市政旧水泥砼路面改造方案浅议

戴小惠

（揭东县振通水电工程建设有限公司，广东 揭东 515500）

随着，我市部分早期修建的水泥混凝土路面已出现不同程度的损坏，个别路线已达到了非修不可的地步，需要重新改造翻修，但如何改造翻修、如何恢复路面行车质量等问题，已成为公路部门必须面对和解决的当务之急。基于上述情况，本文以国道G206线曲溪至小坑段路面改善工程路面大修工程为依托，结合该段路面的具体情况，对旧路面的病害及其形成机理进行研究，并提出旧路面处治措施和新路面结构形式。

1 旧路面板损坏类型

国道G206线曲溪至小坑段路面改善工程原有路面结构为水泥混凝土路面，损坏严重，通过现场调查，发现水泥混凝土路面的损坏有四种类型：（1）面板破碎、裂缝类——贯通面层厚度的断裂裂缝，把板分为数块，破坏了面层结构的完整性。裂缝类的损坏形式有：横向裂缝、纵向裂缝、交叉裂缝和板角断裂等；（2）变形类——面层板的整体性未破坏，但出现较大的竖向位移，影响行车舒适性。变形类形式有；错台、层陷、和拱起等；（3）接缝损坏类——横缝和纵缝填缝料的丧失或失效。如板缝处填缝料剥落；（4）表面损坏类——非结构性损害，发生在面层的局部损坏。如露骨、坑洞等。

2 旧路改造方案分析（白加黑方案）

鉴于本项目旧混凝土路面破损严重，对特别是普遍存在板底脱空现象的路段，旧混凝土路面进行大面积灌浆、换板等修复无法满足未来行车荷载的要求（如大量新换过的路面板已经发生断裂），或者大面积修复后再铺筑加铺层也不是一种经济有效的技术措施。因此，维修改造方案对不同路段采用不同的处理方法，其中部分路段考虑对旧混凝土路面进行破碎（压裂）和压实稳定处理，用于作为新加铺面层的底基层，其上再加铺基层、面层。这样既可以减少大量废料对环境的不利影响，又可以保留旧路面一定程度的结构完整性。

加铺基层的方案，其优点是可利用半刚性基层来对破损严重、凹凸不平的旧路面提供一个补强整平层。此种结构在国内及省内已有大规模应用的并成功的实例。

2.1 SMA-16II上面层（改性沥青玛蹄脂碎石）

上面层是车辆直接作用的结构层，本设计除了考虑混凝土的结构稳定外，主要还应考虑抗滑、降噪、防止眩光等。

SMA混合料为间断级配，粗集料多，细集料少，矿粉用量多，沥青用量也多。粗集料颗粒石-石接触，形成骨架结构，由沥青矿粉和纤维组成的玛蹄脂填充其空隙，成为一种密实结构的沥青混合料。SMA路面使用的实践表明，它与传统沥青路面相比较，具有以下特点：

2.1.1 优良的高温稳定性。SMA混合料由于粗集料石-石接触形成骨架结构，能够支承车轮荷载，并将荷载传递至下层路面，路面能够承受大的车轮荷载而不大容易产生挤压变形，始终保持良好的平整度，表现出优良的稳定性。传统的沥青路面由于粗集料成悬浮状态，不能有效的起到支承荷载的作用，荷载主要由细集料和沥青组成的砂浆所承受，自然路面容易产生变形。

2.1.2 良好的耐久性。SMA混合料集料所形成的大空隙由沥青、矿粉和纤维组成的玛蹄脂所填充，成为密实结构，空隙率小，集料颗粒表面的沥青膜厚，不仅使混合料具有很好的耐疲劳性能，而且所铺路面具有良好的耐久性。

2.1.3 良好的表面特性。SMA混合料粗集料多，所用石料质量好，路面表面构造深度大，这就赋予了良好的抗滑性能，同时雨天高速行车时的溅水现象减轻，提高了行车的安全性。SMA路面良好的宏观构造和高的沥青含量，还赋予SMA路面吸收车轮滚动噪声的性能。

2.1.4 良好的低温抗裂性。SMA混合料骨架空隙中所填充的沥青玛蹄脂，使混合料具有良好的柔韧性，增强了低温抗裂性能。

2.2 AC-20I下面层（改性沥青混凝土）

本层是沥青路面结构层中非常重要的层次，主要考虑它的强度和稳定性，采用中粒式，并设计成I型密级配结构，沥青采用改性重交通沥青，即AC-20I（改性沥青混凝土）。在投资许可的条件下，可以考虑采用美国、西欧均有成功案例的橡胶沥青混凝土或经常采用的SMA-19I、SMA-25I。橡胶沥青混凝土作为下面层有如下优点：（1）由于橡胶沥青混凝土具有的高弹性，可以延缓和减少反射裂缝。（2）由于橡胶沥青混凝土具有较好的高温稳定性，放在路面的第二层，能够起到及好的抵抗车辙作用。（3）橡胶沥青混凝土比一般沥青混凝土具有更好的粘性，与旧板的黏结更好。（4）橡胶沥青混凝土具有比较好的耐久性，有利于养护。（5）橡胶沥青混凝土比一般混凝土更加环保。

