旧水泥路面加铺沥青混凝土设计与质量工艺探讨

　　摘要：结合107国道驻马店至遂平县城段38km公路养护改善工程的设计与施工实践，介绍旧水泥路面加铺沥青面层的设计方法与施工控制，并就旧水泥路面处理的控制指标，加铺层的结构设计、半幅通车半幅施工的注意事项等问题进行探讨。
　　关键词：旧水泥路面，加铺改造，沥青面层，设计方法，质量控制
　　1概述
　　在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层是一种常用的路面修复技术，具有工期短、对交通影响小、修复后路面服务性能好等优点。但目前国内对旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层尚未形成一个完整的体系用来指导设计与施工。因此，本文结合107国道驻马店至遂平县城段养护改善工程，对旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层的设计及施工中所遇到的一些问题进行探讨，供同行们参考。
　　2老路概况
　　107国道驻马店至遂平县城段全长38.256km，公路等级为一级，原有路基宽度25m，路面宽22.5m，水泥路面，水泥板厚22cn。该路段承担着豫南地区繁重的交通任务，但是在1995年改造后，再未对路面结构进行大修养护。2000年驿城区断面交通量已达到1023辆/昼夜。随着交通量的剧增和汽车轴载日益重型化，该路段已远超过其设计通行能力，路面使用品质急剧下降。
　　根据设计人员对全线路面使用状况调查结果表明，旧水泥混凝土路面横断面上四块板弯沉代表值相关不大，个别路段代表弯沉值较大，是因板块脱空、破碎所致；路肩代表弯沉值较大，因结构层较弱，承载力不足，排水不畅，导致路肩下面的土基松散。另外混凝土板的板角断裂、交叉断裂和纵、横向断裂严重，总坏板率达到12.98%。从调查的情况看水泥混凝土板块破坏速度在加快。根据相关规定，宜安排进行大中修。
　　3加铺改造设计
　　主要设计思想是在满足结构层强度的条件下，尽可能做到工程经济性、施工方便性和检测可操作性相兼顾，有针对性地采用国内外相关新技术与新工艺。结合本项目的具体特点，经综合分析论证，最终确定老路补强采用加铺水泥碎石基层，结合板块压浆处理，以水泥碎石半刚性基层来源除荷载型反射裂缝，而层下设玻纤网，以减少板块温度型反射裂缝及石灰碎石收缩裂缝的反射，上面再设置沥青混凝土面层。
　　3.1旧水泥混凝土板的处理
　　目前在水泥混凝土板弯沉控制指标方面还没有一个较统一的标准，在本次改造中结合以往改造工程实例，我们提出如下处理原则：
　　（1）所有断板均凿除，整修基层（如基层松散则凿除后用15#贫砼修复），新浇注设计强度不低于25#的砼板块，新浇注砼板强度达到设计强度的80%以上方可开放交通或铺筑石灰碎石基层。
　　（2）单点实测弯沉值Lr>80，或4个单点实测沉值中至少有2点大于60，凿除该板，其余步聚同（1）。
　　（3）单点实测弯沉值20<Lr≤60，或4个单点实测弯沉值中有且仅有最大值为60<Lr≤80，在该板四角、四周及中心钻9个或11个孔，压入水泥浆，3天后测单点弯沉，如Lr≤20则说明该板已处理好；如仍然处于20<Lr≤30，则可采用在该板四周用改性沥青油毡贴缝的办法；如仍然处于Lr>30，则作破碎板处理。
　　（4）单点实测弯沉值Lr≤20，该板不予处理。
　　（5）角隅断裂、接缝碎裂的板块，围绕裂缝按一定长和宽用切割机割成矩形，凿除碎块，整修基层，浇注新砼补齐。
　　3.2路面加铺层的设计
　　正常路段加铺层设计厚度为33cm，路面结构组合自上而下依次为：4cm厚AC-13-1沥青砼、6cm厚AC-20-Ⅰ沥青砼、满铺玻纤网、沥青下封层（米砂+乳化沥青）、17～20cm厚（路拱横坡由1%调整为1.5%，因此路中线处厚20cm、路面边缘处厚17cm）水泥碎石、处理过的旧水泥混凝土板。
