摘 要: 本文結(jié)合工程道路實(shí)際，分析了在原有的水泥路面上增設(shè)瀝青加鋪層(即“白改黑”)的設(shè)計(jì)方法，對工程實(shí)踐中遇到的一些問題進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞:淺析;城市道路;設(shè)計(jì)

Abstract: Combined with the actual engineering road, this article analyzes design methods of adding the asphalt overlay (i.e.," white adds black" ) in the original cement concrete pavement, and analyzes and discusses some problems in the engineering practice.

Key words: analysis; city road; design

中圖分類號: U412.37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104(2012)

在原有的水泥路面上增設(shè)瀝青加鋪層設(shè)計(jì)時(shí)，首先要對原水泥路面舊板進(jìn)行全面的調(diào)查和檢測評估，對相關(guān)病害進(jìn)行妥當(dāng)?shù)奶幹�，然后根�?jù)城市道路等級、預(yù)測的交通量及舊路面調(diào)查檢測的結(jié)果，理論和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，科學(xué)地進(jìn)行瀝青混凝土加鋪結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)。反射裂縫的防治及使現(xiàn)有的道路能夠繼續(xù)承擔(dān)未來交通荷載增長的要求，是設(shè)計(jì)的核心問題。隨著城市道路改造規(guī)模日益擴(kuò)大，由于其施工快速、簡便，易于養(yǎng)護(hù)和優(yōu)良的使用性能，將在工程實(shí)踐中進(jìn)一步得到應(yīng)用。

1 項(xiàng)目概況

某公路總長 995.60 m。道路規(guī)劃紅線 60 m，道路等級為城市Ⅱ級主干路，計(jì)算行車速度為 40 km/h，設(shè)置雙向六車道，道路兩側(cè)設(shè)置側(cè)分帶、非機(jī)動(dòng)車道及人行道�，F(xiàn)狀為水泥混凝土路面，路面狀況一般，本次道路改造內(nèi)容為增設(shè)瀝青混凝土加鋪層及沿線交通工程等相關(guān)設(shè)施。

2 現(xiàn)狀水泥混凝土路面的調(diào)查

對現(xiàn)狀水泥混凝土路面進(jìn)行調(diào)查、檢測及評估，掌握現(xiàn)狀路面的狀況，是進(jìn)行加鋪設(shè)計(jì)的前提。主要的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:

2.1 對破損板塊、斷板情況、裂縫、坑洞大小及位置進(jìn)行調(diào)查并記錄。

2.2 對現(xiàn)狀路面的板塊錯(cuò)臺、脫空、唧泥、沉陷等病害進(jìn)行調(diào)查并記錄。

2.3 對舊路進(jìn)行鉆芯取樣，檢測原水泥混凝土路面的強(qiáng)度等相關(guān)指標(biāo)。

2.4 對舊路面的彎沉值進(jìn)行測定，評價(jià)原路面接縫的傳荷能力。

2.5 對已承受的交通荷載進(jìn)行調(diào)查，在現(xiàn)有的交通量調(diào)查的基礎(chǔ)上，對設(shè)計(jì)年限期內(nèi)的交通量進(jìn)行預(yù)測。

3 現(xiàn)狀水泥混凝土路面的病害處治

在舊混凝土路面上加鋪瀝青路面，舊水泥混凝土路面病害處治是否到位，關(guān)系到路面改造工程的質(zhì)量及路面使用年限。本例在對舊路面進(jìn)行充分調(diào)查評定的基礎(chǔ)上，針對舊水泥路面的各種破壞情況，采取了不同的處理方法，具體要求如下。

3.1 裂縫處理

對于縫寬小于1.5 cm 的裂縫，先用清縫機(jī)清縫，再用環(huán)氧砂漿進(jìn)行灌縫。當(dāng)縫寬大于1.5cm，采用全深補(bǔ)塊處理。處理后的混凝土板應(yīng)滿足彎沉( BZZ-100) 不大于 20( 0.01 mm)，彎沉差( BZZ-100) 不大于 6( 0.01 mm) 的技術(shù)要求。

