多種技術在高等級公路水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層的綜合應用分析

任鐵軍、陳遠征、孫艷慶、陳禹通

（1.許昌市建安區公路管理局，河南許昌 461100；2.中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450004）

1 高等級公路水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層的意義

高等級公路水泥混凝土路面具有剛度大、擴散荷載應力能力強、穩定性好和使用壽命長等優點。它的優點使其在道路建設中得到廣泛應用，然而高等級公路水泥混凝土路面也存在一些缺點，比如容易斷裂、裂縫生長快，導致行車跳動，影響行車舒適性。高等級公路水泥混凝土路面改為瀝青混凝土面層成為提高公路質量的重要手段。我國擁有龐大的水泥混凝土路面里程，該措施在保證質量、充分利用原材料、節能減排方面有著獨特的優勢與前景[1]。

2 目前常用道路升級改造措施

G311 是我國一條重要的東西向線路，建設于1997年，被設定為一級公路，路面寬度為25m。然而，近年來，由于混合交通量不斷增加，椹澗超限檢測站路段出現許多病害，包括破碎板、唧泥、冒漿、沉陷、裂縫和斷角等問題，給過往車輛的行車舒適性帶來嚴重影響。雖然這段路面經歷過兩次中大修，但鋼筋混凝土和鋼纖維混凝土路面并未得到有效修復。

為解決這個問題，需采取適當的措施來修復該路段，并提升通行能力和駕駛體驗。在修復椹澗超限檢測站路段的過程中，考慮采用應力吸收、注漿、均質化技術，例如微裂均質化、地聚合物注漿、修補表面坑槽和加鋪應力吸收層等方法。這些技術可以有效地處理路面脫空問題、提高路面的平整度和強度，并延長路面的使用壽命。同時，這也符合我國公路建設發展進入高質量階段的要求，充分利用原有材料，實現節能減排的目標[2]。

3 地聚合物注漿技術及微裂均質化技術應用

鋼纖維混凝土面板出現的唧泥、冒漿、沉陷等病害，采用微裂均質化和地聚合物注漿相結合的方法進行處理。這樣可以實現原路面質地的均勻化，使其成為適合加鋪層的基層。對于鋼筋混凝土面板的裂縫、斷角、錯臺等病害，需要先進行縫隙清理，然后采取注漿微膨和剔鑿等措施，以滿足基層驗收標準。隨后，可以進行應力吸收層和瀝青混凝土面層的加鋪，采用這些技術措施能夠有效修復路面病害，提升通行能力和駕駛體驗。通過加鋪應力吸收層和瀝青混凝土面層，可以增強路面的承載能力和穩定性，并提供更好的駕駛舒適性。這些措施將有助于改善該路段的病害情況，提升道路的服務水平和維護道路形象。同時，兼顧節約成本和資源利用效率，符合當前公路建設高質量發展的要求。

根據現場情況做初步病害狀況判斷，采用探地雷達和落錘式彎沉儀對混凝土板的脫空和其結構層的均勻情況進行檢測、掃描，將病害位置以里程+偏距的形式進行標記。同時，通過車載終端現場逐車道采集現有道路路況影像數據，專業技術人員對影像數據處理、合成后上傳阿里云存儲，在路面可視化養護平臺建立一條可視化、數字化的養護路面，依托路面可視化養護平臺可指導路面專項檢測及加載相應檢測數據，統計分析道路病害成因，對各養護維修路段給出處治方案。據此形成報告文件和實施性作業指導書，以精準指導施工。

對邊角破碎損壞較深和較寬的路面，先進行注漿加固，再進行微裂均質化；對破損較淺、較窄的裂縫進行清除、剔鑿，然后利用注漿或表層修補的方法修復。注漿后養護24h，然后即可開始進行微裂均質化處理。

3.1 微裂均質化

微裂均質化是一種處理鋼纖維混凝土路面的方法。在路面發生翹動、錯臺等問題時，通過使用強夯機進行擊打，可以使路面產生內部預裂或損傷。隨后，在壓路機荷載、干縮和溫度等作用下，這些裂縫會進一步擴大，形成緊密鉗鎖的塊狀結構，從而使路面具有半剛性基層特點。這種處理方法可以促進路面的均質化，增強路面的穩定性和承載能力。

微裂均質化工藝流程如下：

一是施工準備：熟悉工程的設計文件，收集現場資料，核實工程數量，按工期要求、施工難易程度、氣候條件等編制施工組織計劃。微裂處治設備選擇沖擊能量不小于66kJ 的智能連續強夯機，夯擊間距為50～100cm。

