市政道路復合式路面維修方案探討

陳 楷

(廣西交通設計集團有限公司,廣西 南寧 530029)

0 引言

20世紀末到21世紀初期,因水泥路面具有造價低、承載力強、使用壽命長等特點,且廣西盛產水泥,故廣西區內大部分市政道路采用水泥混凝土路面。

隨著我國綜合國力日益攀升,經濟水平不斷提高,廣西區內市政道路交通量和軸載驟增,而水泥路面行車舒適性低、噪音大的缺點逐漸顯露,病害不斷增多。為了維護城市形象和居民便利,以及更好地推進發展和生產,且有效地利用原有的水泥混凝土路面,減少浪費,南寧市開始對原水泥混凝土道路進行“白改黑”瀝青罩面處理,市內市政道路開始出現瀝青-混凝土復合式路面。該種形式的路面兼具水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面的特點,其中,水泥混凝土路面主要為承重層,瀝青混凝土路面主要為表面層。

目前,這些復合式路面開始出現不同程度的路面病害,但目前對市政道路復合式路面的維修并未有確切可行的規范要求,對市政道路復合式路面維修的方案研究較少且大多數以工程實例為基礎進行分析研究[1-3]。

因此,本文將結合南寧市軌道交通5號線沿線道路整治工程(邕賓立交—那洪收費站)南段(大學東路—那洪收費站),探討市政道路復合式路面的維修方案。

1 市政道路復合式路面簡介

1.1 維修工程介紹

軌道交通5號線沿線道路整治工程(邕賓立交—那洪收費站)南段(大學東路—那洪收費站)起于現狀大學東路,路線由北往南經明秀西路及壯錦大道,止于現狀那洪收費站,本項目實施路線長度為8 499.889 m。沿線分布多個人流密集的功能板塊,其中壯錦大道自北向南連接機場高速公路,為南寧市南邊門戶進出的重要干路,交通需求較大。

1.2 研究對象

本文取本項目最典型的路段——壯錦大道(中興大橋—那洪收費站)進行市政道路復合式路面維修方案的探究。壯錦大道于2002年竣工通車,原路面結構為水泥混凝土路面,后于2013年進行了“白改黑”瀝青路面加鋪,距今約9年。原機動車道水泥路面結構及瀝青罩面加鋪方案見表1、表2(輔道處治方案與機動車道相同,僅結構厚度有差異,不再贅述)。

表1 壯錦大道(中興大橋—那洪收費站)段機動車道原水泥路面結構分析表

表2 壯錦大道(中興大橋—那洪收費站)段機動車道瀝青罩面加鋪方案分析表

2 市政道路復合式路面的病害分析

根據《軌道交通5號線道路維修整治工程(邕賓立交—那洪收費站)前期質量檢測檢測報告》及現場實地勘察,壯錦大道(中興大橋—那洪收費站)段病害整體分布的表現特征為:靠近軌道施工范圍段線裂、網裂、龜裂等大量發展,修補病害及板塊破碎的情況較多;其余路段局部存在不同程度裂縫、脫空及不密實等病害。

經分析,路面病害出現主要原因有:(1)交通量過大;(2)本項目沿線存在大量重載車輛和超載現象;(3)舊路使用年限較久;(4)部分路段的瀝青面層混合料中細集料過多,含油量過大,在行車水平推力作用下,容易產生擁包;(5)地鐵施工、管線開挖施工、周邊地塊施工等對路面病害的形成和加劇有重大的影響。

3 市政道路復合式路面的維修解決方案

本次道路維修方案依據病害情況分析制定,參考相關規范的處理原則將道路病害歸類處治,主要分為3種:淺層病害、中層病害、深層病害。淺層病害處治主要處理瀝青混凝土面層;中層病害處治主要處理水泥混凝土路面部分(包含水泥混凝土面板及路面基層);深層病害處治主要處理道路路基。另外,對于其余未存在病害的位置,為使道路整體美觀,對該部分路面表面層也進行整體翻新。具體方案如下。

