淺談“白改黑”路面改造技術的應用

蔡志鵬

（中經建研設計有限公司，海南 海口 570000）

0 引言

近年來，采用公路運輸的頻次倍增，公路承載壓力大，再加上自然災害、氣候變化等影響，早年修建的舊水泥混凝土路面結構承載能力已經顯得尤為不足，在軸載反復作用下產生了多種病害現象；因此而造成行車舒適性差、車速難以提高等影響居民生活和經濟發展的問題。在最近幾年的公路改建和拓寬改造中，為了避免資源浪費，節省造價，許多城市和地區有效地利用舊水泥混凝土路面，在其上加鋪瀝青混凝土，改善行車條件，增加道路美觀，減少養護費用。G355線作為福建省新規劃的國省干線，其混凝土路面采用了“白改黑”路面改造技術。本文結合G355線南安詩山K222+917～K226+417路段路面重鋪工程路面改造項目，對“白改黑”路面改造技術細節進行介紹和分析。

1 混凝土路面存在的問題及改造前的處理

之所以對舊道路進行改造，是由于舊路面已產生多種病害現象，影響道路使用功能。而改造之前我們還需對病害現象產生的原因進行分析，進而對病害采取處理措施，然后才能加鋪瀝青混凝土。若病害現象未處理妥當，則極易擴展到加鋪的瀝青層面上來，則改造工程效果會大打折扣。

1.1 舊混凝土路面的病害類型

舊路面病害現象主要體現為四類：面層斷裂類、面層豎向位移類、面層接縫類以及面層表層類。應按現行《公路水泥混凝土路面施工技術規范》及《公路水泥混凝土路面養護技術規范》要求對舊路面病害進行綜合處治。

1.2 混凝土路面病害現象產生的原因

通過對現狀路面的調查和分析，本項目水泥混凝土路面病害的原因主要有以下幾方面：

（1）路面的自然老化。本項目建成通車以來，隨著經濟的發展，交通的增大特別是超載車輛，水泥混凝土路面在使用多年后路面存在病害、局部路段出現破損也屬正常。

（2）對水泥混凝土路面的養護不夠重視。未能及時清除接縫中夾雜的砂石，以致路面板啃邊、拱起；接縫填縫料老化、缺失，接縫空隙大，造成雨水滲入路面基層，加速路面病害的發展。

（3）南安屬南亞熱帶海洋性季風氣候（見圖1），年降水量1650mm，年平均相對濕度為78%～80%。臺風危害頻繁，據統計資料每年登陸臺風平均5次，臺風同時發生暴雨與洪澇災害。在滲入水和荷載的共同作用下，基層易產生沖刷、板底脫空和錯臺等病害，導致路面不平整，并加速和加劇面層板的斷裂。

圖1 項目所在地地理環境及風貌

1.3 混凝土路面病害處理

舊混凝土路面加鋪的瀝青混凝土常出現反射裂縫，進而導致瀝青表層的裂縫和剝落，瀝青表面雨水滲透，再次造成路面病害和影響道路使用性能。為此，必須加強混凝土路面病害處理質量的控制，避免病害現象處理不到位，效果不理想等問題。G355線南安詩山段采用的是“發現病害、全板破除”一次處理到位的原則。此方法會增加工程成本，并且在道路交通量繁重的情況下，實施起來難度較大。綜合考慮經濟、交通、質量等多種因素，我們可以“對癥下藥”，可以減少成本，同時也能夠達到較為理想的質量及效果。

2 路基路面設計

2.1 路基設計

道路路基是位于道路路面之下用于承擔從路面傳達的重量并將其重量均勻地分散到更下面的結構中的一個道路構造。考慮到它所承擔的職能，我們在對道路路基設計時首先要考慮到不同層次用料問題。一般來說，在有兩層路基的道路中，上層路基必須使用強度較高的材料，下層可以用一些廉價的材料。

在路基設計中，排水設計對路基路面穩定性起到關鍵作用。河流一般分為地表徑流，地下徑流（包括地下水），所以路基排水設計中就要排地表水和排地下水及地下徑流雙管齊下，各自采用不同的辦法，以期達到最好的效果。用于排地下水的排水設計主要有兩種辦法：其一是在地下水和道路路基之間設置隔離層，使得地下的水不能浸透到路基中，以減少對路基的侵蝕；其二是增加路基的高度，使得路基不能與地下水有更為直接的接觸。無論用哪一種辦法，都要在路基底部摻加石灰等透水性材料，以更好地防水排水。用于排地表水的排水措施主要有兩個方面：首先是在路基和地表直接設置隔離，使得路面上的水不能滲透到路基中，這個可以通過溝槽設計、邊坡設計或者用瀝青對路基表面加以密封的處理手段等來實現；其次是將已經進入路基中的水排出，這個就可以采用設置泄水孔、排水管等方式來實現。