二是試驗段施工：微裂處治路段施工前，應選擇200m 典型路段作為試驗段。依托試驗段施工，收集相關數據，分析數據，糾正偏差，編制總結報告，完善施工組織設計，指導全線進行微裂處治施工。試驗段施工需確定的工藝參數包括：微裂設備打擊能量、打擊遍數、打擊間距。

三是處治施工：根據試驗段確定的工藝參數進行微裂處治施工。一般從道路中間往兩側進行微裂處治施工，道路外側0.75～1.0m 范圍不宜微裂處治。半剛性基層微裂處治后，宜采用24t 以上膠輪壓路機碾壓2～3 遍后，進行效果評定。

四是質量檢驗：使用彎沉儀檢測道路彎沉值，根據彎沉值判斷微裂均質化是否完整、徹底，彎沉數據如表1 所示。

表1 彎沉儀檢測道路彎沉值

3.2 地聚合物注漿

地聚合物注漿是通過使用注漿設備，對結構層脫空、彎沉值異常、路床及路堤裂隙進行針對性的滲透、填充、膠結和擠壓密實的過程。這種注漿技術可以有效修復路面問題，增強路面的穩定性和承載能力。它能夠填補空隙、加固松散地基，提高整體路基的強度和穩定性。此外，地聚合物注漿還可以防止水分滲透，減少病害的發生，延長路面的使用壽命。

地聚合物注漿工藝流程為：定位—鉆孔—制漿—灌漿—灌漿孔封堵—交通控制。

一是定位:根據外觀、地質雷達和彎沉檢測等方法進行脫空板的調查，并在適當位置標明鉆孔位置。根據理論推測，脫空現象首先在板角處出現，然后沿著板的縱向和橫向裂縫擴展。因此，在填補裂縫或接縫時，對于完好或輕微裂縫的板塊，可以通過鉆孔注漿來解決，在這種情況下，鉆孔位置一般應距離邊角20～40cm。對于嚴重斷裂出現錯臺的板塊，斷縫位置也可能出現脫空現象，因此，在板角和斷縫處都應進行鉆孔壓漿處理。需要考慮的是，邊角位置可能已經有支撐存在，因此當鉆孔靠近邊角時，很難將灰漿注入并且注入壓力容易從邊角散失。因此，板角的鉆孔位置應距離邊角40～60cm。通過以上方法，能夠有效地處理脫空板問題。

二是鉆孔：根據標定位置進行鉆孔，確保鉆孔深度與板厚一致，并選擇與壓漿頭直徑相匹配的鉆孔孔徑，使孔徑與壓漿頭直徑的差值在1～2mm 之間。

三是制漿：根據1∶0.45 的配合比將材料灌入漿液，在灰漿拌和機中進行均勻混合，直到材料完全無灰團為止。在使用過程中，需要持續攪拌，并確保流動度保持在15s，防止發生沉淀。

四是灌漿：灌漿孔應布置在四角和板中，數量不少于5 個，邊孔離板邊的距離應大于50cm。對于脫空區域的注漿，需要啟動注漿設備，并將壓力調整至設計注漿壓力（1.5MPa），進行試注觀測。在穩定的注漿狀態下開啟注漿泵，待注漿壓力超過設計注漿壓力達到1.5MPa，或注漿設備活塞停止5s 以上，或者路面抬升時立即停止注漿。然后，拔出注漿頭，移至下一個孔位進行注漿。

對于帶狀或片狀裂縫的注漿，建議先在注漿孔處鋪設土工布，然后由壓力控制人員打開注漿泵，并調整液壓泵站的壓力。觀察注漿泵的壓力，當注漿泵的壓力達到設計要求時，不再進行液壓泵站的壓力調整，以保持穩定的壓力狀態進行注漿。在注漿過程中，如果相鄰的孔冒漿或路面抬升，立即停止注漿。

注漿結束后，使用木塞封堵孔位，并清理注漿孔周圍溢出的漿液。注漿過程中的質量控制采用注漿壓力和注漿量兩個指標進行控制，其中注漿的最大壓力不得小于1.5MPa。如果發現相鄰孔、板縫、裂縫、路肩或灌漿回路處存在過多集漿情況，需要進行工藝調整。

在壓漿過程中，溢漿的孔應及時使用圓狀木塞封堵，防止過度壓力散失。注漿頭拔除后，也應立即使用木塞等材料封堵，防止漿液反流。禁止過量注漿，以免造成孔周輻射裂縫的產生[3]。

