摘 要:自改革開放以來,我國經濟迅速騰飛,公路建設事業也得到了極大的發展,但是在公路項目大量投入使用當中,也面臨著越來越多的新問題,比如說,早期修建的水泥混凝土路面病害問題接踵而至,許多公路路面都處在養護維修狀態,若無法改善舊水泥混凝土路面行車舒適性問題,將嚴重影響行車安全。為此,本文提出了加鋪瀝青路面的養護措施。基于此,開展白加黑路面養護施工技術研究具有重要意義。
關鍵詞:白加黑;路面養護;瀝青路面
中圖分類號:U416? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號:2096-6903(2022)01-0028-03
1 舊水泥混凝土路面常見方法
在我國路面大修養護當中,水泥混凝土加鋪瀝青混凝土路面是最常見的方法,其中白加黑路面有2種,其一,舊板破碎后,加鋪瀝青混凝土路面。是指舊板破碎之后,促使舊混凝土成為粒徑均勻的粒料基層,整體上路面可以成為一個柔性體。也就是說,基層破壞之后,通過加鋪過渡基層,可以達到抗反射裂縫和提升承載能力的作用。其二,加鋪舊板后,加鋪瀝青混凝土。是指加固舊板之后,加鋪瀝青混凝土,通過這種加鋪方法,能夠將舊板的整體作用充分發揮出來,達到一個底部穩固的效果。雖然說該加鋪方法費用較高,但總體而言,病害少,耐久性好。目前來講,在白加黑路面當中,最常見的問題在于加鋪層厚度方面,比如,厚度不夠,極易出現裂縫、錯臺、脫空等問題,或者裂縫部位產生反射裂縫,進而影響加鋪效果和使用壽命[1-2]。為了避免上述問題,減少和抑制反射裂縫發生,業內提出了許多解決方案,具體如下:
1.1 改善瀝青加鋪層性能方案
在改善加鋪層性能方面,要求重視加鋪層抗拉、抗變形能力,最常見的方式有三種。第一,重視瀝青混合料的級配,瀝青應選擇那些性能、品質好的材料。第二,改善混合料的性能,根據配比設計,添加適量纖維和高粘彈材料。第三,注重面層厚度問題,保證面層厚度滿足設計要求。在改善瀝青加鋪層性能方面,可以采用鋼筋網瀝青混凝土加鋪方法,促使路面形成一個整體的抗拉面層,以此有效抑制溫度應力所形成的變形和裂縫問題。但是這種方法會受到高溫因素的影響,在高溫作用下,鋼筋網和瀝青混凝土的粘結力會受到很大程度的不利影響,由于鋼筋吸熱的原因,會出現瀝青熱軟、局部受拉等情況,一旦加鋪層厚度不足,勢必會出現新的裂縫,影響加鋪效果。
1.2 中間夾層方案
為了有效阻止水泥混凝土路面和瀝青路面之間產生反射裂縫,可以采用中間夾層方案,即將抗拉夾層合理布設在基層和加鋪層中間,通過中間夾層的設置,可以有效控制水泥混凝土板接縫變化,及相近板塊之間的豎向位移,目前,在中間夾層當中,常見的材料很多,比如土工格柵、土工布等。比如說,采用中間夾層采用SAMI,其主要施工作業流程:首先,施工時,需對舊水泥混凝土路面板進行加固處理;其次,均勻噴灑適量的瀝青材料、夾層石料。通過這種施工方法,可以有效抑制和控制反射裂縫,尤其是對于相對豎向位移在0.06 mm以內的瀝青加鋪層當中,基本上不會出現反射裂縫。或者說,在舊水泥混凝土板開裂位置鋪設土工織物,隨后加鋪厚度適宜的瀝青面層,同樣可以起到防止裂縫出現。
1.3 增設補強層方案
增設補強層是指將補強層鋪設到舊水泥混凝土路面上,隨后加鋪瀝青面層,通過這種方法,同樣可以起到抑制或減少反射裂縫出現的概率。一般來講,在重交通的一級以下公路當中,采用這種方法效果良好,可以在舊水泥混凝土路面沖擊、破碎后,鋪設上半剛性水穩補強層,隨后在鋪設一定厚度的瀝青面層。但通行路段交通量過大的情況下,采用這種方法效果會大打折扣,極易出現半剛性基層病害[3-4]。
2 工程概況
某公路工程原路面為水泥混凝土路面,屬于雙向兩車道,隨著經濟的迅速發展,沿線交通量日益增加,為了滿足人們出行和車輛通行需求,決定將路面拓寬為雙向四車道。在本路段由于通車運營時間較長,路面損壞嚴重,路況不佳,為此決定進行白加黑路面養護改造施工。
3 路況調查分析
在整個公路系統當中,路面結構極為關鍵,車輛荷載、自然環境等因素對路面質量和使用性能影響較大。當一條公路通車運營之后,在車輛反復碾壓作用下,路面結構層內部會出現不同程度的拉應力、剪應力和壓應力。同時,在車輛的沖擊作用下,將會進一步擴大上述各種力,隨著使用時間的增加和車輛荷載的長期作用,這種作用將持續不斷作用到路面,并呈逐步加重趨勢。加上雨水、陽光等自然因素的影響,路面結構的耐久性也會備受影響,道路結構衰變問題加劇,從而對公路原有設計水平造成不利影響,影響路面使用功能和行車舒適性、安全性。為了保障行車安全,需要及時采取措施進行路面養護和維修。在路面養護改造前,需要詳細調查路面損壞情況和結構狀況,做出正確的評價,這也是確保路面施工質量的重要措施。在本工程養護改造當中,通過人工徒步記錄和儀器量測等方式,對路面損壞狀況進行了調查[5]。根據調查與統計結果分析,本路段水泥混凝土路面損壞情況如下:
