水泥混凝土路面加鋪瀝青路面設計探討

林興奮

廈門中平公路勘察設計院有限公司（361008）

水泥混凝土路面加鋪瀝青路面設計探討

林興奮

廈門中平公路勘察設計院有限公司（361008）

國道324線廈門小盈嶺段舊水泥混凝土路面于2009年12月采用瀝青混凝土加鋪改造，改造工程設計了4段不同加鋪方案進行試驗觀測。4年來，通過試驗段反射裂縫的觀察，分析了各方案的使用狀況。

瀝青混凝土加鋪層；水泥混凝土路面；試驗段；分析

近年來，隨著廈門市經濟的快速發展，交通量劇增，汽車載重日益重型化，對路面結構的破壞日漸加重,目前有大量的舊水泥混凝土路面破損嚴重，已不能滿足使用要求。由于舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層能有效地改善路面的使用性能，同時充分利用舊路面剩余強度，造價低，施工方便，且對交通、環境影響小，因此在國內外舊水泥混凝土路面改造中應用較多。

廈門市對“白改黑”路面改造工程進行了探索并實踐，2010年之前完成的有文園路、思明北路、蓮前西路、廈禾路等。由于防反射裂縫措施單一和對舊水泥混凝土板處理過于簡單，目前運行效果并不理想，大量的反射裂縫為后續的維修、養護工作帶來了極大的壓力，因此急需從實踐中找到符合本地區的改造方案。

為了積極穩妥的推行新技術、新材料，以便選定經濟、合理、可行的設計方案，廈門市公路局將國道324線GK238+800～GK240+267.5段作為試驗段對此類工程進行探索。據對現狀路面的調查及檢測結果，擬定了4個加鋪方案，路面工程于2009年12月30日完成并通車，施工周期為30 d。

1 試驗段概況

國道324線廈門境內總長54.5公里，路面寬22m，是連接廈門、泉州的重要通道。國道324線經過多次改造，試驗段（GK238+800～GK240+267.5）上次改造工程于2001年3月建成通車,目前該路段實測交通量達21 813輛/晝夜(自然數)，已達到重交通等級。至2009年，現狀路面出現了斷板、角隅斷裂、錯臺等不同程度的病害，導致車輛通行不暢，嚴重影響了道路使用功能和周邊居民生活品質。

從調查結果可以看出(見表1)，試驗段路面狀況指數為良，但斷板情況為差級，可見損壞情況已經非常嚴重，需要進行路面大修。見圖1～圖4。

表1 路面調查評價匯總表

圖1 施工前——現狀病害

圖2 施工期——舊板打裂

圖3 施工后路面

圖4 施工后路面

2 試驗段設計思路

2.1 瀝青加鋪方案設計

由于水泥混凝土面板強度較高，在其上加鋪瀝青混凝土，強度一般能滿足要求，關鍵是防止瀝青混凝土加鋪層反射裂縫的產生。針對反射裂縫這個問題，采取的措施主要有：改善瀝青加鋪層性能；合理的瀝青加鋪層厚度；設置中間應力吸收層；處治好舊水泥混凝土路面。

根據上述改造思路，結合方案比較需要，試驗段共設置了4個加鋪方案。老路病害調查及測量在2009年7月，現場檢測在2009年7～9月，設計方案分布情況見表2。

表2 試驗段路面加鋪方案分布表

2.2 舊水泥混凝土路面處治

舊混凝土路面處理方式主要分成三種：病害處理、打裂壓穩、碎石化。考慮到國道324線重車、超載車較多，為了保留舊混凝土面板強度，不建議對原路面進行碎石化處理。因此，試驗段舊混凝土路面處治采取病害處理和打裂壓穩處理兩種路面處治方式。

2.2.1 病害處理處治原則

1）裂縫、斷板、破碎板的處理：參照《公路水泥混凝土路面養護技術規范》，采用灌縫、壓漿補強或更換新板等方式對病害板進行修復，局部錯臺采用磨平處理，處治后的路段代表彎沉值應小于20(0.01mm)。2）脫空板的處理：唧泥、接縫傳荷能力不足（彎沉差ΔD≤0.06mm）和錯臺量＞10mm均可歸為脫空板。通過板底壓漿進行補強，其設計標準為：壓漿完工后接縫處按平均彎沉差D1-D2≤0.05mm,平均彎沉值（D1+D2）/2≤0.20mm進行控制。

2.2.2 打裂壓穩處治原則

打裂工藝是用多邊形沖擊式、振動式或凸輪機等打擊原有路面板1～2次，使舊路面板出現2～3條橫向發裂,并伴有不同程度的下沉,以減小縱向、垂直方向的位移,使舊混凝土板與基層緊密結合、穩定。

