旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的设计与施工

文章编号:1671-7619(2003)03-0011-03
旧水泥混凝土路面加铺
沥青面层的设计与施工
黄　渲1,汤光祥2
(1.广州市番禺区路桥建设总指挥部,广州番禺　511400　2.广州市番禺区地方道路总站,广州番禺　511400)
摘要:结合广州市番禺区迎宾路旧水泥混凝土路面改造,简要总结介绍旧水泥混凝土路面加铺沥青面层在设计、施工和管理特别是设计应注意的问题,同时根据项目的经验,提出在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层的结构设计和施工方法。

关键词:　旧水泥混凝土路面;加铺沥青面层;设计;施工
中图分类号:U416.2 文献标识码:B
1　引言
随着国民经济的发展,交通量的增加,汽车车
型和轴载等的变化,20世纪60～80年代广州市番禺区修建的公路难以满足发展要求,路面大修或改建已成必然。

在旧水泥混凝土路面上进行加铺主要有两种类型:水泥混凝土加铺层和沥青加铺层。

由于现有绝大部分公路上交通量大、修复过程中不允许全幅中断交通、设计和施工场地限制等原因,其旧路改造与新建公路在设计、施工和管理等方面均有很大的不同。

而沥青加铺层具有修复周期短、行车舒适等优点,在旧水泥混凝土路面加铺沥青面层已成为一种切实可行、简单有效的修复措施。

广州市番禺区迎宾路为广州通往番禺、中山及珠海的主干道,原道路为双向六车道,路面结构为25cmC35水泥混凝土路面。

由于交通量大、重车多、地域经济特点以及路网两侧商业化等因素,导致该路日趋拥挤,加上番禺区政府的发展规划,从提高通行能力、路用性能及改善路面结构出发,决定对该路进行改造。

2　原路面改造及处理
根据省内外的经验,旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的控制指标是车辙、疲劳和反射裂缝(对应裂缝),而根据广东的经验,沥青路面还应控制水损害和加强沥青层与水泥混凝土层的粘结。

因此在旧水泥混凝土路面加铺沥青面层的设计和施工中应注重以上问题的解决,才能满足使用要求。

2.1　改造方案
按番禺区政府的规划,迎宾路宽度为120m ,分
两期实施,本次改造为中期改造,道路宽度为65m 。

横断面在原有道路基础上进行改、扩建,扩宽机动车道及两侧绿化带,增加人行道,并对边沟进行加盖处理。

行车道由双向六车道扩建为双向十车道,改善道路通行能力及道路景观。

在水泥混凝土路面加铺14cm 厚改性沥青混凝土面层,桥面铺装采用铣刨2cm 水泥混凝土桥面铺装加铺4cm 沥青面层,改善道路的路用性能和路面结构。

迎宾路沥青面层加铺结构如图1,桥面铺装沥青面层加铺结构如图2。

在水泥混凝土板上裂缝多的地方、破碎严重的板块处以及在快慢车道交接和新、旧路面交界处,在下面层上加铺一层土工布,以延缓反射裂缝对沥青面层的损坏。

2.2　原路面的处理
原路面的处理和利用是旧路改造的重点和难点,也是区别于新建道路设计最明显的地方,应有较详细的旧路面处理方法。

如果设计中旧路面处理
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G uangDong G ong Lu JiaoT ong
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方法过于简单,则不利于施工中实际操作和处理。

迎宾路改造时其原有路面的处理采用以下方式:
(1)旧水泥混凝土板上的坑槽、不平整及严重缺陷应予以处理,板面上松散材料应扫除,不稳定破裂板也应处理。

处理方法可采用常规混凝土修补方法,如时间紧迫也可采用压浆法处理混凝土破坏严重处(特别是空板、翘板)。

旧路面破损不严重的板如有不稳定的也应进行稳定处理,并对缝宽超过3mm 的接缝和裂缝进行封缝处理等。

具体措施:①3～10mm 宽的缝用沥青乳液灌填;②宽度超过10mm 的缝先灌沥青乳液,然后用热沥青砂填实压平;③混凝土路面的纵缝处,切出宽15mm 的缝后,用半固体填缝料填充;④混凝土板上裂缝多的地方及破碎严重的水泥混凝土板处,应进行病害处理,以延缓反射裂缝对沥青路面的损坏;⑤对于波浪型的路面或高差太大的路面,应对旧路面进行铲刨,在沥青面层下加铺沥青碎石或水泥稳定石屑层(根据具体高度确定厚度)。