在路面損壞總數當中,左幅路面表面裂縫較多,占總數的57%,主要病害包括:露骨、磨損、網裂等,表明此路段路面質量較差,也說明了在車輛長期碾壓作用下,路面損壞較為嚴重,對路面磨損影響較大。在損壞總數當中,還存在斷裂板情況,此類病害主要為交叉裂縫、縱橫裂縫,究其原因在于水泥混凝土路面結構層承載力已無法達到現階段交通量需求,且混凝土強度、厚度均不能滿足現行要求。316D7E93-81C4-40C1-B425-55A0C7F2527D
在確定白加黑養護改造方案前,必須對舊水泥路面進行科學而又全面細致的檢測和分析。針對本路段路況情況,為了保證選擇的施工方案合理、有效,需要提前進行各項技術性能檢測,按照路面平整度人工評定標準相關規定進行5個技術等級劃分,比如,第一,當技術等級為“優”時,RQI≥90,三米直尺≤10,此時路面無顛簸,行車平穩;第二,當技術等級為“良”時,80≤RQI<90,10<三米直尺≤12,此時,路面顛簸較為輕微,行車基本上屬于平穩狀態;第三,當技術等級為“中”時,70≤RQI<80,12<三米直尺≤15,此時,路面顛簸較為明顯,行車平穩狀態不太好;第四,當技術等級為“次”時,60≤RQI<70,15<三米直尺≤18,此時,路面顛簸較為嚴重,行車平穩性很差;第五,當技術等級為“差”時,RQI<60,三米直尺>18,此時路面顛簸極其嚴重,行車嚴重不平穩。
根據檢測結果,本路段路面行駛質量RQI的平均值為76.3,評價等級“中”,其中左幅RQI為77.8,評價等級“中”;右邊幅RQI為76.9,評價等級“中”,因此,需要做好路面養護維修工作。
結合檢測報告,可以看出本路段基本上的病害主要為反射裂縫。根據定義,反射裂縫分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫兩種類型。非荷載型裂縫主要是溫度型反射裂縫,它是由溫度變化引起的反射裂縫;荷載型裂縫是由車輛荷載引起的裂縫。現場的裂縫主要為橫向裂縫,且分布較為規律,可認為是非荷載型反射裂縫[6]。
4 白加黑養護改造方案
從目前的實際情況來看,水泥路面的翻修改造正在全國各地大范圍的開展。各地都進行了不同程度的改造工程,各種工藝、方法都有試用,但始終沒有找到一個常規的、理想的施工方案。若不去處理路基,只處理病害,然后直接加鋪瀝青面層,難免會產生問題。本項目前期就是一個很好的事例,瀝青面層鋪好沒過多久就產生了反射裂縫。如果對混凝土面板打碎搬走,按標準重建基礎,無異于修兩條路,成本抬高,難以接受。現階段主要的改造方案為破碎方案,按照破壞特性的不同分為3種:打裂壓穩、破碎壓穩、碎石化。三者的目的都是通過將整塊的混凝土板進行縮小,但是縮小的尺寸不同。
通過前期的調查與溝通,并與建設單位實地考察了這些公路實際狀況,并與當地養護單位進行溝通,認為采用微裂處理后,再加鋪瀝青面層方案可行。通過實際案例以及我單位設計人員的工作經驗,針對本項目,擬采用破碎方案中的打裂壓穩的形式進行設計。
微裂均質化再生技術是打裂壓穩技術的一種“升級版”,該技術采用專用設備先將水泥混凝土路面開出微小裂縫以縮小原路面再生范圍,從而使得原混凝土路面內部開出的微小裂縫在各個方向均勻排布;破損嚴重的路段可采用聚合物進行注漿加固。這既可減少脹縮和翹曲變形,也可控制原路面強度不均造成的沉降差,防止反射裂縫進一步擴展,在充分利用原路面承載能力的基礎上,減少加鋪層厚度,不僅延長了道路使用壽命,并具有良好的經濟性。本項目在采用微裂均質化處治再生技術滿足質量要求后加鋪兩層瀝青混合料:上面層為4 cm AC-13,下面層為5 cm AC-20。
5 白加黑路面養護施工流程
5.1 準備工作
對原水泥混凝土路面存在的病害在調查后進行評價,并根據病害的類型劃分不同處治方案的路段。根據不同的路況選用對應的微裂工藝參數進行全方位處理,參考試驗段的裂縫寬度等參數確定合適的工藝參數。
5.2 舊水泥混凝土路面板破碎
(1)原路面較完整的路段。根據實際情況,確定夯擊次序,可按照由混凝土板中間開始,再從板邊夯擊。每塊板的邊角與縱向、橫向切縫及施工縫均應夯實。
對于機動車道外側的面板,硬路肩若挖除則在中線向兩側方向路肩50 cm內不得夯擊,若未挖除路肩部分則可采用滿夯進行微裂處治。機動車道部分面板直接采用滿夯進行微裂處治。
(2)原路面破碎較嚴重的路段。對于唧泥、裂縫、錯臺、破碎板等病害較為嚴重的路段,病害越嚴重則破碎的板塊劃分應越小,使得板塊整體保持穩定狀態。
(3)限制區段處理。在道路兩側的村莊、集市,當距離建筑物、構筑物較近時,應將擊實錘高度控制在10~20 cm,采用低幅高頻進行處理,直至達到微裂狀態。橋梁、涵洞紅線范圍以外5 m嚴禁夯擊。
(4)通車碾壓施工。舊路面板塊夯擊、處理后,將板面清掃干凈后再開放交通至碾壓穩定。
5.3 地聚合物注漿加固處治
