浅议旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计与施工

浅议旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计与施工
【摘要】某公路通车15年来，路面出现了较为严重的病害，行车道路面损坏较多，全路段超车道中路面损坏以横向裂缝为主，其他损坏较少；填方路基由于压实的不均匀，完工后多有沉降，且高填方路段路面出现沉陷、开裂等病害。

导致服务功能明显下降，严重影响交通安全和行车速度。

本文以该项目为例，介绍旧水泥混凝土上沥青加铺层的设计过程方法，以供类似工程参考。

【关键词】水泥混凝土路面；沥青加铺层；补强设计
1.路面现状调查及评定
1.1调查的目的及内容
对现有路面的使用状况进行调查和评定的目的是，了解路面的物理和结构状况，评定它对当前和今后的使用要求（承载能力和使用寿命）的适应程度，以便确定需要采取修复措施的路段和方案，选择合适的修复对策，并为加铺层设计提供依据和参数。

路面状况调查和评定，包括以下内容：
（1）现有路面的结构和材料组成，材料性质试验，排水状况以及养护历史。

（2）路面损坏状况调查，以了解路面损坏的类型、轻重程度和范围。

（3）路表面弯沉测定，以反算路面各结构层的模量参数，评定路面结构和承载能力（剩余寿命），评定水泥混凝土面层接缝的传荷能力，检查其板底脱空情况。

（4）量测路面的平整度，评定其行车的舒适性。

（5）量测路表面的抗滑能力，评定其行车安全性。

（6）交通荷载调查，以了解路面的受荷历史（已承受的标准轴载累计作用次数），并预计今后的趋势和要求。

（7）环境（温度和湿度状况）影响分析。

1.2路面现状分析
本次调查的结果表明，裂缝中以纵向裂缝所占的比例最大，并且大多数纵向裂缝都与板的横向收缩缝或胀缝相交，有些纵向裂缝在横缝边缘处病害程度加大。

纵缝出现的原因为路基横向有不均匀沉降。

由于本路段路基绝大部分为填筑而成的路堤，可能是作为填料的土质不均匀，或者压实不足，导致路基支撑不均匀，在板块自重和行车压力的作用下而产生纵向裂缝。

本路段水泥混凝土路面面
层纹裂或网裂、坑洞病害主要出现在在行车道，磨损或露骨、坑洞病害多出现在超车道。

纹裂或网裂的成因是施工不当，或材料级配不合理，造成混合料离析泌水，随着水分的蒸发，水的蒸发面就会深入到混合料表面之内，水面形成凹面，固体颗粒之间产生毛细管张力，当混凝土表面尚未充分硬化，不能抵抗这一张力时，混凝土表面则发生裂缝。

坑洞的是由于砂石材料含泥量过大，混凝土内有泥土或杂物所致；或者由于冻融或膨胀，粗集料从混凝土中脱落出而形成坑洞。

坑洞的直径为3～10cm。

本路段上的水泥混凝土面层竖向位移类病害表现不明显。

1.3路面状况评定
1.3.1断板率（DBL）
根据规范要求，对该路段路面板块进行了断板率统计分析。

断板率的计算方法是：根据路段破损状况调查得到的断裂类病害的块板数，按断板裂缝种类和严重程度的不同，采用不同的权修正系数进行修正后，除以该调查路段板块的总数得出，以百分数表示。

本项目全线平均断板率DBL＝4.09%，评定结果为良。

1.3.2路面状况指数（PCI）
路面破损状况以病害类型、轻重程度和出现的范围和密度三项属性表征。

同一块板内存在多种病害或轻重程度等级时，以最显著的种类和最重的程度计入系数。

1.3.3路面结构强度
进行路面结构性能评价，需要了解路面的承载能力。

路面结构承载力是路面使用性能的一个重要组成部分，反映了路面的结构强度特性，是路面设计、施工控制、养护管理以及路面改建过程中的一个重要指标，其表征指标通常产用路表弯沉。

1.3.4接缝传荷系数
接缝是水泥混凝土路面的重要组成部分，也是整个路面结构中最薄弱的环节，实际使用中的混凝土路面，绝大多数的破坏都发生在接缝的附近，有关接缝传荷能力的评定、接缝的修复等应当是混凝土路面结构状况评定与分析的重点。

