水泥混凝土“白加黑”路面維修方案及設計案例

（上海蘭德公路工程咨詢設計有限公司，上海 200063）

一、反射裂縫成因分析

（一）水平拉力引起的反射裂縫

道路路面結構長期暴露在自然環境下，隨自然界溫度變化反復進行著水平向脹縮運動。由于瀝青加鋪層與水泥混凝土基層在接縫位置以外的地方均粘結成整體，當水泥板塊收縮變形時，接縫位置處的瀝青加鋪層便會受到水平拉力的作用，嚴重時便會被拉裂損壞。

（二）豎向剪切力引起的反射裂縫

當舊水泥路面接縫傳荷能力衰減亦或是板塊內出現裂縫后，車輪荷載作用會導致接縫（或裂縫）兩側的水泥板塊上產生不同的豎向位移，該位置的瀝青加鋪層內會因此出現剪切應力。隨著路面性能的衰減，剪切應力越來越大，最終導致剪裂損壞。

二、維修方案研究

（一）既有道路調查評價

對既有道路的調查是制定針對性維修方案的前提，“白加黑”路面的技術狀況調查應同時涵蓋瀝青加鋪層和水泥混凝土板塊基層。相關評價指標可參見《公路技術狀況評定標準》。

（二）提高路面抗反射裂縫能力的維修方案

當舊水泥混凝土板塊斷板率＜5%時適用：銑刨既有瀝青混凝土面層后，對舊水泥混凝土路面進行維修，然后設置抑制反射裂縫出現的工程措施，最后恢復瀝青面層。可根據設計使用年限內交通流量和軸載資料驗算后適當加厚瀝青加鋪層的厚度。

1、舊水泥混凝土路面維修內容

（1）翻挖破碎板后重建水泥混凝土板塊，板厚與原板相同。為使相鄰板塊共同受力，在伸縫處設置拉桿。

（2）對板底脫空的舊混凝土板塊進行注漿處理。

（3）錯臺高度大于1.0cm需采用磨平機磨平或人工鑿平。

（4）當板塊僅出現一條縱向裂縫或橫向裂縫時，對其進行灌縫處理。

2、抑制反射裂縫出現的工程措施

上海地區常使用的預防和減緩反射裂縫的工程措施有三種，如表1所示。

表1.減緩瀝青加鋪層反射裂縫的工程措施

（三）消除反射裂縫病害源頭的維修方案

當舊水泥混凝土板塊斷板率≥5%時適用：銑刨既有瀝青混凝土面層后，對松散的舊水泥板塊進行翻挖重建，統一成再生利用水泥板塊，最后加鋪瀝青混凝土面層。

舊水泥板塊再生利用是指采用專用設備對舊水泥混凝土路面進行共振破碎、打裂壓穩或沖擊壓裂等工藝處置后，作為路面基層或底基層使用的技術。其中，共振碎石化工藝因施工噪音低、揚塵少，對既有三渣基層、地下管線和周圍建筑物影響小等特點，目前最為市場所接受。再生利用后的水泥混凝土板塊可視作半柔性結構，這種結構不會像水泥板塊一樣因為大位移而發生收縮變形、斷裂，從源頭解決了反射裂縫的病害問題。

三、工程案例

（一）工程概況

浦星公路（S123）道路等級為一級公路，設計速度80km/h，全長34.759km，是上海市南北向交通干道的一部分。浦星公路中心河橋至閘航路段原為水泥混凝土路面，2006年進行了水泥路面“白加黑”工程，在路面維修的同時對老路進行了拓寬，拓寬后道路標準橫斷面為雙向六快兩慢加人行道布置。

經過多年運營使用后，該段道路再次出現不同程度的路面損壞，主要以瀝青面層縱、橫向裂縫損壞為主，其中橫縫密集路段每5～10m分布一道，且貫通整個路面；2006年拓寬的3號車道與老路之間的拼接縫處出現的縱向裂縫幾乎貫穿始終。為了改善道路的使用狀況，延長道路的使用壽命，對該段道路進行了大修工程。

（二）道路現狀調查與評價

1、瀝青混凝土路面技術狀況評價

道路檢測路面損壞狀況指數PCI不合格率達到100%，以及3%的路段路面行駛質量達不到養護規定值。

2、舊水泥混凝土路面技術狀況評價

評價路段斷板率約為5%，近10%的路段存在板底脫空。根據鉆芯取樣結果，現狀水泥混凝土板塊芯樣均成形，未出現斷裂或碎裂現象；根據混凝土芯樣劈裂實驗，現狀水泥混凝土板塊彎拉強度標準值滿足原設計要求。

3、沿線構筑物、地下管線和排水設施調查

道路沿線建筑物離開道路有一定距離，路面抬升不會對其造成影響；局部路段3號車道下埋設有污水管道，管道埋設較深；浦星公路采用漫流式排水，道路范圍以外設置有蓋板明溝。

（三）道路維修設計方案

1、方案一

銑刨瀝青鋪裝層后，對舊水泥混凝土路面破碎板、板底脫空等病害進行維修。翻挖2、3號車道間拼接縫處舊水泥混凝土板塊，新建1m寬24cm厚水泥混凝土面層，并在新、老水泥混凝土間設置傳力桿。舊水泥混凝土接縫位置鋪設0.6m寬聚酯玻纖布，設置瀝青碎石纖維封層作為防水層，然后鋪筑廠拌再生水泥乳化瀝青半柔性混合料作為裂縫緩解層，最后鋪筑兩層式瀝青面層。

優點：充分利用老路結構，廢棄工程量小，造價低，對地下管線影響小。

缺點：不能完全消除反射裂縫，治標不治本；對舊水泥路面的技術狀況要求較高，其中舊水泥路面的結構強度、斷板率和接縫傳荷能力應同時滿足要求；舊水泥路面維修施工復雜、施工工期長、維修時對交通影響較大，僅可作為下次大修前的過渡性處理方案。

2、方案二

銑刨全部瀝青面層后，既有水泥板塊共振碎石化，設置瀝青碎石纖維封層作為防水層，然后加鋪三層式瀝青面層，具體路面結構如圖1。

圖1. 設計路面結構（方案二）

優點：根除反射裂縫病害源頭，施工工期短，碎石化同時可消除板底脫空病害。

缺點：對工程范圍內的既有管線和構筑物會造成一定影響，采用這種方案前應查明工程范圍內地下管線和構筑物位置情況，在影響范圍以外施工。施工后路面抬升高度較高，前期設計時應考慮施工后道路排水問題。

3、結論

方案二相較于方案一施工更便捷，施工質量更容易控制，雖然投資較大，但可以徹底根除反射裂縫病害的源頭，因此本工程把方案二作為推薦方案。