淺談溧陽1號公路白改黑改造

吳仲梅

【摘 要】隨著交通工程的高速發展，為提高道路行車舒適性，降低交通噪音，近幾年白改黑工程已進入大體量的改造中。溧陽1號公路部分線路在原水泥混凝土路面上進行了白改黑的優化。本文結合1號公路工程，理論聯系實際，對舊水泥混凝土路面改造技術作了進一步研究，力圖找到切實可行的改造措施。

【關鍵詞】水泥混凝土路面;白改黑;優化方案;質量控制

1引言

溧陽1號公路是首批江蘇省旅游風景道，全長365公里，連接該市98個行政村、312個自然村、220多個鄉村旅游景點、23個美麗鄉村和特色田園鄉村試點村，對外快速連通周邊7個縣市。初步構建起“一路一景、一路一特色”的“大旅游”格局，有力助推了全域旅游發展。本人在幸近幾年參與了溧陽1號公路建設。

溧陽1號公路建設有一部分線路是在原水泥砼鄉道上改造而來的，而且，近年來，我國現有的水泥混凝土路面，有相當一部分已接近或超過設計年限，有的雖未達到設計年限，但由于交通量劇增，汽車軸載日益重型化或設計、施工等方面的原因，而出現路面損壞、使用品質下降的情況。舊砼路面行車舒適性差，車速難以提高的狀況是目前急需解決的問題。

2舊水泥混凝土路面狀況

因溧陽礦產之源比較豐富，溧陽縣鄉道路70、80年代均以水泥路較多，因此在近幾年老路改造中基本為白改黑改造工程。除礦產資源豐富的區域道路，交通流量較大一些，重載交通相對多一些，路面相對破損嚴重，其余舊水泥砼路面狀況均為優良。

3改造方案

3.1改造方案綜述

水泥混凝土路面上的瀝青加鋪層具有“剛柔相濟”的特點，能夠大大改善舊路面的使用性能。然而瀝青加鋪層中可能出現的反射裂縫，往往縮短罩面層的壽命。因此前期主要把關注點放在了為了減少反射裂縫的數量和減緩反射裂縫的發展速度上。

3.2確定加鋪層方案

瀝青混凝土加鋪層的設計厚度由結構強度和防反射裂縫兩個因素控制。由于水泥混凝土面板基層強度較高，上面加鋪瀝青混凝土，結構強度方面一般沒問題，關鍵是如何防止反射裂縫的產生。考慮到較薄的瀝青加鋪層，對防治反射裂縫無明顯效果，實際施工中，盡管對舊水泥板塊進行了一些處理，也并不能有效地防治反射裂縫，必須同時采用其它防反措施。本項目從幾個方面考慮加鋪層的防反措施，即改善瀝青罩面層性能、設置中間夾層及增設補強層。

改善加鋪層的結構，提高面層的變形能力，是首先考慮的防反措施之一。冬季低溫時，由于水泥板的收縮，在板的接縫處對加鋪層產生較大拉應力，從而導致面層開裂。這要求加鋪層應具有較好的低溫抗裂性。SBS改性瀝青SMA則是最佳選擇。

國內外的一些工程實踐表明，玻璃纖維格柵對防治反射裂縫有一定的效果。為了增強加鋪層防治反射裂縫的能力，在瀝青加鋪層底部，鋪設了玻璃纖維格柵。

考慮到后期使用，1號公路旅游車輛較多，交通流量急增，因此在水泥路面上增設了18cm水泥穩定碎石補強層，以改善加鋪層的應力分布。村莊段、集鎮段考慮到原周邊壞境配套銜接與排水問題，加鋪層方案如下：

4 舊水泥混凝土路面處治

4.1修補措施

眾多的改造工程經驗、教訓表明，舊水泥路面的處治往往影響工程成敗的關鍵，尤其是在傳荷能力較差的接縫處，板下脫空影響重大。1號公路改造工程對水泥路面的處治給予了高度重視，對水泥路面的各種破壞情況，采取了相應的修補方法，并采用單點彎沉、接縫兩側的彎沉差作為舊水泥路面修補的控制指標。

