基于舊瀝青路面改造碾壓混凝土基層應用分析

鄭玉佩

佛山市公路勘察規劃設計所有限公司 廣東 佛山 528000

1 應用背景

現階段國省道干線及地方公路瀝青路面使用年限[1]日漸增長，甚至接近瀝青路面使用壽命，隨著交通荷載等級[2]日益增大，部分公路瀝青路面出現結構強度偏低現象，路面結構性破損的病害頻發，尋常的瀝青路面病害修復方式已經難以經濟、合理、可行地解決大面積路面病害修復和路面結構補強等問題。

目前，公路路面養護常用的基層補強方式有水泥混凝土基層補強、碾壓混凝土基層補強和水泥穩定粒料基層補強等三種方式，由于三種基層補強方式的整體性、結構承載力、施工工藝和造價存在較大的差異，如何根據工程實際需要，選擇出經濟上比較合理、技術上可行的基層補強方式尤為重要。

與水泥混凝土相比，碾壓混凝土是干硬性貧水泥混凝土，結構強度和承載力不低于水泥混凝土，可進行流水化大面積施工，造價較低；與水泥穩定粒料基層相比，碾壓混凝土基層作為路面結構主要承重層，整體性更好、結構承載力更高，補強效果更好，一般而言造價稍高。

因此，舊瀝青路面改造補強中較多的采用全斷面加鋪碾壓混凝土基層的補強方式，經濟上比較合理、技術上可行，能較好地解決路面病害修復及路面結構強度補強的問題。

2 應用設計方案

根據現狀公路概況，如瀝青路面病害情況、路面結構強度薄弱情況和交通量分析，舊瀝青路面改造補強應從路面病害修復和路面結構補強等兩方面進行。

2.1 路面病害修復

舊瀝青路面加鋪補強結構前，應徹底處理路面病害[3]。只有徹底處理舊路面病害，才能保證加鋪路面補強結構，能改造路面在滿足現狀交通荷載等級的前提下良好的運營。

1）銑刨重鋪：一般龜裂和坑槽病害宜采用銑刨重鋪方式，徹底處理破損的瀝青面層；車轍病害宜采用銑刨重鋪方式，處理至瀝青中面層或下面層。重鋪的面層結構按現狀結構層恢復。

2）封縫處理：裂縫寬度3mm以內，宜采用清灌縫的方法；裂縫寬度大于3mm宜采用裂縫兩側壓漿、清灌縫及貼抗裂貼的處理方式。嚴重裂縫一般是由基層的剛性開裂或者結構強度不足基層底部局部松散向上引起的結構層開裂，采用壓漿的方式，能有效的填充基層底面局部松散部位，結合清灌縫和貼抗裂貼使用，按照以往的工程經驗，處理效果比較理想。

3）挖補措施：對嚴重龜裂、翻漿等基層結構破損病害，宜采用挖補方式處理破損基層結構。

2.2 路面結構補強——碾壓混凝土基層應用

舊瀝青路面結構強度滿足原設計規范和原設計交通荷載等級要求，結構強度普遍較高，但隨著交通荷載等級增大，部分公路瀝青路面仍出現結構層偏弱現象。

瀝青路面補強結構設計應滿足現行《公路瀝青路面設計規范》相關要求，結合舊路面結構薄弱程度，計算并預測現階段和未來交通量及其等級[4]，進行路面結構補強方案設計。

總體設計步驟：收集現狀瀝青路面的結構層資料和現狀交通量數據，結合現行《公路瀝青路面設計規范》，通過計算確定結構層的薄弱程度和交通荷載等級，以確定加鋪結構瀝青面層和基層層數，完善路面結構補強方案。

根據計算現狀公路的交通荷載等級、路面結構薄弱程度，舊瀝青路面碾壓混凝土基層補強方案[5]可參照表1執行：

表1 推薦的舊瀝青路面結構補強方案

注：方案一面層數選取：重交通荷載等級國省道干線不少于3層，中交通荷載等級國省道干線不少于2層，縣鄉道不少于2層；方案一碾壓混凝土基層28d彎拉強度選取：國省道干線不小于4.0MPa，縣鄉道不小于3.0MPa。