3.2 板邊、板角修補(bǔ)

板邊輕微剝落時(shí)，應(yīng)把剝落面清理干凈，用瀝青混合料進(jìn)行填充修補(bǔ)并整平，板邊破損嚴(yán)重時(shí)，做全深度補(bǔ)塊。板角修補(bǔ)按斷裂面的大小切縫，清理鑿除范圍，復(fù)原鋼筋，對接縫面涂刷瀝青，然后現(xiàn)澆水泥混凝土，切接縫槽并灌入填料。

3.3 斷板、板塊破碎、沉陷及彎沉大于 0.45 mm 處理損壞嚴(yán)重的舊混凝土路面板，如破碎、斷裂、沉陷以及彎沉大于 0.45 mm 等，需挖除舊板澆筑新板。當(dāng)傳力桿或拉桿與相鄰板粘結(jié)牢固時(shí)，應(yīng)予以保留并盡量減少破除舊板過程中對其擾動(dòng)。當(dāng)傳力桿或拉桿已經(jīng)松動(dòng)、折斷或嚴(yán)重扭曲時(shí)，應(yīng)進(jìn)行更換或恢復(fù)。

3.4 板塊脫空、唧泥處治

由于路面基層和混凝土面層剛度相差較大，基層在荷載作用下發(fā)生塑性變形。同時(shí)由于環(huán)境溫度變化引發(fā)混凝土板塊翹曲，導(dǎo)致路表水的侵入，在水的沖蝕和外部車輛荷載共同作用下，形成了板底脫空和唧泥。對于現(xiàn)狀混凝土板按接縫處主點(diǎn)彎沉不大于 0.2 mm、差異彎沉不大于 0.06 mm，采取鉆孔、灌漿法進(jìn)行處理，灌漿完成后，應(yīng)進(jìn)行檢測，以確定板底是否密實(shí)。

3.5 錯(cuò)臺處理

5 mm < 錯(cuò)臺高差≤20 mm 的錯(cuò)臺，可采用銑刨處理，將較高一側(cè)的板塊邊緣在 50 cm 范圍內(nèi)，按斜度削平至與下沉板邊緣齊平; 錯(cuò)臺高差大于 20 mm 的嚴(yán)重錯(cuò)臺，采用灌漿頂升，頂升后剩余的錯(cuò)臺采用銑刨，銑刨后相鄰板的相對高差控制在5 mm 內(nèi)。

3.6 坑洞修補(bǔ)

對水泥混凝土板塊坑洞處進(jìn)行清理、局部鑿毛后，填筑水泥砂漿，使坑洞處恢復(fù)平整密實(shí)，并保持與原混凝土面板齊平。

3.7 接縫維修

接縫主要包含水泥混凝土路面的縱縫、脹縫、縮縫、施工縫。采用清縫機(jī)對接縫中的原填縫料及雜物進(jìn)行清理。橫向接縫( 含脹縫、縮縫、施工縫) 采用瀝青橡膠進(jìn)行灌縫�？v向接縫根據(jù)縫寬不同，采用橡膠瀝青類加熱施工式填縫料、常溫施工式填縫料及瀝青砂分別進(jìn)行灌縫。灌縫要求飽滿、與縫壁粘結(jié)良好。

4 瀝青混凝土加鋪層設(shè)計(jì)

4.1 現(xiàn)有水泥混凝土路面的檢測

對現(xiàn)狀舊路鉆芯取樣，天妃路舊路機(jī)動(dòng)車道路面結(jié)構(gòu)層為:水泥混凝土面層 22 cm 厚、5% 水泥穩(wěn)定碎石基層 15 cm 厚、級配碎石底基層 15 cm 厚。原路面回彈彎沉檢測顯示，原水泥混凝土路面彎沉范圍主要集中在10～30(0.01mm)，實(shí)測彎沉的平均值為 16.27( 0.01mm)，標(biāo)準(zhǔn)差為 11.77，代表彎沉值為35.6(0.01mm)。處治后 的路段代表彎沉值低于20(0.01mm)，可進(jìn)行加鋪瀝青混凝土層。