對于脫空板處理采用將舊板破碎，運走，清掃基層;用C15混凝土修復松散基層（如有松軟的素淤泥塊，還應挖坑切槽，直到堅實基層），基層表面要平整，要具有一定的橫坡坡度，然后重新澆筑C30混凝土。

對于有貫穿全板的縱、橫、斜向裂縫的板塊，也按脫空板的方式處理，即：破碎舊板→清運走碎塊→清掃基層→處理基層→澆C30混凝土新板→養生→開放臨時交通。

對于角隅斷裂、接縫碎裂處理辦法為：圍繞裂縫按一定長和寬用切割機切割成矩形，破碎清除碎塊，目測基層，若基層板體性差，則下挖基層，直至板體性好的層面。然后如脫空板方法一樣，澆筑新混凝土，與原有道面平齊。

原水泥混凝土板的接縫采用清縫機清縫，選用性能良好的密封材料機械嵌縫。

4.2彎沉指標控制

外多年來對舊水泥混凝土路面加鋪改造的經驗表明，對于防治反射裂縫的各種措施中，無論是加筋的還是應力消散類的，對于水平向位移有效，而對于豎向位移都收效甚微。本次改造提出以單點彎沉以及接縫兩側板塊的彎沉差控制水泥板塊的修復。

接縫兩側板塊的彎沉差，即在接縫區一側板塊上加載，接縫兩側彎沉的差值取正值。

對于相鄰兩板彎沉大于等于0.06mm的接縫，在接縫兩邊各50cm進行全深度切割，清除切割的舊板，目測基層，老基層板體性差，則下挖至板體性好的層面，用C15混凝土修復基層，然后澆筑C30混凝土與原有道面平齊。

單點實測彎沉值，即對板塊進行逐板地毯式彎沉測量，逐板把關控制進行修補。考慮到正常地段設有18cm厚的水泥穩定碎石層，其彎沉控制指標（0.01mm）為：

（1）實測彎沉值0≤Lr≤20之間，不予處理;

（2）實測彎沉值20

（3）實測彎沉值Lr>40，按脫空板處理，整板破碎，處理基層，再新澆混凝土板塊。

5 改性瀝青油氈的應用

在水泥路面修補工作完成，彎沉及彎沉差達到控制指標后，采用APP改性瀝青油氈對水泥路面的所有縱橫縫進行貼縫處理，油氈貼縫寬度為50cm。

應用改性瀝青油氈的目的，是為了能夠減少地表水通過舊水泥混凝土板接縫下滲入土基，及減少地下水通過舊水泥混凝土板接縫進入加鋪層、浸濕加鋪結構層材料、降低無機結合料處治的粒料層強度，從而達到延長加鋪層結構使用壽命的目的。同時改性瀝青油氈鋪設在舊水泥板與加鋪層之間，還能起到應力吸收夾層的作用，減小接縫區加鋪層中因兩側板塊垂直與水平的相對位移而產生的應力，延緩反射裂縫的產生與發展。

6 玻纖格柵的應用

玻璃纖維格柵是一種性能優良的新型土工基材，其主要成份屬硅酸鹽，是一種理化性能極其穩定的材料。它具有很高的耐熱性和優異的耐寒性、強度大、模量高、化學穩定性好、膨脹系數低等特點。國內外的許多研究表明，在瀝青路面中使用玻纖格柵，能夠起到減少車轍、推遲疲勞裂縫的產生及延緩反射裂縫發展的作用。

本工程在瀝青加鋪層應用玻璃纖維格柵，主要是利用其高抗拉強度、高彈性模量的特點。

玻璃纖維格柵在瀝青加鋪層中能起到加筋作用，提高瀝青面層的抗拉強度，從而防止或減少裂縫的產生。同時玻璃纖維格柵耐高溫穩定性好，攤鋪熱瀝青混凝土時不會產生變形，便于施工。本次選用玻纖格柵為GG2000I型，技術指標見表。為了方便施工采用全幅鋪設方式。

