旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层改造技术研究

2021-01-08郑盛华

工程技术研究 2020年23期

郑盛华

（宁德市路兴设计有限公司，福建宁德 352100）

为了满足公路运输需求，福建省在21世纪初以来修建了大量水泥混凝土路面。目前，福建省宁德地区国省道公路路面已经接近使用年限，同时由于受到交通量剧增、超载运输等影响，国省道干线局部路面破损十分严重，甚至影响到行车安全。在旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土具有工期短、影响小、服务性好等优势，因此在条件允许的情况下使用该方案有着重要意义。

1 工程概况

该项目旧路公路等级为二级公路，设计速度为40km/h，双向两车道，路幅宽度为8.5m，如图1所示。2003年通车至今，现状路面结构形式为水泥混凝土路面，该路段路面出现了断板、错台、裂缝、角隅断裂等路面病害，导致通行不畅、行车不适、路面噪声大。为改善道路行车条件，急需对该段水泥混凝土路面进行改造。

图1 路面情况（单位：m）

2 道路现状

（1）结构类型。通过查找该工程路面技术材料，得出该水泥混凝土路面面层厚度为22cm。

（2）路面现状。该段公路路面病害较为严重，主要有断板、破碎、裂缝等。面板破碎、断裂是典型病害，有罩面、断裂、破碎板块等形式。变形、错台类病害未破坏整体性，但存在竖向位移情况，表现为错台、起拱、沉陷等情况，在一定程度上影响了上层加铺，如图2所示。全线的病害板块比例达到了12.23%，断板病害占比较高，达到了8.43%，然后分别是裂缝2.6%、缺边断角0.7%、板块沉降0.5%[1]。

图2 错台

3 材料要求

为了提高面层改造效率、控制改造成本，此次设计根据路面横坡实际情况、纵坡整体性，横断面大体上是按照原路面横坡展开调整设计的。此次改造路面的最小沥青层厚度为14cm，主要材料如下：2cm厚改性沥青砼AC-5应力吸收层+0.3～0.6kg/m2改性乳化沥青+7cm厚中粒式改性沥青砼下面层；AC-20C+0.3～0.6kg/m2改性乳化沥青+5cm厚细粒式改性沥青砼抗滑表面层AC-13C。对于沉降部分采用ATB-25调整，从而确保整个横断面、纵断面的平顺度。

4 旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土原则

该工程结合《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）相关规定标准，要求所加铺的沥青层改变旧路面整体性能，并充分利用既有路面剩余强度，减少资源浪费、提高施工便捷性、降低对交通与环境的负面影响。路面改善原则具体体现如下：

（1）安全性、舒适性。在加铺沥青混凝土面层之后要求路面可以提供全天候、舒适安全的交通服务，所选用的设计方案必须符合原道路的使用要求，确保功能的完善性。

（2）加强黏结力。在汽车行驶过程中，一旦紧急制动则会产生非常大的剪切力，如果黏结力不足则会产生车辙，因此必须采用具有良好黏结性的材料，使新旧路面紧密黏结，由此提升路面整体的抗剪力。

（3）表面抗滑性。在选择沥青混凝土、集料、混合料级配时，要重点关注材料整体应用的抗滑性，确保达到要求标准。

（4）高温稳定性。由于福建地区夏季温度较高，为了提升路面的使用寿命，需要加铺的沥青路面有较强的抗挤压破碎能力和抗车辙能力，这样在天气炎热的情况下不会产生较深的车辙，可保证路面行驶车辆的安全。特别是在上层面设计中，为了抵抗高温影响，应尽可能选择抗车辙性能较强的面层结构。

（5）减少反射裂缝。由于加铺沥青混凝土面层的厚度有限，因此要挑选性能更强的沥青混凝土材料，在路面结构设计中采用相应的抗放射裂纹，这样可以减少反射裂缝生成量。

（6）抗水害。宁德地区年降水量较多，并且近些年台风盛行，对国省道公路早期损害的调查研究表明，其主要破坏因素就是水害，因此铺装层必须有足够的抗渗性，不得出现透水情况，加强石料和沥青之间的黏附性，黏附等级不低于4级。

5 旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层改造施工

5.1 病害处理

（1）断板、碎裂板位置先挖除基层和面层，使用混凝土层修复，零星破碎板处理采用小型压路机压实（95%以上），挖除之后根据设计单位标准进行病害处理，实测弯沉较大的部位进行换板处理。置换板施工中将相邻板块凿除，重新设立拉杆。横板凿除时要保留原有拉杆，修复损坏拉杆，打好水平孔，清除孔内空气，注入植筋胶和拉杆钢筋，植筋抗拔强度要求大于40.4kN。