打裂前應對出現嚴重破碎、下沉、唧泥等結構性破壞的面板進行修復，打裂壓穩后路面質量檢驗指標為：75%以上的路面出現不規則開裂,相鄰裂縫圍成的面積為0.4～0.6m2；最后一遍壓實前后路面沉降差不大于5mm。

3 試驗段設置目的

試驗段的4個加鋪方案均在同一段內，施工條件完全相同,主要比較各個方案的抗反射裂縫效果，為當地今后類似工程提供借鑒。

所有方案瀝青表面層均為：左幅采用SMA-13改性瀝青，右幅采用RAC-13橡膠改性瀝青，可以全面比較它們的使用性能；方案B與方案C區別在加鋪層的總厚度,方案B設置三層瀝青加鋪層共20 cm厚，方案C設置兩層瀝青加鋪層共12 cm厚，比較使用效果、造價等；方案C與方案D兩者瀝青加鋪層和舊水泥板處理方式均相同，著重比較中間夾層（玻璃纖維格柵與橡膠瀝青應力吸收層）防反射裂縫的效果;方案A與方案D著重比較舊面板處治方式（打裂壓穩與病害處理）對防反射裂縫的效果。

4 反射裂縫的觀測及分析

4.1 反射裂縫的觀察

試驗段路面加鋪改造于2009年12月底完成通車，通過收集舊板塊的更換修補、基層強度測試、實測彎沉值的記錄、試驗段的劃分標記及每塊板塊橫縫的標記等基礎調查資料,定期到現場進行觀測，調查反射裂縫出現情況。2012年6月，對試驗段進行例行觀測時，發現了輕微的反射裂縫，距路面竣工時間為2年6個月。到目前為止，路面出現了較多裂縫,表3是截止2014年3月1日觀測的裂縫分布情況。表3統計范圍為雙向4個車行道，不含硬路肩，其中裂縫長度L≥4m按兩條計。

4.2 反射裂縫分布情況分析

通過調查發現，試驗段4個方案均已出現反射裂縫，各方案反射裂縫數量占該段舊水泥板塊橫縫總數的百分比和各方案路面修補面積占該段總面積的比例可見表3。

1）試驗段車行道總共出現了177條反射裂縫，占全線15.2%，A方案出現裂縫最少，C方案出現裂縫最多；從裂縫數量來看，左幅77條，右幅67條；試驗段總體上路面修補較少，A方案上坡段局部位置推移脫層，故修補面積相對較多。2）玻璃纖維格柵有一定的延緩反射裂縫的能力，但效果明顯不如橡膠力吸收層。3）A方案右幅有長達400m路面完好，無反射裂縫，可見打裂壓穩工藝可達到預期效果。相比病害處理，打裂壓穩工藝具有施工快、費用省的優點，并且能夠較徹底解決脫空板問題。4）由于對舊面板的處治不夠徹底，B方案雖然采用了三層瀝青加鋪結構，但是反射裂縫還是很快的出現。

表3 試驗段反射裂縫統計表

5 結論

1）從目前裂縫觀察的情況來看，應力吸收層能有效的減少和延緩反射裂縫的產生，橡膠改性瀝青抗反射裂縫能力略優于SMA-13改性瀝青。2）單純增加瀝青加鋪厚度，并不能有效延緩反射裂縫的產生，應加強對舊面板病害處治，特別是對脫空板的判定、打裂壓穩技術指標的控制等。舊面板病害處治需要足夠的工期、大量的檢測數據、合理的交通組織,今后仍可在這一方面進行探索，使舊面板病害處治施工工藝、控制指標更趨經濟合理。3）“白改黑”路面改造出現裂縫是不可避免的，關鍵是在節約工程造價、減少交通干擾的情況下,盡可能地減少和延緩反射裂縫的產生,采用改性瀝青、應力吸收層等措施是較為合理的。4）這里通過試驗段路面改造工程介紹了水泥混凝土路面加鋪瀝青路面設計要點，著重探討了防反射裂縫措施和舊水泥混凝土面板處治方法。隨著時間的推移，各種方案的抗反射裂縫能力將在路面裂縫上有所反映，今后仍將作進一步觀察，為該項技術的推廣應用提供實踐經驗。

[1]JTGD 50-2006,公路瀝青路面設計規范[S].

[2]JTGD 40-2011,公路水泥混凝土路面設計規范[S].

[3]JTJ 073.1-2001,公路水泥混凝土路面養護技術規范[S].

[4]廈門市公路局中心實驗室.《G324小盈嶺至馬巷段（K238+800～K250+300）水泥混凝土路面檢測報告》（2009.03）[R].

[5]廈門市公路局內厝公路管理站.《小時交通量記錄及日交通量統計報表》（2009.06）[R].

[6]廈門中平公路勘察設計院有限公司,《國道324線小盈嶺至馬巷段路面改造一期工程（試驗段）施工圖設計文件》（2009.11）.