2.水泥混凝土路面的修复
在铺筑沥青加铺层时，首先应将原路面清理干净，对其病害进行修复处理，并填封所有的接缝和裂缝，以缓减反射裂缝的产生。

其病害处理措施如下：
2.1裂缝处理
（1）宽度小于3mm 的轻微裂缝，可采取裂缝灌浆。

（2）贯穿全厚的大于3mm 小于15mm 的中等裂缝，可采取罩面进行补缝.
（3）厚度大于15mm 的严重裂缝可采用全深度补块。

全深度的补块分集料嵌锁法、刨挖法、设置传力杆法。

2.2板边、板角修补
2.2.1板边
水泥混凝土面板边角轻度剥落进行修补时，将被剥落的表面清理干净，用沥青混合料或接缝材料修补平整；板边严重剥落时，其修补方法同裂缝处理相同。

2.2.2板角
板角断裂按破裂面的大小确定切割范围，破损部分应凿成垂直面，保留其原有钢筋，现浇混凝土，与老混凝土面板之间的接缝贯入填缝材料。

2.3错台处理
错台不大于5mm的可不予处理；错台大于5mm的板块，将错台高出的一侧的板块边缘30～50cm 范围内，按斜坡凿至与下沉板边缘平齐。

2.4板底脱空和唧泥处理
水泥混凝土面板和基层之间由于出现空隙而导致路面沉陷的可采用沥青灌注、水泥浆、水泥粉煤灰浆和水泥砂浆灌浆等方法进行板下封堵。

2.5接缝维修
2.5.1填缝料损坏
将接缝中的旧填缝料和杂物清除，选用性能良好的填缝料用嵌缝机填灌，填缝料应与缝壁粘结良好和填灌饱满。

2.5.2接缝破碎维修
将破碎部位外缘切割成规则图形，周围的切割边垂直面板，清除混凝土碎块，吹净灰尘杂物，采用高模量补强材料，进行填充维修。

3.加铺层结构设计
确定最小加铺层厚度后，根据该值来进行纵断面设计，在保证最小补强厚度的基础上，尽量与现状道路路面高程吻合，尽可能地利用老路，减少加铺层厚度以降低工程造价。

结合本项目的特点及项目所在地的建设经验，本次改建方案确定为：在旧水泥混凝土路面上加铺沥青层时，宜用热沥青或改性乳化沥青、改性沥青做粘层，同时为防止渗水、减缓反射裂缝，加强层间结合，宜铺接缝处设长纤维无纺聚脂类土工布，或聚合物改性沥青应力吸收膜或设置应力吸收层，以提高抗疲劳性能。

铺设沥青混凝土调平层（当调平层厚度≤4cm，采用AC-10Ⅰ型沥青混凝土；当调平层厚度>4cm，采用AC-20Ⅰ型沥青混凝土），再铺筑6cmAC-20Ⅰ型沥青混凝土+4cm SMA沥青马蹄脂。

通过科学合理的分析和计算，结合实际情况拟定合理的结构方案。

在施工过程中，加强与业主、施工单位的配合，保证按照设计要求施工，一定能让改造后的旧路更加安全、舒适、耐用。

4.建议
基于上述评价结果，提出如下建议，以供类似工程参考：（1）对检测当中发现的脱空板进行压浆处理（特别是桥涵台背区域），依照给定的板缝弯沉差和板边最大弯沉双控指标对压浆效果进行检测评定，确保压浆质量。

（2）对路面破损板依照路面养护技术规范的要求，进行养护维修。

（3）进行沥青罩面加铺设计时，要充分考虑现有路况，做好防止反射裂缝的工作。

（4）针对老路加宽改造工程，对拓宽部分路面结构进行优化设计，特别是要做好新老路基、路面结构的搭接工作，防止新老路基、路面之间竖向不均匀变形，导致产生路面结构的纵向剪切破坏。

（5）在进行路面结构设计时，要进行充分的沥青配合比试验，既要满足路面结构承载能力的需要，又要充分确保加铺层的高温稳定和低温防裂性能。

【参考文献】
［１］姚祖康.公路设计手册（路面）.北京：人民交通出版社，1999.
［２］沙庆林.高等级公路半刚性旧路面沥青路面.北京：人民交通出版社，1999.。