旧水泥路面改建设计浅析

2011-08-15钱越康

山西建筑 2011年22期

钱越康

0 引言

深圳市龙岗中心城区在二十世纪八九十年代修建了大量的水泥混凝土路面，由于水泥混凝土路面具有造价低、承载能力大、不易损坏、使用年限长等优点，在城市建设中曾承担了主要的交通任务。但是近年来，随着社会经济的快速发展，城市的车流量也迅猛增长，使得路面整体服务水平与初期相比已有较大衰减，城市中早期建造的水泥路面损坏现象十分严重，水泥混凝土路面往往出现裂缝、破碎、断板、板底脱空等病害，严重降低了道路的使用性能。

为了尽量利用现状旧水泥混凝土路面，避免浪费，在城市道路改造中旧水泥路面上加铺沥青面层的技术，俗称“白加黑”复合路面应用越来越多。但由于水泥混凝土路面属于刚性路面结构，直接加铺沥青层容易产生反射裂缝，故需对其进行调查、分析、处理，根据具体情况确定是否加铺及加铺厚度。下面结合深圳市龙岗区大运场馆配套道路路面修缮及交通改善工程项目，对旧水泥混凝土路面上白加黑的技术进行简单的探讨。

1 项目情况

2011年8月12日～8月22日，第26届世界大学生运动会将在深圳举行。因年代久远，深圳龙岗中心城区的大部分道路建设标准较低，现有水泥混凝土路面、混凝土人行道板砖等设施均陈旧不堪，届时将与新建场馆和道路形成较大的反差，从而影响龙岗和深圳的整体交通形象和城市环境。故大运场馆配套道路路面修缮及交通改善工程被提上工作日程，其包括5条城市主干道:龙平西路、清林路、如意路、龙城大道、吉祥路;13条城市次干道:爱心路、青松路、怡翠路、晨光路、沙园路、平安路、建设路、德政路、长兴路、白灰围一路、龙福西路、龙福路、和福路;3条支路:爱龙东路、和谐路、公园路。全部城市一级主干道长约18.12 km，城市二级主干道全长约15.2 km，支路全长3.2 km。全部道路共计36.52 km。

2 旧水泥混凝土路面状况调查与分析

旧水泥混凝土路面状况的调查与评价分析是改造设计和施工的基础性工作。通过对调查数据分析和评价，能准确预测旧水泥混凝土路面的剩余寿命，找到路面损坏的主要原因。本项目由华南理工大学对旧路进行了弯沉、裂缝等检测调查，为后期设计提供了详细的依据。根据调查，现状板块总体状况较好，仅存在部分板块损坏、局部裂缝等现象，对老路部分损坏板块进行修补后可直接加铺沥青混凝土罩面。

3 原水泥混凝土路面的处治

3.1 板角、板边损坏的处治

板角断裂等一般由行车荷载作用引起应力集中造成的。对于长和宽大于1 m的破损板采用换板处理;对于长和宽小于1 m的仅按破损板角断裂面的大小确定切割范围，然后修补同等强度混凝土。

3.2 裂缝的处治

原有水泥混凝土路面部分水泥面板存在裂缝程度不一，修补时根据具体情况采取相应的修补措施。

1)小于3 mm的轻微裂缝，可采用直接灌浆法处理。

2)裂缝大于3 mm时在裂缝两边各50 cm进行全深度破除混凝土板块，然后目测基层，若基层较差则下挖至整体性较好的层面，用C15混凝土修复基层，再用C30混凝土进行全深度面层补块处理。

3.3 错台的处治

1)对于错台高差不大于10 mm的水泥板，可采用磨平法，应从错台最高点开始向四周扩展，边磨边用3 m直尺找平，直至相邻两块板齐平为止，磨平后，接缝内应将杂物清除干净，并吹净灰尘，及时将嵌缝料填入。

2)对于错台高差大于10 mm的水泥板，可采用水泥混凝土进行处治，应将错台下沉板凿除2 cm～3 cm深，修补长度按错台高度除以坡度(1%)计算，凿除面应清除杂物灰尘，再浇筑水泥混凝土。

3.4 麻面、脱皮路面的处治

对于非结构破坏，如表面起皮、露骨、剥落、麻面等，可将麻面、严重脱皮处杂质清洗干净，然后再洒上改性沥青油一层，用量为0.6 kg/m～0.8 kg/m，再用改性沥青补平(厚度小于5 mm)。

3.5 水泥混凝土板脱空唧泥病害处治

1)脱空严重路段采用破除旧混凝土板块，新建C30板块的方法换板。2)一般路段采用在脱空部位水泥混凝土板上钻5个约φ50 mm的孔(钻穿混凝土板)，然后用C20高强水泥砂浆高压灌注处治。

4 沥青加铺层结构设计

4.1 反射裂缝的预防

由于水泥混凝土路面接缝的存在，在温度变化和交通荷载的作用下，沥青加铺层在接缝附近不可避免地产生应力集中，当该温度变化和交通荷载综合作用下的结构应力超过沥青混凝土的强度时即产生裂纹。随着温度变化和交通荷载的重复作用，裂纹扩展贯通至加铺层顶面或底面，形成反射裂缝。反射裂缝的存在，不仅破坏路面结构的整体强度，而且一旦地表水沿反射裂缝向下渗透，易使面层逐渐失粘脱落，路基强度降低，严重影响路面的使用寿命。

一般认为有以下几种方法可以减少沥青加铺层的反射裂缝:

1)设计较厚的沥青加铺层;2)冲击或破碎混凝土板断开成小块，并予以稳固;3)在加铺层中采用应力吸收夹层;4)加铺层中应用纤维薄膜夹层。本项目中采用铺设自粘式玻纤土工格栅的方式达到有效吸收应力，预防反射裂缝的作用。

4.2 调平层设计

加铺沥青混凝土面层施工之前必须要铺筑一定厚度的调平层，调平层的作用除了为加铺沥青层提供工作平台外，更重要的是必须有良好的抗疲劳和抗裂性能，以满足防反射裂缝功能的需要，所以对调平层材料的选择相当重要。本项目针对性地选取了中粒式沥青混凝土AC-20C和沥青稳定碎石ATB-25作为调平层的材料。

4.3 沥青罩面层设计

水泥混凝土路面加铺沥青面层，可以采用有限元层状体系计算程序进行加铺层计算，将沥青层看作上面层，原有水泥混凝土路面看作下面层，但由于旧混凝土路面板有接缝，如何有效真实地模拟白加黑路面结构是保证计算结果与实际情况相符的关键，目前还没有一套成熟的设计方法。通过深圳市相关类似项目经验及甲方对本项目提出的尽量减少噪声及粉尘污染的要求，设计了两种旧水泥混凝土路面加铺沥青的方案，并在清林路设置了300 m长的实验段，在实验段上按左右幅分别采用两种罩面方案，比较分析后确定整个项目的罩面方案。

两种方案如下:

方案一的优点在于工艺应用较广，施工单位有足够经验;缺点为在中心城区施工时产生的铣刨旧路面噪声、粉尘会对居民日常生活产生干扰。

方案二的优点在于免去铣刨步骤，不会产生噪声、粉尘污染;缺点为目前可借鉴的工程实例较少，施工单位缺少相关经验，同时施工条件要求较高，在本项目工期紧张的情况下较难达到。

通过实验段完成之后的相关检测表明，两种罩面方案都能达到相关规范的技术要求;从使用效果看，实验段道路运营半年，目前还没有出现反射裂缝。经过甲方综合考虑，决定采用方案一为本项目的白加黑罩面方案。