2.3 碾壓混凝土基層應用要點[6]

1）碾壓混凝土基層強度確定：采用28d彎拉強度作為碾壓混凝土基層試驗配合比設計指標，考慮到施工控制的方便性和及時性，采用7d抗壓強度作為施工過程質量檢驗控制指標，28d彎拉強度用于工程驗收評定；碾壓混凝土彎拉強度、抗壓強度試件按壓實度97%成型，誤差應在1%以內。

2）碾壓混凝土改進VC值按規范要求進行控制，攪拌機出口改進VC值宜5-10s，碾壓時改進VC值宜控制在20-30s。碾壓混凝土基層的水泥用量為220-260kg/m3，最小水泥用量不小于200kg/m3。

3）不摻用粉煤灰時，為防止碾壓混凝土基層開裂，宜使用強度等級較低的水泥，如普通硅酸鹽水泥或復合硅酸鹽水泥。水泥的初凝時間4h以上，終凝時間6h以上且不超過10h，快硬水泥、早強水泥以及已受潮的水泥不得使用。

4）粗集料公稱最大粒徑不應超過31.5mm，對所采用的碎石應預先篩分成3個不同粒級，配合使用；細集料應采用河砂，河沙應采用中砂，河砂的比例為15%-30%。

5）配合比設計：碾壓混凝土基層采用正交試驗進行配合比設計，在保證設計彎拉強度的基礎上嚴格控制水泥劑量及水灰比，確保改進VC值滿足設計要求，保證滿足工作性及施工和易性的要求，采用最大理論濕密度進行控制。配合比重量允許誤差不大于：水泥±1%，粗、細集料±3%，水±1%。

6）碾壓混凝土拌和應采用間歇強制式攪拌機，最短純拌和時間應比普通混凝土延長15-20s，全部原材料到齊后最短純拌和時問不宜短于45s。根據實際施工條件的需要，適當選用外加劑，以保證路面碾壓混凝土的和易性。

7）碾壓混凝土拌合物的攤鋪是非常關鍵的工序，也是碾壓混凝土施工難度最大的工序，攤鋪工序控制的重點是預壓實度和平整度的控制。碾壓混凝土未凝固前不同于普通混凝土，凝固后與常規混凝土的性能很相近，攤鋪機不能選用水泥混凝土攤鋪機，應選用帶有強力熨平板的高密度瀝青混凝土攤鋪機，攤鋪機應具有均衡供料系統和自動找平裝置。

8）碾壓混凝土基層攤鋪寬度一般5-6m，最大不應超過8m。攤鋪機的攤鋪速度一般控制在0.6m/min-1.0m/min范圍，攤鋪作業應均勻、連續，攤鋪過程中不得隨意變換速度或停頓。

9）碾壓混凝土路面的碾壓按初壓、復壓和終壓三個階段進行作業，初壓、復壓和終壓作業應密切銜接配合、一氣呵成；中間不應停頓、等候和拖延，不得互相干擾。壓實后表面應及時覆蓋，并灑水養生。

碾壓混凝土路面的初壓和復壓宜選自重10-12t，振動頻率40HZ以上，雙軸變速振動，碾壓輪直徑和寬度較大的振動壓路機。終壓宜選15-25t氣壓式輪胎壓路機，同時還需配備1-2t(1臺)小型振動壓路機，用于邊緣壓實。初壓速度為1-2km/h，復壓速度2-3km/h為，終壓速度2.5-3.5km/h為宜。碾壓長度一般以30-40m為宜。

10）養生是碾壓混凝土強度形成的必要工序，碾壓混凝土水分少，如果不能及時很好的進行養生，將會造成水分損失，嚴重影響碾壓混凝土的強度發展。碾壓混凝土成型后立即進行養生，養生采用灑水加覆蓋塑料薄膜的方式進行，為保證碾壓混凝土有充足的水分水化，特別重視前3d的養生效果，每天中午氣溫較高時定時向薄膜內補灌水分。養生期不得少于7d，養生期間完全封閉交通。

