

通過對(duì)以上各改造路段沿線交通量觀測(cè)點(diǎn)近些年的觀測(cè)數(shù)據(jù)（詳見表1）分析顯示，各路段除S202線K480+800～K491+808.418路段交通量較大外，其他各路段交通量相近，公路養(yǎng)護(hù)水平也相當(dāng)。但因?yàn)楦鞲脑炻范味嗵幱谘睾＝?jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，道路運(yùn)輸量較大，再加上地方工程建設(shè)的發(fā)展，工程施工車輛較多，造成采用不同改造方案改造后的路面在使用中的效果各有不同，出現(xiàn)不同程度的病害。

3.1 使用同種材料路面的不同使用效果。

3.1.1 對(duì)于水泥混凝土路面，方案二（加鋪水泥混凝土路面）優(yōu)于方案一（重鋪水泥混凝土路面）。采用加鋪方式改造的路面，因其基層所受的擾動(dòng)較小，其路面穩(wěn)定性相對(duì)于采用重鋪方式施工的路面要好，耐久性較好，養(yǎng)護(hù)成本較低。如S306線K12+000-K24+200加鋪路段和S306線K0+000-K5+600、S201線K370+200-K378+300重鋪路段比較，S306線K12+000-K24+200加鋪路段產(chǎn)生的病害較少，有效降低了養(yǎng)護(hù)成本。

3.1.2 對(duì)于瀝青混凝土路面，方案四（“白改黑”）優(yōu)于方案三（“白加黑”）。采用“白改黑”方式改造的路面，因其對(duì)舊路面進(jìn)行破碎處理，并加鋪一層半剛性的水泥穩(wěn)定碎石基層，相對(duì)于采用“白加黑”方式改造的路面，有效減少了反射裂縫的產(chǎn)生，降低了養(yǎng)護(hù)成本較低；同樣采用“白改黑”方式改造的路面，采用特立尼達(dá)湖瀝青改性瀝青的路面比采用SBS改性瀝青的路面穩(wěn)定性更好。如S202線K492+170～K508+120“白改黑”路段和S202線K508+120～K513+673.01“白改黑”路段比較，S202線K508+120～K513+673.01“白改黑”路段病害較少，有效降低養(yǎng)護(hù)成本。

3.2 使用不同種材料路面的不同使用效果。

3.2.1 水泥混凝土路面是剛性路面，相對(duì)于瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn)：一是水穩(wěn)定性較高，在暴雨及短期浸水條件下可照常通行；二是溫度穩(wěn)定性高，無車轍現(xiàn)象；三是水泥混凝土耐老化，使用壽命較長。缺點(diǎn)：一是水泥混凝土路面的行車舒適性較差，噪音較大；二是在路基、地基變形或不均勻沉降條件下，易形成脫空，產(chǎn)生斷板，對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性差；三是水泥混凝土路面損壞后，修復(fù)難度大，養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長。

3.2.2 瀝青混凝土路面是柔性路面，相對(duì)于水泥混凝土的優(yōu)點(diǎn)：一是行駛舒適性較好、噪音小；二是柔性路面對(duì)路基、地基變形或不均勻沉降的適應(yīng)性強(qiáng)；三是修復(fù)速度快，碾壓后即可通車。缺點(diǎn)：一是耐水性差，易產(chǎn)生水損壞，一個(gè)雨季就可能造成路面大量破損；二是溫度穩(wěn)定性差，冬季易脆裂，夏季易軟化，形成車轍；三是瀝青是有機(jī)高分子材料，耐久性差，易產(chǎn)生老化龜裂破壞。