加鋪瀝青面層在舊水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用

 加鋪瀝青面層在舊水泥混凝土路面改造中的應(yīng)用

　　摘要：水泥混凝土路面隨著使用年限增長(zhǎng)、交通量增加等原因漸漸產(chǎn)生破壞，需對(duì)原有路面進(jìn)行適當(dāng)修復(fù)和改造，從經(jīng)濟(jì)、方便、合理的角度考慮，在原有路面上加鋪瀝青面層是其中一種行之有效的方法。本文主要從加鋪瀝青面層的設(shè)計(jì)和施工方面提出一些個(gè)人看法與建議，與同行專家探討。

　　關(guān)鍵詞：水泥混凝土路面，加鋪，瀝青面層，設(shè)計(jì)，施工　

　　一引言

　　目前我國(guó)已建成的公路中水泥混凝土路面約20萬km。水泥混凝土路面作為高級(jí)路面的一種主要結(jié)構(gòu)形式，具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)和前期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)。但隨著使用年限增長(zhǎng)、交通量增加和超載車作用，以及設(shè)計(jì)、施工等方面的原因，水泥混凝土路面損壞日益嚴(yán)重，出現(xiàn)露骨、開裂、斷板、錯(cuò)臺(tái)、破碎、板底脫空等病害，影響了道路的使用功能，面臨著修復(fù)工作。

　　與瀝青路面相比，水泥混凝土路面的修復(fù)比較困難，常用的修復(fù)方法有更換破碎板、加鋪新水泥混凝土面層和加鋪瀝青面層三種。更換破碎板和加鋪新水泥混凝土面層不僅工程量和耗資巨大、大量的建筑垃圾難以安置，而且過長(zhǎng)的建養(yǎng)周期嚴(yán)重影響交通；而加鋪瀝青面層在有效地改善舊水泥混凝土路面使用性能的同時(shí)，充分利用了舊水泥混凝土路面，工期較短，施工方便，對(duì)交通、環(huán)境影響小，是舊水泥混凝土路面改造工程中應(yīng)用較多的方法。

　　二加鋪瀝青面層的設(shè)計(jì)原則

　　反射裂縫是水泥混凝土路面上加鋪瀝青面層設(shè)計(jì)中必須重視的問題，由于水泥混凝土路面的應(yīng)力在接縫或裂縫處不連續(xù)，在車輛荷載及氣溫變化的影響下，作用在加鋪層底面的拉應(yīng)力超過了瀝青面層的抗彎拉強(qiáng)度并使其底面開裂，裂縫逐漸向上延伸，直到穿透面層，形成所謂的反射裂縫。反射裂縫對(duì)道路的破壞不是簡(jiǎn)單的裂縫問題，更嚴(yán)重的是反射裂縫產(chǎn)生后，地表水會(huì)沿著裂縫向下滲透至路基，引起路基損壞。雖然我國(guó)有些省份在采用瀝青加鋪層技術(shù)改造水泥混凝土路面方面進(jìn)行了許多有益的嘗試和艱苦的技術(shù)探索，但不可否認(rèn)的是水泥混凝土路面的反射裂縫一直是影響加鋪層使用壽命與使用性能的最根本的原因。因此，針對(duì)反射裂縫這個(gè)問題，設(shè)計(jì)上應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　1、舊水泥混凝土路面處治方案的選擇

　　對(duì)舊水泥混凝土路面的損壞情況和結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行正確的評(píng)價(jià)是解決反射裂縫和保證加鋪層成功至關(guān)重要的一環(huán)，一般采取先對(duì)舊水泥路面的病害按段落樁號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后用探地雷達(dá)、彎沉儀等儀器對(duì)混凝土路面的脫空及結(jié)構(gòu)的均勻情況、路面承載能力等進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)，再根據(jù)檢測(cè)結(jié)果選擇相應(yīng)的處治方案。對(duì)于軟弱地基、板底脫空、沉陷、錯(cuò)臺(tái)等病害可用采用壓漿補(bǔ)強(qiáng)處理；對(duì)于嚴(yán)重的斷板和破碎板可采用多錘頭破碎機(jī)，將水泥混凝土路面破碎成混凝土塊、壓穩(wěn)后，作為基層使用；原有的板塊分縫、裂縫應(yīng)重新進(jìn)行清縫、灌縫；對(duì)于非結(jié)構(gòu)性破壞，如脫皮、露骨、剝落、麻面等對(duì)整個(gè)路面結(jié)構(gòu)承載力影響甚小，可不作處理。