4.2 瀝青混凝土路面加鋪層厚度的確定

某公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載為雙輪組單軸重 100 kN( BZZ-100)，設(shè)計(jì)使用年限為 15 年。根據(jù)預(yù)測的交通量及彎沉檢測結(jié)果，計(jì)算得出設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次為 845 萬次，交通等級屬重交通等級。天妃路為莆田市區(qū)的主干道，交通流量大，瀝青加鋪層厚度在改善路面平整度和抗滑性能的同時(shí)，也應(yīng)滿足使用年限內(nèi)交通量增長的要求，本項(xiàng)目加鋪層厚度采用 10 cm。

4.3 瀝青混凝土路面加鋪層路面結(jié)構(gòu)方案比選

由于加鋪路面結(jié)構(gòu)厚度已經(jīng)計(jì)算確定，路面采用改性瀝青，因此在天妃路設(shè)計(jì)中不再對加鋪結(jié)構(gòu)中的瀝青材料與厚度進(jìn)行方案比選，僅對瀝青的改性材料“SBS 瀝青改性與 TLA 湖瀝青改性”“2 cm 的橡膠瀝青應(yīng)力吸收層與玻纖土工格柵 + SBS 防水卷材”“高分子抗裂貼”進(jìn)行比選。

4.3.1 “SBS 瀝青改性與 TLA 湖瀝青改性”比選

SBS 瀝青改性最大特點(diǎn)是高溫下抗變形、低溫下抗裂性能好，具有良好的彈性恢復(fù)能力，高溫?cái)備仌r(shí)不會產(chǎn)生強(qiáng)烈氣味，適合城區(qū)施工，相比而言，造價(jià)稍高。根據(jù)測算，每平方米比 TLA 湖瀝青改性高 12 元左右。

TLA 湖瀝青材料的成分基本不含蠟，基質(zhì)瀝青添加湖瀝青后，降低混合瀝青的含蠟量，改變了綜合基質(zhì)瀝青穩(wěn)定性，從而提高瀝青混合料的高、低溫和路用性能。同時(shí)，湖瀝青含有較高的凝膠體和軟瀝青組分，與花崗巖等酸性碎石能很好結(jié)合，可以提高瀝青的抗剝落性能，每平方米比 SBS 瀝青改性降低 12 元左右。主要缺點(diǎn)是施工時(shí)氣味較大，對市區(qū)路段不太適合。綜合比較，從城區(qū)施工的特殊性角度考慮，采用 SBS 瀝青改性。

4.3.2“橡膠瀝青應(yīng)力吸收層與玻纖土工格柵 + SBS 防水卷材、高分子抗裂貼”比選

橡膠瀝青應(yīng)力吸收層的橡膠瀝青經(jīng)行車碾壓后會二次熔化，可以充分填充面層混合料底部的縫隙，排除層間存水的可能，起到防止水損壞的作用，同時(shí)也能有效的延緩放射裂縫; 另外其具有超強(qiáng)的粘性，可提高瀝青路面與舊混凝土路面的粘結(jié)性。但相比而言，造價(jià)稍高。根據(jù)測算，其造價(jià)為 45 元/㎡左右。玻纖土工格柵 + SBS 防水卷材有較高的彈性和耐疲勞性，操作較簡單，不需要重型設(shè)備，根據(jù)測算，其造價(jià)為 26 元/㎡左右，造價(jià)較低。缺點(diǎn)就是對路面要求較高，較易遭到破壞，造成結(jié)構(gòu)層漏水及反射裂縫的產(chǎn)生。高分子抗裂貼是一種夾層應(yīng)力吸收復(fù)合的系列材料，采用地震工程學(xué)原理，將面層與路基層隔離，從而使面層不受穿過路基層應(yīng)力的影響，能夠最有效地消除覆蓋層中的應(yīng)力。在瀝青混凝土加鋪層與舊路面塊板之間的縫上鋪設(shè)抗裂貼作為應(yīng)力應(yīng)變消散夾層，具有延緩或抑制反射裂縫產(chǎn)生以及防治水損害的效果。缺點(diǎn)是對路面要求較高，造價(jià)最高。根據(jù)測算，其造價(jià)為60 元/m2

