城市老城区旧混凝土路面改造研究

刘美英

(无锡工艺职业技术学院环境艺术系， 江苏 宜兴 214206)

国内城市道路前期设计一般采用水泥混凝土路面,随着社会经济的发展与汽车保有量的增加,人们对城区道路行驶的舒适性和安全性要求逐步提高。原有旧混凝土路面从使用功能和安全性上都无法与现在城市的发展相适应,这就要求对既有的旧水泥混凝土路面进行改造,以适应城市交通需要。而原有老城区设计一般采用水泥混凝土路面作为路面面层,随着使用时间的增长,路面病害逐渐增多,出现裂缝、沉陷、错台、破损等。由于受老城区交通压力影响,很难做到将既有道路全部翻新。因此,如何合理地处理旧水泥混凝土路面,使其作为稳定的承载层是老城区道路改造成败的关键。本文对宜兴市老城区多条道路的改造进行分类总结,提出常见旧水泥混凝土路面处理方案,为老城区道路改造提供借鉴。

1 老城区道路现状调查及改造方案

近年来,很多城市陆续进行老城区内道路改造。以江苏省宜兴市为例,目前已经完成的城区道路改造有环科园新城路、绿园路、兴业路等9条道路，以及城南路网6条道路、人民路主干道。按照道路所处地理位置、交通流量、规划使用功能和原有道路路面结构及现状,采取了不同的道路改造方案。

1.1 老城区道路现状调查

宜兴市城区道路原设计全部采用水泥混凝土路面,结构层根据修建的年代不同及道路功能不同,分别采取了不同的道路基层、底基层。主要道路结构设计情况及路面破坏情况见表1。

1.2 老城区道路改造设计方案

根据道路结构现状、交通流量情况、后期道路承载能力等综合考虑,做出如下设计：

方案一 拆除旧路面,重新进行设计

环科园新城路位于环科园内,是环科园南北方向大通道,由于环科园内工厂较多,道路重载车辆多于一般城市道路,原有道路因为当初未考虑此问题而出现大面积破损。另外，该道路交通流量相对较小,与之平行道路较多,拆除重建对综合交通影响不大。综合以上情况, 设计按照交通情况结合远景规划重新设计,旧混凝土路面拆除至底基层,重新施工道路结构层。道路结构层设计为：40 mm厚SMA-13沥青混凝土(SBS改性沥青)+80 mm厚中粒式沥青混凝土AC-20C(SBS改性沥青)+6 mm厚沥青下封层+340 mm厚水泥稳定碎石+360 mm厚10%石灰土。由于新城路部分路段处于泥塘填筑段,当初施工时未作任何处理,因此本次改造重新进行处理,采取基底翻松6%石灰土处理,每层厚度不超过200 mm,根据现场采取承载试验确定换填厚度。

表1 宜兴市城区道路原设计状况调查表

方案二 利用旧水泥混凝土路面,加铺黑色路面

城南路网的东山路是宜兴市东西交通大通道,人民路为南北大通道,也是主要的商业街区,交通繁忙；原有旧路面破坏情况不大。因此决定充分利用原有水泥混凝土路面,对原有路面处理后加铺沥青混凝土路面。道路结构层设计为：50 mm厚SMA-13沥青混凝土(SBS改性沥青)+70 mm厚中粒式沥青混凝土AC-20C(SBS改性沥青)+高性能聚酯布+旧水泥混凝土路面。而作为重要道路结构层的旧混凝土路面的处理就尤为关键,它对后期的道路使用性能好坏起到决定性作用。

2 旧水泥混凝土路面常见病害及处理方案

旧水泥混凝土路面作为改造路面的结构层,必须对其病害处理后才能起到承载的作用,为更好地处理旧水泥混凝土路面,在施工前首先要对既有路面进行调查和检测。调查主要是对水泥混凝土路面外观可直观判断的板块作出判定,而检测是为了更明确地确定板块下部情况,从而作出处理意见。其中弯沉作为判定板块下部结构完好的主要依据,弯沉值根据实测和取芯对照确定发现,当弯沉值大于45 μm时,下部基本会出现脱空现象,当弯沉值介于20～45 μm之间时,下部出现局部脱空和夹缝。因此对于板块是否需要处理以弯沉值45 μm作为一个判断依据。