2.2 路面結構設計與驗算

路面設計還要考慮道路的社會性。作為一種常用的基礎設施，道路廣泛存在于村莊、田野和城市中，村莊與不同社會環境中的路面要用不同的思路來設計，舉例來講，如果一條道路布局在一個療養院旁、城鎮過街中，那么路面的設計還要承擔減少噪音的功能，這個時候使用瀝青路面更為合適。

G355線南安詩山段現有的路基寬度22.5m～24.0m不等，路面寬度14m，斷面型式∶2×7.0m（行車道）+2×4.5～5m（土路肩），舊路設計標準為公路二級，設計速度40km/h。2020年省公路中心路況檢測全線的路面使用性能指數(PQI)為77.81。

路面設計以中華人民共和國行業標準《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50—2017）為依據，本項目為二級公路，目標可靠度為85%，目標可靠指標為1.04，路面結構設計使用年限12年，采用軸重為100kN的單軸-雙輪組荷載為設計軸載。

根據交通量調查數據（見表1），本項目2020年汽車交通量自然數為20025（輛/日），初始年大型客車和貨車雙向年平均日交通量分別為2244（輛/日）。交通量年平均增長率6.5%。

表1 G355線某觀測站交通量

設計使用年限內設計車道累計大型客車和貨車交通量（輛）5084928；路面設計交通荷載等級為中等交通荷載等級；當驗算瀝青混合料層疲勞開裂時：設計使用年限內設計車道上的當量設計軸載累計作用次數為10545750軸次；當驗算路基頂面豎向壓應變時：設計使用年限內設計車道上的當量設計軸載累計作用次數為17259540軸次。

舊混凝土路面整治補強后加鋪瀝青路面，路面結構的層數：2；設計軸載：100kN；路面設計層層位：2；設計層起始厚度：70 mm；加鋪層最下層位：2；瀝青混合料層永久變形等效溫度TPEF=26.8℃；瀝青混合料層永久變形量驗算具體結果見表2。

表2 瀝青混合料層永久變形量驗算

通車至首次針對車轍維修的期限內設計車道上的當量設計軸載累計作用次數NZB3=10545750軸次。

通過公路路面設計程序系統（HPDS2017）對設計層厚度進行計算以及設計工程師對路面厚度進一步的修改，最后得到路面結構設計結果如下∶

（1）細粒式瀝青混凝土：50 mm；

（2）中粒式瀝青混凝土：70 mm；

（3）舊混凝土路面整治補強。

計算設計路面結構的驗收彎沉值：

路表驗收彎沉值L A=19.8(0.01mm)

L0(原路路基頂面的回彈彎沉計算值），即路床頂面實測彎沉值參照《公路基層施工技術規范》P92公式，季節影響因素系數K1取1.1，原路路基回彈模量E0=600MPa，計算得出彎沉值為21.09（單位0.01mm）。

3 瀝青層加鋪

行車道瀝青加鋪層施工前應按設計要求先對舊混凝土路面結構層進行整治補強和表面銑刨拉毛處理，清除浮灰和浮漿，盡量使基面集料顆粒能部分外露，并確保基面的粗糙、干燥，除去過高的突出部位，并清掃干凈。水泥混凝土表面洗刨拉毛清洗完后，即可進行粘層油噴灑、土工布鋪設以及瀝青層攤鋪施工。

3.1 噴灑粘層油及鋪設玻纖布

粘層油的主要作用是使上下兩層更好地粘結，成為一個受力的整體。

（1）噴灑方法：混凝土基層處理完畢并全部清掃干凈后，粘層油噴灑乳液中的純瀝青量應＞0.3kg/m2，SBS改性乳化瀝青噴灑量≮0.4 kg/m2，具體噴灑量應該經過試灑后確定。噴灑的粘層油必須均勻霧狀，在路面全寬度內均勻分布成一薄層，不得有灑花漏空或者條狀，也不得有堆積。噴灑不足的要補灑，噴灑過量的應刮除。噴灑粘層油后嚴禁運料車輛和行人通過。嚴格掌握“噴薄了不行、噴厚了也不行、個別地方沒噴到更不行”的原則。