11）48小時內，當碾壓混凝土基層達到設計強度的25%-30%時鋸縫。當晝夜平均氣溫在15-25℃時，20 小時左右即可鋸縫。收縮縫間距一般不大于20m，縫深控制不宜小于板體厚的1/4，縫寬控制為3-5mm。

3 應用成果

3.1 應用成果（一）：國道G359線南海區簡村至高明大橋段路面改造工程

國道G359線南海區簡村至高明大橋段路面破損嚴重，現狀瀝青路面使用年限接近15年，老化現象普遍，同時出現較嚴重的路面病害，包括：龜裂，縱、橫向裂縫，坑槽，翻漿，車轍等病害。該路段病害情況嚴重，破損率較高，路面損壞狀況（PCI）為中（72.9）；經分析該路段交通荷載等級為重交通等級，驗算可知現狀路面結構強度偏弱；若采用常規瀝青路面病害修復方式處理病害后罩面瀝青面層，路面結構強度仍不滿足現行《公路瀝青路面設計規范》和重交通等級的要求，因此需要采用經濟上合理、技術上可行的基層補強方式。

根據現狀公路交通荷載等級、路面結構薄弱程度，路面結構補強方案見表2：

表2 路面結構補強方案

3.2 應用成果（二）：國道G324線佛山順德南海K576+023-K582+585段災毀恢復重建工程

國道G324線佛山順德南海K576+023-K582+585段路面破損嚴重，現狀瀝青路面使用年限接近15年，大部分出現了老化現象，部分路段出現龜裂，縱、橫向裂縫，坑槽，翻漿，車轍等病害。該路段病害情況嚴重，破損率高，路面損壞狀況（PCI）為中（70.3）；經分析該路段交通荷載等級為重交通等級，驗算可知現狀路面結構強度偏弱；若采用常規瀝青路面病害修復方式處理病害后罩面瀝青面層，路面結構強度仍不滿足現行《公路瀝青路面設計規范》和重交通等級的要求，因此需要采用經濟上合理、技術上可行的基層補強方式。

根據現狀公路交通荷載等級、路面結構薄弱程度，路面結構補強方案見表3：

表3 路面結構補強方案

3.3 應用效果分析

《國道G359線南海區簡村至高明大橋段路面改造工程》、《國道G324線佛山順德南海K576+023-K582+585段災毀恢復重建工程》按相應的路面結構補強方案設計施工，運營至今3年，通過對交工驗收、竣工驗收和運營期間路面狀況和交通量的調查和監測數據分析，改造后的路面運營狀況較好，未發現路面結構出現強度不足引起的病害，改造所采用的路面補強結構方案滿足現行《公路瀝青路面設計規范》和現階段交通荷載等級的需求，采用加鋪碾壓混凝土基層補強路面結構的方式技術上可行、經濟上合理。

由于佛山地區碾壓混凝土基層應用少，工程經驗積累不足，碾壓混凝土配套的拌合站、拌和設備、攤鋪機和碾壓機械等控制嚴格。施工初始階段，局部出現拌和、施工攤鋪方面施工工藝控制不良的現象，經過及時調整、糾正，較好的解決了以上施工問題，為后續碾壓混凝土基層施工積累了寶貴經驗。

4 結語

隨著現狀公路瀝青路面使用年限增長，交通荷載等級逐漸增大，部分公路瀝青路面出現結構強度偏低現象，路面結構性破損的病害頻發。舊瀝青路面結構補強及病害整治是當下及未來瀝青路面改造的趨勢，如何確定舊瀝青路面結構補強方案是改造的首要任務；而碾壓混凝土基層作為舊瀝青路面的補強結構層，在經濟上比較合理、技術上可行，施工工藝和強度上能滿足當下舊瀝青路面改造的需求。

現階段碾壓混凝土基層在舊瀝青路面結構補強或者改擴建中應用較少，工程經驗積累不足，然而碾壓混凝土基層相比較水泥混凝土基層和水泥穩定粒料基層優勢明顯，在保證經濟合理的前提下盡可能大的滿足路面結構強度需求，是比較經濟可行的基層方案選擇，應加大碾壓混凝土基層在瀝青路面上的應用。