(1)破碎后路面承載能力檢測。試驗段進行微裂均質化處治后采用落錘式彎沉儀進行檢測,以確定本項目要求的彎沉值。根據雷達檢測圖確定承載力薄弱的位置,適時結合有損檢測方式檢查出承載力不足的具體原因。微裂均質化處治后彎沉不滿足設計要求的部位可采用地聚合物注漿加固方式進行均質化處治,以使微裂的板塊強度均衡。
(2)地聚合物注漿加固處治。根據試驗段的彎沉檢測結果與病害形式分析,檢測彎沉值>0.35 mm的部位存在板底脫空、破碎等病害,對此類部位采用地聚合物注漿加固處治,步驟如下:
標記與鉆孔:根據檢測出的承載力薄弱的位置標注現場注漿的位置,采用梅花樁形式進行布孔,開出2 cm× 50 cm的鉆孔。
注漿:注漿壓力控制在1.5 MPa以內,并保證鉆孔內漿液灌滿,若相鄰鉆孔出現冒漿則應暫停注漿。
封孔:注漿完畢后采用木塞進行封堵,并將鉆孔周邊的漿液清理干凈。
開放交通:封孔完畢后再次對路面殘留的漿液進行清理,清理后可開放交通。
5.4 路表缺陷修復
地聚合物注漿加固后,對原水泥混凝土路面裂縫寬度較大或坑槽范圍較大的缺陷部位,應采用摻速凝劑的混凝土進行裂縫的修補。
5.5 舊水泥混凝土路面加鋪層鋪筑316D7E93-81C4-40C1-B425-55A0C7F2527D
本項目在采用微裂均質化處治再生技術滿足質量要求后,采用落錘式彎沉儀進行檢測,以此計算對應的等效回彈模量,根據彈性層狀理論確定加鋪層厚度,上面層為4 cm AC-13,下面層為5 cm AC-20。
5.6 處治效果評價
對本項目微裂均質化處治后的動態彎沉進行檢測,結果如下:處治前,彎沉值檢測平均值為15.6(0.01 mm),破碎后平均值為20.2(0.01 mm),加固后平均值為12.6(0.01 mm),相比規定值,破碎加固后可滿足規定要求。
6 結語
綜上所述,隨著交通運輸量的不斷增長,超載重載問題愈加嚴重,進一步加劇了路面損壞的程度,嚴重影響了車輛行駛的舒適性和安全性。白加黑路面是水泥混凝土路面養護維修的主要方式之一,是指將瀝青面層加鋪到水泥混凝土路面之上,從而改善路面使用性能,延長工程使用壽命。通過白加黑施工技術,可以達到良好的施工效果,有效抑制反射裂縫。
參考文獻
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Analysis of Construction Technology for White Plus Black Pavement Maintenance
LAN feng
(Highway Development Center, Wolong District, Nanyang City, Nanyang? Henan? 473000)
Abstract: Since the reform and opening up, my country's economy has taken off rapidly, and highway construction has also been greatly developed. However, in the large number of highway projects put into use, it is also facing more and more new problems, such as the early construction of cement The problems of concrete pavement diseases have followed one after another. Many road pavements are in a state of maintenance. If the driving comfort of the old cement concrete pavement cannot be improved, driving safety will be seriously affected. For this reason, the maintenance measures for adding asphalt pavement are proposed. Based on this, it is of great significance to carry out research on the construction technology of white and black pavement maintenance.
Keywords: white and black; pavement maintenance; asphalt pavement
收稿日期:2021-11-30
作者簡介:蘭峰(1980—),男,河南南陽人,本科,工程師,研究方向:公路養護。316D7E93-81C4-40C1-B425-55A0C7F2527D