（2）注意事項：舊路面保持平整、干燥、整潔，確保沒有油污、塵土和雜物；為保證粘層油噴灑均勻，有條件的情況下可采用瀝青灑布機噴灑；噴灑粘層油時，應注意對道路附屬構筑物采取遮蓋保護措施，避免污染；玻纖布鋪設不得有無粘結的搭接。

3.2 瀝青混凝土攤鋪

（1）鋪筑瀝青混合料時，通常宜采用兩臺或更多臺數的攤鋪機前后錯開10m～20m成梯隊方式同步攤鋪，兩幅之間應有30mm～60mm左右寬度的搭接，并躲開車道輪跡帶，上、下層的搭接位置宜錯開200mm以上。

（2）攤鋪必須均勻、緩慢、連續不間斷地進行。

（3）根據拌和機拌和能力、施工機械配套情況及攤鋪層厚度、寬度等確定攤鋪速度，宜控制在1.0m/min～3.0m/min左右，保證攤鋪機緩慢、均勻、連續不斷地攤鋪。

（4）攤鋪過程中，不得出現停機待料或者隨意更換攤鋪速度。攤鋪機應對瀝青混合料進行較好初步振實。

（5）攤鋪溫度與松鋪厚度緊跟攤鋪機測量，并予以記錄，攤鋪后瀝青混合料溫度控制宜在155℃以上，松鋪系數經試鋪確定。

（6）攤鋪前攤鋪機應預熱0.5h～1h，熨平板加熱溫度應在100℃以上。攤鋪過程中要派人在攤鋪機后巡查，如果有離析等異常現象要及時分析原因，采取措施予以處理，或暫停施工，重新進行工藝試驗。

（7）粘層如有損壞，必須在損壞部位進行人工補灑后方可施工。（8）當路面溫度低于5℃、氣溫低于10℃或雨天時，禁止攤鋪。

（9）舊路面可能已產生不均勻沉降，按照設計要求，局部位置會存在縱向或橫向的調坡，瀝青的加鋪層厚度也不盡相同。當加鋪瀝青層時調坡厚度與設計加鋪厚度差（加鋪厚度差）≤3cm時，可與底層瀝青同步攤鋪；當加鋪厚度差＞3cm時，應在該處設置調平層，以保證瀝青層壓實度；噴灑粘層油及隨后的攤鋪瀝青混凝土面層等工序要保持連續性，施工過程中應以“避免縱向接縫、減少橫向接縫”為原則。

4 舊混凝土路面加鋪瀝青結構層厚度要求

加鋪瀝青混凝土面層，是在舊水泥混凝土面板上鋪筑粒料或半剛性基層后再加鋪瀝青混合料面層，或者直接在舊水泥混凝土面板上加鋪瀝青混合料結構層，所謂“白改黑”。由于舊水泥混凝土路面提供了較穩定、堅實的基層，瀝青混凝土路面提供了一個抗滑性能以及平整度好、維護簡單的面層，因此，加鋪瀝青層后，不僅提高了路面的承載能力，延長了路面的使用壽命，而且消除了原有接縫的不利影響，改善了使用功能，提高了路面服務水平。瀝青混凝土加鋪層厚度由項目路段車輛交通量荷載和舊水泥混凝土路面狀況兩個因素控制。舊路改造一般采用兩層密實型瀝青混凝土結構，瀝青混凝土面層的最小厚度為10cm～12cm比較理想，下面層為最小厚度7㎝的瀝青混凝土整平層，上面層為5cm的抗滑表層，實現與其他瀝青路面一樣，具有良好的平整度、構造深度和密實度等。

G355線南安詩山K222+917～K226+417路段路面重鋪工程采用的加鋪結構層形式為：5cm厚AC-13C細粒式瀝青混凝土+7cm厚AC-20C中粒式瀝青混凝土。

5 結束語

經濟的快速發展，帶來了人們對公路質量要求的提高。建設安全性更好，穩定性更強，壽命更長的公路已經成為了當下公路設計和施工中努力的方向，所以舊混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層要更加符合實際，不斷創新，建造讓人們放心的公路。G355線南安詩山K222+917～K226+417路段路面重鋪工程的實踐，再次證明，相對于原先的混凝土路面，“白改黑”后的道路路面與輪胎之間附著力增強，車輛在處理緊急事件中制動性能大大提高，車輛行駛起來更加安全，更加平穩；車輛行駛過程中產生的噪音將大幅度下降，為降低城市噪音起到了重要作用；黑色瀝青路面吸塵性能較好，能有效吸收車輛行駛過程中的揚塵，從而能提高街道兩旁店鋪、居民住宅的空氣質量，提高美化城市環境的質量。