　　2、加鋪層中采用應(yīng)力吸收層

　　為了防止和減少瀝青土面層中的各種裂縫，應(yīng)在面層中加設(shè)應(yīng)力吸收層。土工合成材料是一種人工合成的高分子聚合物，具有很高的耐熱性，優(yōu)異的耐寒性，良好的整體性、連續(xù)性和耐久性，作為水泥混凝土路面與瀝青加鋪層中間層，可有效地改善路面結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布，抵抗和延緩由路面基層裂縫引起的瀝青路面反射裂縫的發(fā)生，從而提高路面的使用壽命。玻璃纖維土工格柵的抗拉強(qiáng)度高，但不能解決防水問題；聚脂玻纖布的抗拉強(qiáng)度相對(duì)較低，但綜合性能好于前者，既能起到防止反射裂縫的作用，又能在浸漬瀝青后形成一個(gè)理想的防滲透層，在舊混凝土路面加鋪瀝青面層中較常用這一材料。

　　應(yīng)力吸收層還可采用改性瀝青，按2kg／m2左右的灑布量，形成大約2mm的瀝青膜。通過這層改性瀝青的彈性恢復(fù)性能，可有效地吸收部分反射裂縫。

　　3、瀝青加鋪層厚度的確定

　　瀝青加鋪層厚度設(shè)計(jì)由行車荷載和防反射裂縫兩個(gè)因素控制，適當(dāng)加厚可以延緩路面的開裂。相關(guān)資料顯示，加鋪層最小厚度宜為8～12cm。當(dāng)然從經(jīng)濟(jì)的角度而言，一味地加厚面層并不經(jīng)濟(jì)，這時(shí)需綜合考慮原路面水泥板塊的處理情況，因地制宜采用相應(yīng)的面層。

　　4、選用抗裂性好的瀝青混合料

　　對(duì)面層而言采用合適的改性瀝青,可以提高瀝青加鋪層的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性，還能保證良好的抗車轍、抗滑、防水等性能，顯著減少和延緩病害的產(chǎn)生，延長(zhǎng)路面使用壽命。另外，瀝青混合料中加入相應(yīng)的抗裂外加劑，合理的材料級(jí)配，適宜的孔隙率等，可以提高加鋪層的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)也減緩車轍及反射裂縫的出現(xiàn)。

　　三舊混凝土路面的處治

　　1、灌縫

　　原有舊水泥混凝土路面的接縫、裂縫均要重新進(jìn)行清縫，并用灌縫料或改性瀝青材料進(jìn)行灌縫，以有效防止路面水從路面滲入基層，保證基層有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

　　2、板底壓漿

　　對(duì)于原混凝土路面的軟弱地基、板底脫空、沉陷、錯(cuò)臺(tái)等病害可用采用壓漿補(bǔ)強(qiáng)處理，利用灰漿泵的壓力將水泥漿液通過預(yù)先鉆好的孔洞直接壓入板下，填充板下出現(xiàn)的空洞，使地基或基層重新穩(wěn)定。施工方法如下：

　�。�1） 布孔：呈梅花型，（2） 每板3~5孔。

　�。�3） 鉆孔：根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，（4） 軟弱路基段鉆孔深度一般為2ｍ左右。板底脫空主要存在于混凝土板底與基層頂面之間和基層底部與底基層頂面之間，（5） 所以鉆孔深度必須穿透基層，（6） 以確保漿液能灌入到所有可能的脫空界面，（7） 鉆孔深度根據(jù)原路面結(jié)構(gòu)層厚度確定。使用5cm鉆頭鉆孔，（8） 并安排有專人量深，（9） 做好記錄。