3.1 淺層病害及處治方案

淺層病害主要依據表觀病害調查(詳見表3)、鉆芯、抗滑及瀝青性能評定,對瀝青面層存在線裂、剝落、網裂、車轍、擁包、坑槽等病害的區域進行處治。

表3 部分路面表觀病害檢測結果表

3.1.1 淺層病害類型一

(1)縫寬≤10 mm的裂縫、峰谷高差≤15 mm的擁包、≤15 mm的輕度車轍、凹坑深度<20 mm的坑槽等病害。

(2)瀝青面層呈松散狀,面層粒料離析、剝落。

(3)瀝青面層抗滑能力評價為C、D級路段。

(4)瀝青混凝土上面層整體壓實度低,空隙率大,易產生水損害路段;瀝青混凝土上面層穩定度小,在環境和行車荷載作用下瀝青混合料強度較低路段;瀝青混凝土上面層礦料超出級配范圍,粗集料少,高溫穩定性不足路段。

對于以上屬于淺層病害類型一的路段,采用銑刨舊路面4 cm表面層后,再統一加鋪4 cm瀝青上面層至原路面標高的處治措施。

3.1.2 淺層病害類型二

(1)若銑刨瀝青上面層后,發現瀝青下面層存在松散、破損等情況。

(2)縫寬>10 mm的裂縫,面積>3m2的網裂,峰谷高差>15 mm的擁包、>15 mm的重度車轍、凹坑深度≥20 mm的坑槽等病害。

(3)鉆芯瀝青層松散、開裂、不成型。

(4)瀝青混凝土下面層空隙率大,易產生水損害路段;瀝青混凝土下面層穩定度小,在環境和行車荷載作用下瀝青混合料強度較低路段;瀝青混凝土下面層壓實度不足路段;瀝青混凝土下面層礦料超出級配范圍,粗集料少,高溫穩定性不足路段。

以上路段采用銑刨瀝青層至混凝土板后,按路面修復要求恢復至原路面標高以下4 cm,再統一加鋪4 cm瀝青上面層至原路面標高的處治措施。具體見表4。

表4 淺層病害處治方案表

3.2 中層病害及處治方案

中層病害主要依據表觀病害調查、彎沉(詳見表5、表6)、鉆芯、雷達評定情況,對因水泥混凝土板開裂、破碎、斷裂、不密實或路面基層松散、空洞、破碎、沉陷等路面下部結構層反射引起的瀝青層病害區域進行處治。

表5 左幅車道部分路面彎沉值檢測結果表

表6 右幅車道部分路面彎沉值檢測結果表

3.2.1 中層病害類型一

(1)雷達檢測顯示路基密實,但單點彎沉>0.4 mm[4]。

(2)鉆芯顯示水泥混凝土板及水泥穩定基層開裂、破碎、松散、不成型、空洞。

(3)>20 mm沉陷、水泥混凝土板破碎或沉陷面板面積較大且積水嚴重,雷達檢測顯示路基密實。

(4)當進行中層病害類型二處理時,發現基層、底基層存在破碎、松散、不成型等病害。

對于以上屬于中層病害類型一的路段,采用破除舊路面結構層,按路面修復要求恢復至原路面標高以下4 cm,再統一加鋪4 cm瀝青上面層至原路面標高的處治措施。具體如表7所示。

表7 中層病害(類型一)處治方案表

3.2.2 中層病害類型二

若銑刨瀝青層至舊水泥混凝土板后,發現舊水泥混凝土板出現裂縫、板角、板邊破壞,基層、底基層無損壞,需按以下要求對舊水泥混凝土板進行病害維修,按路面修復要求恢復至原路面標高以下4 cm,再統一加鋪4 cm瀝青上面層至原路面標高。

3.2.2.1 水泥混凝土面板板角、板邊破壞

板角及板邊損壞應按破裂面確定切割范圍,并將破除范圍切割成規則的垂直面,切割深度與原水泥混凝土面層厚度一致。板角、板邊破壞具體處理步驟為:鑿除→基底清理干凈→基底設防水層→混凝土拌和及運輸→混凝土澆筑→接縫設置→養生。

3.2.2.2 水泥混凝土面板裂縫

此次設計主要是針對15 mm以下基本規則的裂縫及15 mm以上的裂縫及破壞嚴重的局部板塊,采用換板形式進行處理。

對路面板出現<2 mm寬的輕微裂縫,可采用直接灌漿法處治。

對裂縫寬度≥2 mm且<15 mm貫穿板厚的中等裂縫,裂縫開裂比較規則,且縫長沒有貫穿多塊混凝土板,僅在單塊板之內,采用擴縫補塊的方法處治,即采用異形切割機切割,清理干凈后,采用填縫材料進行填充。縫寬度比原有縫寬大1～2 mm,深度為40 mm。