（2）错台板块采用磨平机处理。

（3）对于裂缝宽度达到0.3mm以上的采用扩槽灌浆处理，宽度低于0.3mm的裂缝使用环氧树脂封堵。

（4）缺边缺角部位采用具有一定强度，水泥混凝土结合型较强的修复材料修复。

5.2 黏层施工

新旧路面之间、沥青砼层之间使用改性乳化沥青黏层油，保证界面之间的黏附性。在黏层油喷洒时采用专门的布洒机，将喷油管与路面之间夹角控制在30°左右，适当调高高度，这样可以让黏层油更好地重叠。布洒改性乳化沥青前，要进行一次沥青材料质量检查，质量达标之后再施工。沥青洒布中要根据设计标准控制黏层油洒布量。洒布时还要做好环境保护工作，不得对周边环境造成负面影响。黏层材料数据指标要满足设计规范标准，所洒布的黏层油为均匀的雾状，形成一层薄层，不得出现点状洒布和条状洒布情况。对于洒布不足的部分要补洒，洒布过量处则要及时刮除，不得对其他构造物造成污染。

5.3 热喷SBS改性沥青黏层的施工

一般采用间断级配结构，碎石封层所采用的石料粒径要求较高，最好是采用等粒径石料。由于石料加工难度、路面防滑性的要求不同，石料粒径可以划分为5档：2～ 4mm、4～ 6mm、6～ 10mm、8～ 12mm、10～14mm。其中，粒径为4～6mm、6～10mm的石料使用最为广泛。要结合路面平整度、抗滑性确定石料粒径范围，不同石料粒径使用中要相互搭配起到钳挤作用，遵循下粗上细原则。正式封层前要彻底清扫，施工中保证有足量的胶轮压路机，确保降温前、破乳后完成碾压施工。虽然热喷施工层完成封层之后即可通车，但为了不出现早期病害要限制车速，2h后即可完全开放交通。

使用SBS改性沥青料时，为了保证沥青膜均匀、等厚，要将沥青料现场温度控制在160～170℃。沥青膜形成厚度与碎石封层车喷油嘴高度有直接关系，可以根据沥青膜厚度要求调解喷嘴高度。所采用的石料需要反复破碎，针片状碎石不得超过总量的15%，其中不掺杂杂质、石粉，压碎值不超过14%，严格水洗风干。封层采用“两油两料”，先用70号沥青喷洒一层、铺10～15mm厚的碎石，后用70号沥青喷洒一层，铺5～10mm厚的碎石，改善规范标准确定沥青喷洒量、碎石洒布量。

5.4 面层施工

沥青混合料施工必须满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）技术标准，施工温度通过在135℃及175℃条件下的黏温曲线标准规定确认，没有黏温曲线数据时，可以根据实际情况确定高值、低值，实际操作中允许进行适当的调整。根据不同施工工序确定聚合物改性沥青混合料施工温度，通常要比普通沥青砼施工温度高出10～20℃。沥青路面施工不得在气温10℃以下、雨天、路面潮湿的情况下施工。在冬季遇到大风天气时，在无法确保第一时间压实施工的情况下不得铺筑沥青料。根据混合料类型试铺试压确定松铺系数，在摊铺过程中要碎石检查摊铺层厚度、路拱、横坡。沥青混合料摊铺要连续、均匀、不间断，混合料搅拌、运输、摊铺、碾压等施工流程均采用机械化操作。

压实成型的路面平整度、压实度必须满足技术标准。一般情况下，沥青砼压实层最大厚度不超过100mm，沥青稳定碎石层混合料压实厚度不超过120mm，但在选择大功率压路机且试验证明可以达到压实度标准时，可以将压实厚度增加到150mm。

5.5 接缝处理

在接缝施工处理中，必须保证足够紧密、连接足够平顺，不得出现可见的接缝离析情况。上层、下层纵缝之间错开150mm（热接缝）或300～400mm（冷接缝）以上。相邻两幅和上层、下层横向接缝要错开1m以上。使用3m直尺检查接缝情况，确保其平整度能够达到标准。横接缝采用阶梯接缝，通过铣刨工艺形成接缝台阶，布洒一层黏层沥青，搭接长度控制在3m以下[2]。