　　因纵坡调整或路面结构组合变化而造成路面结构厚度不一致的，对于厚度差小于11cm（指路中心线处厚度）的，用AC-25-Ⅱ沥青砼调整，对于厚度差大于20cm的应分2层铺筑，大于40cm应分3层铺筑。
　　对于部分未改造桥梁或虽改造因桥两头有纵坡（即处于凸型竖曲线顶）未抬高的桥梁，前后桥头各20～100m范围内，下挖30～60cm（靠近台背处下挖60cm逐渐过渡到30cm，且台背处具体下挖深度应根据该处设计标高而定，应保证两层共计30cm厚12%石灰土及33cm厚结构层），检查下承层情况，对于水泥碎石如成型则保留，否则凿隙后用8%灰土补齐。对于灰土或素土，如弯沉合格则保留，否则刨松厚15cm掺8%石灰碾压成型，其上分两层铺筑共计30cm厚12%石灰土，再加铺相同路面结构层。加铺层路段的起终点可参照上述方法进行处理。
　　4路面施工质量控制要点
　　4.1旧水泥砼板修复中几个关键技术
　　（1）断板的确定，满足以下条件之一者视为断板：①已碎裂成数块的破碎板。②对于有交叉断裂，即有贯穿全板的2条以上纵、横、斜向裂缝形成的板块。③对于非角隅断裂和接缝碎裂的板块，如存在一条贯穿全板且宽度大于25mm的裂缝的板块亦视为断板；如缝宽在3～25mm则根据实测单点弯沉决定是否破碎该板，如决定不破碎则对该条裂缝进行油毡贴缝处理；如缝宽在0～3mm，则仅需进行贯缝处理。
　　（2）凿除旧水泥砼板时应注意的问题。破碎机械建议不用冲击区长锤，因其冲击力对周围板块基层有振动影响，最好用工人配合空压机，小型凿岩机也可。对于纵向两块板之间的纵缝内的传力杆钢筋，应予以保留或恢复；对于横缝（胀缝或缩缝）中的拉杆钢筋也应保留。对于连续换板也应对应于旧板留出纵、横缝。砼配比中加入适量早强剂（水泥砼路面快速修补剂）。
　　（3）板块编号及弯沉测量。压浆之前，必须对原有板块进行逐板编号、登记，然后检测弯沉，每块板检测4个点。测量工具：后轴重10t的黄河车，5.4m的贝克曼梁，百分表。测点布置：对于刚性路面，根据《公路路基路面现场测试规程》（JTJ059-95）要求，最好再用另一套贝克曼梁，对第一套贝克曼梁的三脚支点进行修正。
　　（4）压浆。首选是在板中央及板角、板边均匀对称钻9～11孔。钻头直径5cm，深度要求超过板厚（板厚为22cm），一般为28～33cm。成孔后用环氧树脂粘结剂将法兰螺埋入孔口。2天后用空气高压枪进行清孔。然后开始向孔内压浆。浆液材料为水泥、粉煤灰、水，JK-24、铝粉，其比例为：1：1：0.95：0.16：0.001。注浆压力一般为2MPa，当压力达到2～2.5MPa维持1min后停止注浆。钻孔养生3天后可开放交通。

　　（5）压浆效果检测。压浆3天，再次测单点弯沉值，对于20与30之间的点，在该点所在的一边用改性沥青毡贴缝；对于仍有大于30的板，则作破碎板处理。经压浆处理与改性沥青油毡贴缝，对于仍有大于30的板，则作破碎板处理。经压浆处理与改性沥青油毡贴缝，所有板块统计合格率应达98%以上。
　　（6）灌缝。板块维修好后，还得对板块之间纵、横缝用嵌缝料充填，以防雨水及杂物下渗。目前办内使用较多的水泥混凝土路面嵌缝料为加热施工式填缝料。该料组成：石油沥青、PVC树脂为基料，适量的改性剂，辅以必要的添加剂，在特定条件下配制而成。现场施工时，先用专用的清缝机进行深度清缝，然后人工将缝清理干净（不能用水清洗）。再将填缝料加热到130～140℃后灌入缝中。
　　4.2加铺结构层施工注意事项
　　（1）石灰土层施工。土料应进行粉碎并严格筛分，其中15～25mm的土块不应超过5%，混合料中石灰、土应充分拌和均匀，施工时应加强现场的排水设施。