對于15 mm以上的裂縫,縫長多貫穿多塊混凝土板,裂縫開裂不規則的情況,考慮裂縫不規則及板塊破壞嚴重、影響美觀,本次設計中采用全部換板進行處理。

3.2.3 中層病害類型三

(1)當瀝青面層表觀完好,但因水泥混凝土路面板和基層之間出現空隙而導致路面沉陷或單點彎沉在0.14～0.4 mm時;(2)當破除瀝青表面層,水泥面板表觀完好,但因水泥混凝土路面板和基層之間出現空隙而導致路面沉陷、出現唧泥病害或單點彎沉在0.14～0.4 mm時,需對水泥混凝土面板底脫空進行注漿處治。為防止板底脫空灌漿施工時損壞路面,灌漿施工前需銑刨瀝青面層,待灌漿施工完畢后再恢復瀝青表面層[5]。

3.3 深層病害及處治方案

深層病害主要是處理路基病害,依據表觀病害調查、彎沉、雷達評定(詳見表8),對因路基脫空、不密實、沉陷、軟弱等路基反射引起的瀝青層病害區域進行處治。

表8 部分路面雷達檢測結果表

3.3.1 深層病害類型一

本項目為已通車市政主干路,為減少施工難度、加快施工進度,本次設計擬對雷達檢測顯示路基松散、不密實、下沉、脫空等路段,采用路基注漿加固[6]方案。

3.3.2 深層病害類型二

深層病害類型二處治方案主要對破除路面結構層后發現路基破損,或壓實度達不到設計要求,或破除舊路基層后發現軟基,則挖除軟基土后回填級配碎石并分層壓實至路槽頂面(挖除深度根據現場軟基土層厚度確定,回填級配碎石的壓實度應滿足設計要求),后按路面修復要求恢復至原路面標高以下4 cm,再統一加鋪4 cm瀝青上面層至原路面標高。具體如表9所示。

表9 深層病害(類型二)處治方案表

4 反射裂縫的防治措施

復合式路面中最常見的病害就是反射裂縫,對反射裂縫的防治也是復合式路面設計的重難點。其形成原因主要是在溫度變化和交通荷載的作用下,水泥混凝土面板發生變形,導致接縫處也發生變形,進而使瀝青表面層出現反射裂縫。總體而言,溫度應力引起反射裂縫的產生,并參與了其最初的擴展,荷載應力則加速了裂縫的進一步擴展[7]。

本次項目為避免瀝青面層出現反射裂縫,采用兩種防治措施:(1)瀝青混凝土面層與水泥混凝土面層間采用應力吸收層;(2)在接縫處采用抗裂貼。

4.1 應力吸收層

因本項目設計原則是不改變現狀道路標高,故本項目維持現狀道路路面結構不變,因此,恢復新建部分路面沿用2013年道路“白改黑”設計,于瀝青混凝土面層與水泥混凝土面層間鋪設2 cm應力吸收層。應力吸收層兼具碎石封層的作用,不僅可以高效減緩反射裂縫的產生,也具有防止路表水滲入路面的作用[8]。

4.2 抗裂貼

為避免接縫變形引起瀝青表面層反射裂縫的發生,本項目在鋪設應力吸收層前,于新建水泥面板橫縫及縱縫處鋪設自粘型抗裂貼。自粘型抗裂貼能有效地應對荷載型疲勞裂縫及溫度型疲勞裂縫,大大減緩反射裂縫的產生[9-10]。

5 結語

本文結合南寧市軌道交通5號線沿線道路整治工程(邕賓立交—那洪收費站)南段(大學東路—那洪收費站),探討了市政道路復合式路面的維修方案。該項目維修方案主要分為淺層病害維修、中層病害維修及深層病害維修,并針對道路反射裂縫的防治采用了應力吸收層及抗裂貼。

目前該項目部分路段已經施工完成并開始運行,效果良好,行車舒適性、穩定性、美觀性較整治維修前有顯著提升,道路各項驗收指標均滿足要求。