1)根据对宜兴市几条道路的调查统计,旧水泥混凝土路面常见的病害及出现频率见表2;根据统计,常见的旧水泥混凝土路面出现病害情况有如下三种：

①旧水泥混凝土路面破坏严重,出现碎裂、底部完全脱空,以及前期板块维修、井周沉降维修造成板块不完整,出现小板快拼接。

②经过弯沉检测和对比取芯,板块表面完好,但板块间出现小于6 mm的轻微错台。或者未出现错台,但相邻板块弯沉检测,弯沉差大于6 μm的板块。

表2 旧水泥混凝土路面常见的病害及出现频率调查表

注：环科园道路为采用利用旧水泥混凝土路面的道路综合统计。

③水泥混凝土路面板块出现轻度板块裂缝,以及板块间老的横缝、纵缝。

2)针对统计情况进行分析,作出如下处理方案：

处理方案一 针对破坏严重板块和完全脱空板,采用破除旧板,补强基层,更换新板的处理方案。

处理方案二 对于板块外观完好但弯沉值偏大及相邻板块出现较大弯沉差的板块,采用压浆处理。

处理方案三 对于轻度板块裂缝及混凝土板块纵横缝,采用清缝、灌缝处理。

处理方案四 针对刚性路面及柔性路面的连接,考虑到下部开裂对上部沥青路面的影响,在旧水泥混凝土路面上部铺设高性能聚酯布,减小下部路面结构层对新沥青路面的影响。

3 旧水泥混凝土路面处理施工工艺要点

3.1 换板施工工艺要点

换板施工的关键是旧板破除和基层处理,在施工中应该注意以下几点：

为减少破除板块时对周边好板块的影响,板块破除禁止使用大型冲击锤,可采用人工配合小风镐将板块周边与好板块连接处破开,然后再使用冲击锤破碎。破板挖除后,要对下基层进行夯实,如局部出现软弱层,可采取片石混合料换填,表层采用50 mm碎石垫层处理,大型压实机械无法施工时,要采用小型夯实机械夯实。施工过程中,重点控制新旧板块的连接,纵缝钢筋需要重新植入,可采用人工打眼,植筋胶植入方式植入。新混凝土板块到达养护期后才能开放交通,对于老城区道路要求不少于7 d。

3.2 压浆施工工艺要点

旧水泥混凝土路面板块压浆采用水泥粉煤灰混合浆液,并加入适当早强剂和膨胀剂,经过选择和试配,确定压浆配比为：水泥∶粉煤灰∶膨胀剂(铝粉)∶早强剂(JK-24)∶水=1∶0.8∶0.001 5∶0.20∶0.95,要求浆液流动度控制在20～30 s之间[1]。施工要点如下：

施工前应首先对道路施工区域进行封闭,根据道路交通情况划分出相应的注浆区域,分块实施。板块注浆施工应该连续进行,当天钻孔完成的板块必须注浆完成,避免出现先钻孔后注浆,由于钻孔内注入水造成板块下部出现积水新病害。

在注浆过程中要保持浆液拌和机搅动,要严格控制压浆压力,压力控制在2 MPa左右,持续时间不小于1 min,在注浆时若发现已注或未注孔内冒出浆液,应用木塞将钻孔塞紧。对于第一次注浆后弯沉检测仍不合格的需要二次注浆,在不满足条件的孔位附近两侧各200 mm处补钻一孔,重新注浆。直到检测满足要求为止。注浆完成后,用快凝水泥砂浆封孔,并进行封闭养生,养生时间不得少于3 d。

3.3 板缝处理工艺要点

由于板缝处理工作量大,采取专用清缝灌缝机械施工,以做到缝深不小于30 mm。灌缝料采用专用灌缝料,做到灌缝饱满均匀,不出现空漏,不断节。灌缝完成后应适当封闭交通,待灌缝材料冷却有强度后方可开放交通。

3.4 高性能聚酯布施工工艺要点

粘层油采用与面层沥青混合料同标号的热沥青。粘层油的用量建议在0.9～1.3 L/m2之间,具体用量结合路面粗糙度确定。

为避免因搭接过多影响整体拉应力,路的主体部分材料幅宽必须大于等于3.8 m。纵横向搭接不小于100 mm,在纵向搭接部位,粘层油施工时可采用适当放宽撒布宽度,保障搭接部位的良好结合。横向搭接部位要求人工涂刷粘层油[2]。

在铺装完高性能路面专用聚酯布后,要求使用胶轮机碾压一遍,以保证高性能路面专用聚酯布更均匀的沥青浸透。

4 结 语

宜兴市地处长三角经济带,经济实力较强,先于2009年开始实施老城区道路改造,先后完成了环科园区域及城南道路网、城中道路网、人民路等道路改造工程,城区道路黑色化达到80%以上。改造完成后的道路,大大提高了行车的舒适性,改变了城区内部道路景观,提升了城市形象。

通过合理改造旧水泥混凝土路面,使其成为稳定的承载层是老城区道路改造成败的关键。这样做既节约资金和降低成本，又减少了对城市道路交通的影响，缩短了施工时间。