　　（2）水泥灰碎石基层施工。水泥灰碎石基层采用集中拌和分层碾压的施工方法进行施工，碾压时按路面基层施工技术规范规定的碾压方法进行碾压，水泥灰碎石7天无侧限抗压强度大于等于2.0MPa,压实度不小于97%。石灰碎石铺筑完成后，必须进行养生和交通管理。基层养生完毕后及时铺沥青下封层应达到水泥碎石边角处。石灰碎石作为调平层，其加铺厚度按10～20cm一层；大于20cm时，应分层铺筑，每层的最小厚度不小于10cm。
　　（3）沥青下封层施工。沥青下封层施工前，应做好石灰碎石表面的检查与清扫，宜采用森林灭火鼓风机配合人工完成清扫。沥青下封层碾压结束后，原则上封闭交通7天。
　　（4）沥青找平层及上下层的施工。沥青找平层按一层摊铺，沥青面层分上下二层进行施工，在铺筑找平层的细粒式沥青混凝土以前应清洁沥青下封层表面。对于沥青面层各层如果施工时间间隔较长，下层受到污染，摊铺上一层前应清洁表面后浇洒粘层乳化沥表后再铺筑，上下面层之间不论何种状况均喷洒粘层乳化沥青。
　　（5）玻纤网的施工。目前常用的玻纤网有带自粘胶和不带自粘胶两种。带自粘胶的可直接在已平整的基层上铺设，不带自粘胶的通常采用钉子固定法。本次采用不带自粘胶的玻纤网。
　　（6）面层宽度施工控制要求。上面层AC-131宽度按不小于12.0m控制；下面层AC-201沥青砼平均宽度按不小于12.0m控制（其中每边平均0.075m将被切除）；基层石灰碎石顶宽按不小于12.40m控制；边坡1:1，则平均宽度不小于12.6m，石灰碎石应在路肩整修至与旧水泥砼板同一高度时再摊铺。
　　4.3半幅通车施工注意事项
　　因107国道系干线公路，不能长期中断交通故分两半幅分别施工。
　　先将半幅路的旧水泥砼板维修好，用摊铺机摊铺半幅石灰碎石基层，基层底面内边缘沿着路中线，并用人工或小型机械将基层内边坡拍紧，基层顶面外边级超宽30cm,（比设计半顶宽6.20m向外侧超宽30cm），在基层顶面按层铺法铺筑下封层（双层式），下封层亦向外侧超宽30cm，开放该半幅交通。将另半幅的旧水泥砼板维修好，将已摊铺成型的基层内边坡表面松散清除干净，用洒稀水泥浆湿润基层内边坡表面，摊铺第二个半幅石灰碎石基层，应特别关注两个半幅搭接处的压实度；按层铺法铺筑第二个半幅下封层（双层式），施工时乳化沥青应覆盖第一个半幅下封层边缘2～3cm，米砂撒布时不重叠，开放第二个半幅交通。
　　整个第一个半幅下封层；再摊铺3cm厚AC-101-沥青摊铺6cm厚AC-20-1沥青砼下面层，自下封层起、玻纤网、找平层、下面层均不越过中线，且离中线10～15cm，并逐层留2～3cm的台阶，找平层、下面层的内边坡均应采用胶轮压路机压实，必要时采用小型压路机垂直于边坡进行碾压，保证足够的压实度，开放该半幅交通。第二个半幅找平层摊铺前，应将第一个半幅找平层内边坡表面清除干净，涂刷足够量的乳化沥青，再摊铺第二个半幅找平层，应特别注意两半幅玻纤网；第二个半幅找平层，应特别注意两半幅接缝处的压实度；沿路线纵向满铺第二个半幅下面层内边坡表面清除干净，涂刷足够量的乳化沥青，再摊铺第二个半幅下面层。应特别注意两个半幅接缝处的压实度，无论间隔时间长短在摊铺上面层前均需在下层表面喷涂一层粘层乳化沥青，乳液用量视表面清洁度而定，一般为0.2～0.5kg/m2。
　　上面层也分两半幅分别摊铺，两半幅分界线正对路中线，先摊铺第一个半幅，路中稍稍超宽（越过中线平均宽度约3～4cm），碾压成型，用切割机沿路中线切成垂直面，清洗干净、凉干，涂刷足量乳化沥青，再摊铺第二个半幅。特别提醒注意，冷接缝跨缝碾压应大半个轮子在热混合料，小、半个轮子在冷混合料。
　　5结束语
　　107国道遂平段已经通过了河南省组织的省级文明样板路的验收工作，并赢得了验收组专家的一致好评，目前道路使用状况良好。旧水泥砼路面加铺沥青面层是一种非常有效的旧路改造方法，但有一定的技术难度，应针对老路具体情况，提出合理的旧水泥路面处理的控制指标，采取相应的加铺层的结构设计方案，并密切关注半幅通车半幅施工的相关事项。

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