(2)对于新旧路基的回弹模量要求基本接近。

如果旧路面作为路基的一部分,在满足设计要求的情况下,还需注意要求加宽部分路槽弯沉值基本接近旧路面弯沉值,这有利于路面整体稳定性。

(3)应采取有效措施防止旧路面裂缝反射至沥青加铺层。

除了在设计路面结构时考虑路面抗裂外,还应考虑采用土工布或土工格栅、设置级配碎石等有效手段进行处理。

(4)处理过的原路面必须满足路面设计厚度和设计路拱横坡,铺筑土工布或土工格栅路段应保持旧路面平整。

(5)路面加宽部分,先浇筑25cm 厚的C35混凝土路面,再铺上设计的沥青面层。

其基层和底基层采用35cm (20cm +15cm 形式)水泥稳定级配碎石。

2.3　路面加铺结构设计与施工2.3.1　结构设计
旧路改建分新建路面结构设计和改建路面结构设计。

对于新建路面,接道路等级和交通量、交通组成等进行常规的路面结构设计即可。

大部分旧路改建采用改建路面设计,而改建路面结构设计也是难点之一。

由于当时设计规范对旧路改造中路面设计规定不完善,特别是在旧水泥混凝土路面加铺沥青面层欠缺必要的计算方法,大多采用经验选用路面结构,随意性比较大。

此外,不同的路面使用性能对路面结构及混合料的要求往往也不同,难以用同一种结构或全部由材料设计来解决。

有些公路路面结构设计未能考虑与路面材料、使用性能的统一,往往设计考虑了这方面的性能而忽略了另一方面,或考虑了各方面的性能但对材料设计未到位而不能实现该性能。

因此,根据迎宾路的实际情况,采用了三层式路面结构形式。

为了加强沥青层与水泥混凝土层的粘结,吸收水泥混凝土板接缝向上扩张的应力,在经过病害处理的原水泥路面洒一层改性沥青,作为应力吸收膜(粘层)。

水泥混凝土上的沥青路面,应考虑高温时防车辙变形,也要考虑下承层裂缝向上反射,尤其是后者。

下面层采用开级配沥青碎石AM -16,是作为防裂的需要,它直接置于混凝土板上。

如路面应进行调平,则调平层放在中面层与下面层之间,且调整中面层的厚度。

考虑承重、密水及抗车辙的要求,中面层采用密级配沥青混凝土AC -20I 。

在对噪音要求不高的情况下,磨耗层采用A 型沥青混合料;当对噪音要求较高时,应采用B 型沥青混合料。

迎宾路磨耗层采用抗滑表层AK -13B ,根据迎宾路的交通量及重车比例,每层结构层和粘层均宜采用改性沥青。

桥面铺装在凿除原桥面铺装并对桥面板处理后铺筑,铺筑之前进行防水处理和洒粘层油。

沥青层采用与路面结构中上面层一致的形式。

迎宾路拟定的沥青面层加铺结构和桥面铺装沥青加铺层结构见图1、图2。

2.3.2　路面施工
施工程序、方法、施工组织是旧路改造设计中的重要内容,应在设计和施工前期经详细论证后选用。

由于施工场地有限,加上行车干扰,如何协调好施工各方的关系,选择有效的施工方法,快速实施,是设计和施工单位优先考虑的问题。

旧路改造比新建道路实施起来困难得多,施工组织设计与新建道路最不同的是交通维护方面,另外施工区域划分、施工现场封闭方法及社会影响等方面也是旧路改造的重点。

迎宾路车流量大,为了保证车辆顺利通过作业区,保障施工人员的安全,应对车辆进行交通控制。

采取的主要措施为:工程正式实施之前,做好足够的宣传工作,与新闻媒体做好沟通;在周边道路设置标志牌进行引导分流,对驶入改造公路的车辆,应控制行车速度;在施工路段附近应设置临时性标线,与交通标志牌配合使用;在交通流改变的地方,用路栏代替锥形路标;如在夜间施工,应设置好警示灯,施工作业区要加强照明设施和防眩措施。

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3　路面加铺设计着重解决的问题
3.1　防止反射裂缝
根据迎宾路的建设经验,结合番禺区市政道路的改造,防止或减缓反射裂缝(对应裂缝)的措施通常有如下几种:
(1)在沥青加铺层上对应旧水泥混凝土板的接缝位置锯切横缝,由于这种措施的实施难度较大,因而在番禺区较少用到。