橡胶沥青混凝土作为下面层的缺点是前期投资会高一些。

2.3 上面层采用AK-16B

上面层采用AK-16B，跟普通沥青混凝相比，具有抗滑性好，降噪效果良，抗车辙良，路面水排除快等优点；只是空隙稍大，路面水容易下渗。下面层主要考虑它的强度和稳定性，采用中粒式，并设计成I型密级配结构，沥青采用重交通沥青，即AC-20I（沥青混凝土）。抗车辙能力稍差，水稳定稍差，抗反射裂缝差，造价低。

根据路面改造以往经验，在旧水泥混凝土路面损坏后的养护修复有几种方法，第一种为，把原路面损坏的地方挖除，再修回同样结构层的路面，适用于路面损坏不多的日常养护；第二种是，全路段挖除面板，重新做路面结构，适用于路面破损严重的路况，效果较好，寿命长，只是工时较长，对交通影响太大，沿线社会、经济负面影响大，造价比较高；第三种就是加铺水泥混凝土面板，效果不错，寿命长，缺点是加铺层比较厚，对标高受限制的路段不适用，由于水泥砼面板需要养护，加铺后开放交通时间比较长，对沿线交通影响也相对大些；第四种也就是现在国内外比较常用的加铺沥青路面，即白加黑，这种维修方法的优点是工时短，加铺后基本不需要养护，冷却后即可开放交通，甚至可以晚上摊铺，白天开放交通，铺装层厚度薄，最薄可达10cm，造价适中，缺点是施工受雨季影响较大。由于G206线交通流比较大，且该路在路网中的重要地位，使得该路不能长时间的封闭或半封闭交通，尽早通车为宜，原路桥涵比较多，且大部分为过城镇路段，标高受限制因素比较多，并且结合当地区域交通规划，机场连接线配套，从城市美观角度出发，宜选用厚度较薄的铺装层，比较后选用白加黑方案。

原路面的处理方案,除一般的处理措施外,强调对桥头沉陷、板底脱空、板的不均匀沉陷(包括严重错台)及个别弯沉较大的地方,采用压浆处理。处理的方法主要有：冲击破碎，多锤头破碎，换板等。为方便机械施工，分段长度不宜小于1000米，特殊情况可以适当降低标准。

2.4 结构受力分析

水泥混凝土路面加铺沥青混凝土为复合式结构，上层的沥青混凝土弹性模量一般为1000～2000MPa，而下层水泥砼板的弹性模量一般为30,000MPa左右。上下刚度相差很大，在汽车或温度荷载的作用下会对沥青混凝土加铺层带来许多不利的影响。为保证加铺层的质量，为加铺层结构设计提供理论依据，进行沥青混凝土加铺层内部的受力分析十分必要。

水泥混凝土路面加铺沥青混凝土分为上下两层，各层的厚度及弹性模量从上至下依次为4cm、6cm、25cm，上面层抗压回弹模量取1600MPa，下面层 AC20 取 1400MPa，水泥砼板取32000MPa，土基模量E0。以E0为变量，分析各层层间连续和层间滑动两种情况下加铺层中的拉应力、剪应力和变形，计算点选择在第一层底面、第二层底面和第三层顶面的荷载圆中心及轮隙中心处。（荷载圆半径10.65cm，压强0.7MPa）

2.5 沥青混凝土加铺层最小厚度的确定

在原有混凝土板上加铺沥青混凝土面层,加铺层的最小厚度是一个关键技术问题。主要考虑以下问题。首先，从揭阳当地的气候条件和交通量情况,为防止产生比较严重的车辙,加铺的沥青混凝土面层也不宜太厚。再者，根据路线的纵断面设计,设计高程与原有路面高程差一般在10cm左右,为避免过多地破碎和替换原混凝土板,加铺沥青混凝土面层的最小厚度一般为10cm～12cm。最后，还要考虑减少反射裂缝、预防水破坏、提高沥青混凝土的高温强度等等。

结语

综上所述，在市政道路改造实施中，改造方案制订的合理与否离不开对路面病害类型与损坏程度的正确判断，我们只有摸清了旧路破损的病症所在，才能为方案的制订提供准确的信息来源，才能使改造方案的筛选更具针对性、更具科学性。此外，为了确保旧路改造质量，在工程实施过程中，应严格按图规范施工，不可擅自修改设计，以确保工程满足设计及规范要求。

[1]朱峰.路桥工程施工技术.人民交通出版社，2005.

[2]文德云.公路工程施工现场控制要点.人民交通出版社，2003