7 改性瀝青的應用

本次改造工程為了抑制或延緩加鋪層反射裂縫的出現，對面層瀝青的使用提出了特殊要求，既要有較好的高溫穩定性，又要有較好的低溫抗裂性，同時考慮到工程經濟性，僅在上面層使用改性瀝青。改性瀝青的種類繁多，大量的試驗表明SBS對瀝青的高、低溫性能均有明顯的改善，SBS改性瀝青已成為國際上最有前景的改性瀝青。

因此本工程選用SBS改性瀝青，其中一半采用進口成品改性瀝青，一半采用現場加工的SBS改性瀝青。

現場加工改性瀝青在拌合廠生產，邊產邊用。研究表明，SBS含量達到3%時，才會對瀝青產生明顯的改性作用。SBS用量視實際情況和要求而定，一般為3%～?6%。分別取3%、4%、5%、6%四種SBS含量進行改性試驗，結合本工程的特點和改性試驗情況，SBS含量選用4.5%。

試驗表明，瀝青改性后針入度指數PI變大，表明溫度敏感性降低;軟化點升高、60℃粘度增大，表明高溫性能變好;低溫延度的顯著增大，說明瀝青的低溫抗裂性能得到改善。試驗數據表明現場加工的改性瀝青已達到或超過進口的改性瀝青性能。

8 SMA的應用

因1號公路有些地處天目湖、社渚礦產比較豐富區域，考慮到加鋪層受力狀況復雜，既要密實防水，又要具有較好的抗裂、抗滑性能。普通瀝青混合料很難同時滿足這些要求，因此決定上面層采用SMA結構。SMA用做上面層能減少和延緩病害的產生，延長路面使用壽命。改性瀝青則使SMA如虎添翼，各項性能顯著提高，對江蘇高溫、多雨地區尤其適用，是水泥路面瀝青加鋪層的理想選擇。為了進一步增強面層的抗裂性能，適當增大了瀝青用量，改性瀝青SMA的油石比為6.5%。

9 路面使用現狀

路面改造后，使用期間，每季度進行觀測一次。各路段通車至今，經過近兩年的運營，均完好如初，至今沒有反射裂縫出現;各路段路面未出現損壞現象;SMA路面構造深度較大，表現出優良的抗滑性能，行車舒適性極佳。

10 結論

10.1通過對原路況的全面調查和客觀評價，對舊水泥混凝土路面出現不同破壞情況，提出了對應的修補措施，并采用彎沉及彎沉差作為舊水泥路面修復水平的控制指標。工后觀測表明，舊水泥路面得到了較好的處治，修補措施是可行的、有效的。

10.2通過對加鋪層進行了詳細的力學分析與評價。1號公路建設以來，各加鋪方案歷經冬季低溫、春季多雨、夏季高溫的考驗，至今表現良好。

10.3成功地探索了對普通瀝青進行現場改性的生產及應用。通過試驗研究，確定了基質瀝青的標號、改性劑的品種和用量，試驗表明現場加工的SBS改性瀝青達到了進口改性瀝青的品質。

10.4在借鑒國內外經驗的基礎上，并結合1號公路改造工程的特點，進行了SMA應用研究，成功地將改性瀝青SMA與普通瀝青SMA應用到改造工程中，解決了一些施工工藝難題。

10.5對舊水泥路面的加鋪改造，從調查、評價、方案設計、新材料的應用及施工工藝，提供了一整套方法。并根據研究需要，并對各方案進行了經濟分析和定期檢測。每段、每板塊均收集了大量的數據，為以后的研究提供了寶貴的資料。

本課題結合工程改造實例，依照科研應用于生產、服務于生產的原則，通過以上研究，推進SMA、改性瀝青、格柵等新技術、新材料在道路工程中的應用，也為以后舊水泥混凝土路面的加鋪改造收集資料、積累數據，逐步完善了舊水泥混凝土路面的改造方案實施。

參考文獻：

[1]公路水泥砼路面施工技術規范（JTG F30-2018）

[2]公路工程技術標準（JTG B01-2014）

[3]公路路基施工技術規范（JTG/T 3610-2019）

[4]公路瀝青路面設計規范（JTG D50-2017）

[5]公路瀝青路面施工設計規范（JTG F40-2004）

（作者單位：溧陽市交通工程咨詢監理有限公司）