(2)采用厚加铺层。

经过处理后的旧水泥混凝土板作为沥青加铺的基层,其刚度一般较大,基层上的弯沉较小,沥青面层合理厚度确定,主要考虑防止反射裂缝。

沥青加铺层太薄,容易产生反射裂缝;加铺层太厚,造价太高。

根据省内外的经验,沥青加铺层的厚度取10～16cm,可以减少旧板的温度变化,降低拉应力、弯沉差以及剪应力。

迎宾路采用的沥青加铺层厚度为14cm,从实际使用情况看此厚度是合适的。

(3)设置裂缝缓解层。

用开级配沥青碎石,迎宾路即是采用4cm的沥青碎石作为裂缝缓解层。

(4)旧水泥混凝土板的稳固处理(减少相对位位)。

一种是将旧板碎裂成一定程度的碎块;另一种是对旧板病害和接、裂缝进行处理,处理方式见本文2.2。

迎宾路改造采用后者进行处理。

(5)设置各种夹层,如沥青应力吸收膜、土工织物夹层,以及土工格栅(包括玻璃格栅)。

迎宾路改造采用沥青应力吸收膜和土工织物夹层联合来防止或减缓反射裂缝。

(6)提高沥青加铺层的抗裂性,改善沥青加铺层混合料性能。

采用低稠度的优质沥青,在混合料拌和过程中,保证沥青不过多氧化,提高沥青混合料压实度,加强优化沥青混合料配合比设计。

(7)对加铺层进行表面处治,使用S BR或S BS改性乳化沥青进行石屑罩面和用乳化沥青进行稀浆封层。

3.2　预防车辙和水损害
在旧水泥混凝土路面加铺沥青面层除考虑反射裂缝外,另一个需要解决的问题是沥青面层的车辙和水损害。

因此,作为防裂需要的开级配沥青碎石,不宜设置过厚;而考虑承重、密水及抗车辙的要求设置密级配沥青混凝土可设置较厚的厚度。

这方面与新建沥青路面的层递式厚度设置不同,迎宾路沥青加铺层结构中面层设置了较厚的厚度。

为预防水损害,在进行沥青混合料配合比设计时,抗滑表层应考虑在密水的前提下提高抗滑性和高温稳定性,而中面层应考虑在密水和均匀性的前提下提高高温稳定性。

预防水对路面的损害有三种方案:在沥青加铺层下设置排水系统、在加铺层下设置下封层、以及在沥青加铺层结构设计时设置密级配沥青混凝土和混合料配合比设计时设计较小的空隙率。

具体方案如下:恢复路面横坡、喷洒透层沥青、设置防水下封层、设置排水底面层、减少沥青面层的渗透性以及恢复硬路肩内纵横向排水设施。

3.3　加强沥青层与水泥混凝土层的粘结
对利于沥青混凝土与水泥混凝土板有良好的结合,对旧水泥混凝土板进行铣刨、拉毛,以清除已被污染和光滑的表面。

为了加强沥青层与水泥砼层的粘结、吸收水泥砼向上扩张的应力,在经处理的水泥路面洒一层改性沥青作为应力吸收膜(粘层)。

3.4　施工控制要点
旧水泥混凝土路面加铺沥青面层施工的控制要点,一是原路面的处理,通过铣刨表面,病害处理,浇洒沥青粘层油,确保沥青混凝土与水泥混凝土的粘结;二是应力吸收夹层的铺设,延缓、防止反射裂缝,分散应力,须做到平整、粘结牢固,保证上面沥青层不推移或结构破坏;三是沥青层的铺筑质量,只有保证摊铺质量,才能发挥沥青混合料的优异性能。

加铺层材料设计是一个很细致的过程,需要按规范的有关要求进行一系列试验,特别是沥青混合料的级配设计及选用沥青问题更要注意。

4　结语
迎宾路改造工程经过上述处理并采用面层抗裂措施后,经一年半时间的通车运营,路面基本没有反射裂缝出现。

旧路改造设计和施工比新建道路困难和复杂得多,路面状况变异性大,使得加铺层设计和施工需考虑的因素多。

根据迎宾路的经验,只要在设计、施工和管理中加强和注意质量控制,在满足规范技术标准的要求下,充分利用旧路资源,可以降低工程造价,提高道路标准和社会效益。

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(收稿日期:2003-04-20)
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