五是灌漿孔封堵：在不會發生壓力散失，確保水泥砂漿不會從孔洞中擠出的情況下，方可拔除木塞，并使用水泥砂漿或取出的混凝土芯樣嚴密封堵灌漿孔。

六是交通控制：壓漿完成后，板塊禁止車輛通行，需等待至少6h 后方可開放交通。

3.3 修補縫隙、坑槽

一是縫隙修補：對于裂縫較窄的情況，可以采用注漿修補方法。首先，使用空壓機清除縫隙內的雜物和碎屑，確保干燥無水。然后，填充修補材料，修補材料應具有良好的流動性和早期強度，以確保修補部位的密實和耐久性。

二是孔洞和坑槽修補：對于孔洞和坑槽，首先將其鑿成形狀規則、直壁的坑槽，清理內部碎屑，并涂抹界面劑或環氧樹脂溶液，以提高修補層的附著力。然后，使用預先配制好的膠乳混凝土填充坑槽，并噴灑養護劑進行養護。養護期結束后，路面即可通車。

三是使用適當的修補材料：修補材料的選擇十分重要。道路專用的快凝混凝土是常用的修補材料，它具有良好的流動性和早期強度，并且不會產生較大的水化熱。這種材料適合填充縫隙和坑槽，并能夠有效地修復路面。

需要注意的是，在進行修補前，應先將病害區域徹底清理干凈，確保沒有雜物和碎屑。通過采用適當的修補方法和材料，可以有效修復路面的縫隙和坑槽，提升道路的平整度和使用壽命[4]。

3.4 加鋪應力吸收層

應力吸收層主要由細集料、礦物填料和高彈性聚合物改性瀝青膠結料組成。它能夠與水泥混凝土基層密實地黏結，并具有良好的自愈能力。在基層發生變形時，應力吸收層能夠隨之變形，從而減少應力的傳遞，避免裂縫的產生和擴展。此外，應力吸收層還具有不滲水的性能，有效防止水分滲入基層，進一步保護路面的穩定性。該方案具有如下優點：

第一，既有路利用率高，可徹底處置板底脫空。應力吸收層技術能夠有效處理水泥混凝土路面的板底脫空問題。通常，水泥混凝土路面的病害主要集中在伸縮縫和裂縫位置，而其他區域的混凝土強度較好。通過地聚合物注漿填充和補強板下脫空部分，并使用強夯機進行微裂均質化處理，可以使整個路面及其下部變得緊密、充實。由于既有混凝土路面板位置不變，板縫互相吻合，形成具有剛性和溫度穩定性的基層。

第二，加鋪層較薄，對既有路面標高影響極小。與傳統的加鋪方式相比，應力吸收層技術只需在水泥混凝土路面上進行覆蓋，增加的高度相對較小。該工藝僅需增高13cm，前后接頭段的長度僅為20～40m。原有設施如龍門架、懸臂式標志標牌等滿足公路凈空要求（5m），行車過程中對于該段高程變化無明顯感知。

第三，粉塵少，施工影響小，交通影響小。傳統的混凝土破除過程需要大量機械操作和物料外運，同時會產生噪聲和難以利用的廢棄料，需進行外運處理。相比之下，應力吸收層技術在施工過程中幾乎無粉塵生成，且減少了物料運輸量，對施工現場環境影響較小。此外，由于施工工藝簡化，對交通影響也較小。

第四，成本低，節能減排優勢明顯。與其他工藝相比，應力吸收層技術所需的破碎混凝土總量較少，不會產生大量廢料，也無須進行新材料加工和運輸等額外工藝。因此，相對而言，應力吸收層技術的施工成本較低，且節能減排效果顯著。

4 結語

在工程實踐中，微裂均質化、地聚合物注漿、修補表面坑槽以及加鋪應力吸收層等技術的廣泛應用尤其是在高等級公路上使用，已經取得良好的效果。在高等級公路上，由于對道路基層的強度、承載力、平整度和舒適性有更高的要求，需要更為精細和專業的施工技術，該工程在實施后的表現比較符合驗收要求和使用功能，適用于升級高等級路面。為了提高高等級公路的路面性能并兼顧節約成本、提升資源利用率和增強路面使用效能，需要依據具體工程概況、地表狀況和地下病害等情況進行詳細的調查和標記，并提前制訂有效可行的施工方案，這可以確保工程在實際應用中能夠順利進行。