左右。

經(jīng)綜合比較，采用 2 cm 厚的橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。經(jīng)多種方案比選，最終確定天妃路路面改造工程的路面結(jié)構(gòu)層如下:表面層: 4 cm AC-13C(SBS 改性)。下面層:6 cm AC-20C( SBS 改性) 。2 cm 橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。修復(fù)舊路面: 22 cm 原水泥混凝土面層。

5 需要解決的幾個(gè)技術(shù)問題

5.1 反射裂縫的防治

反射裂縫產(chǎn)生的主要原因是溫度梯度、交通荷載的作用。由于環(huán)境溫度變化，混凝土板出現(xiàn)脹縮變形，導(dǎo)致接縫或裂縫處的瀝青罩面層產(chǎn)生應(yīng)力集中，使瀝青罩面出現(xiàn)裂縫。混凝土板塊在厚度方向上的溫度差使混凝土板翹曲，接縫或裂縫處的瀝青罩面層在豎向變形差的剪切作用下，會在底部出現(xiàn)裂縫。交通荷載作用在接縫或裂縫位置附近時(shí)，除了應(yīng)力集中外，縫兩側(cè)的混凝土板對加鋪層產(chǎn)生剪切作用，其直接結(jié)果是引發(fā)反射裂縫和加速裂縫的發(fā)展。

目前常用的反射裂縫的防治措施:

5.1.1 強(qiáng)化罩面層，設(shè)計(jì)具有抵抗反射裂縫能力的瀝青混合料。

5.1.2 設(shè)置有效的應(yīng)力吸收層，常用的為改性瀝青混合料應(yīng)力吸收層，本例設(shè)置了2 cm 厚的橡膠瀝青應(yīng)力吸收層。其技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下六個(gè)方面: a.優(yōu)良的延緩裂縫擴(kuò)展的能力。b.結(jié)構(gòu)密實(shí)，能有效防止路表水下滲和毛細(xì)水上升。c.良好的層間粘結(jié)能力。d.優(yōu)越的抗疲勞能力。e.施工技術(shù)相對簡單、質(zhì)量容易控制。f3施工時(shí)間短、便于后期路面養(yǎng)護(hù)和再生回收利用。

5.1.3 鋪設(shè)土工格柵或玻璃格柵等材料。

5.1.4 舊板處理，如脫空處置、裂縫處置、錯(cuò)臺處理、板塊破碎化處理等。

6 結(jié)語

20 世紀(jì)，我國的城市道路及公路多以水泥路面為主，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，交通日益繁忙，使得路面損壞，使用性能下降，行車舒適性差，迫切要求進(jìn)一步提高路面服務(wù)性能。而利用原有的水泥混凝土路面作為剛性基層，在上面加鋪瀝青混凝土面層，形成復(fù)合路面( 即“白改黑”) ，可以發(fā)揮水泥混凝土路面和瀝青混凝土路面各自的技術(shù)優(yōu)勢。“白改黑”后水泥混凝土路面基本很難發(fā)生疲勞破壞，具有施工快速、簡便，對周邊環(huán)境及交通影響較小，面層平整度高、抗滑性能好的特點(diǎn)，是今后重點(diǎn)發(fā)展和研究的路面結(jié)構(gòu)形式之一。但是也存在如何防治反射裂縫、車轍、水損害等一些技術(shù)問題。本文以莆田市天妃路路面改造工程為例，對城市道路“白改黑”設(shè)計(jì)方法及存在的問題進(jìn)行分析和探討。

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