　�。�10） 預(yù)埋法蘭螺帽：為了壓漿管槍頭能固定于壓漿孔口上，（11） 形成整體，（12） 有足夠的壓力壓漿，（13） 在孔口內(nèi)壁用環(huán)氧樹脂預(yù)埋上法蘭螺帽。應(yīng)注意的是，（14） 預(yù)埋上螺帽后，（15） 需臨時(shí)封上孔，（16） 以防雜物落入。

　�。�17） 漿液配制∶漿液應(yīng)具備（18） 下列特點(diǎn)∶初凝時(shí)間長(zhǎng)，（19） 施工和易性好，（20） 早期強(qiáng)度高，（21） 不（22） 發(fā)生收縮，（23） 因此應(yīng)在水泥漿液中加入適量的減水劑、早強(qiáng)劑和膨脹劑。

　�。�24） 壓漿：壓漿前應(yīng)進(jìn)行清孔，（25） 用空氣高壓槍，（26） 插入壓漿孔中，（27） 吹出雜物。壓漿采用沖程式壓漿機(jī)，（28） 壓力由壓力表指（29） 示。壓漿壓力應(yīng)根據(jù)壓漿機(jī)械、路面狀況等來控制，（30） 一般以2~4Mpa為宜；抬板時(shí)根據(jù)抬板難易情況增壓1~2Mpa，（31） 使壓漿后錯(cuò)臺(tái)≤5mm。壓漿關(guān)鍵是要壓漿槍頭與板塊上的壓漿孔能聯(lián)接牢固，（32） 不（33） 漏漿，（34） 保證壓漿壓力，（35） 并要密切（36） 注意現(xiàn)場(chǎng)，（37） 以免水泥漿從其他地方流失。

　�。�38） 封孔養(yǎng)生：壓漿后，（39） 應(yīng)立即用木塞封孔，（40） 養(yǎng)生3d后，（41） 才能開放交通。

　　3、水泥混凝土路面碎石化處理

　　對(duì)于嚴(yán)重的斷板和破碎板，可采用水泥混凝土路面碎石化處理技術(shù)，即采用多錘頭破碎機(jī)，將水泥混凝土路面破碎成混凝土塊，其中表面部分最大尺寸不超過7.5厘米，中間部分不超過22.5厘米，底部部分不超過37.5厘米�；炷�土路面破碎后，采用Z型鋼輪壓路機(jī)（20-25噸）進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)，Z型鋼輪壓路機(jī)的波紋凸出條可保證水泥混凝土顆粒不至于向外擠出，確保碾壓效果和表面的平整。在Z型壓路機(jī)壓實(shí)后再用普通震動(dòng)壓路機(jī)碾壓2-3遍，為鋪筑路面加鋪層提供較為平坦的工作面。碎石化處理完成后，可灑灌乳化瀝青，以增強(qiáng)碎石化基層與面層的粘結(jié)、并提高路面整體強(qiáng)度。

　　水泥混凝土路面碎石化處理技術(shù)是修復(fù)嚴(yán)重?fù)p壞水泥路面的一項(xiàng)新技術(shù)，能夠較好解決舊水泥路面加鋪瀝青層所產(chǎn)生的反射裂縫問題，具有工程造價(jià)較低，施工方便，對(duì)交通影響小等優(yōu)點(diǎn)。2004年，廣西在國(guó)道324線隆安至百色二級(jí)公路混凝土路面維修改造工程中首次采用該項(xiàng)技術(shù)，并取得了良好的效果。

　　四、加鋪瀝青面層的施工要點(diǎn)

　　1、土工布的鋪設(shè)

　　舊水泥混凝土路面處理完后，可以進(jìn)行土工布的鋪設(shè)。鋪設(shè)步驟為：

　�。�1）施工前應(yīng)用清洗和清掃干凈已處理好的舊水泥混凝土路面，保證路面無污染。

　�。�2）灑布瀝青乳液：瀝青乳液的用量將直接影響土工布防治反射裂縫的能力。用量過大，則會(huì)降低土工布表面的摩擦系數(shù)，車輛通過時(shí)易打滑，其與瀝青加鋪層的粘結(jié)力也將降低；用量過少，土工布與舊水泥混凝土路面和瀝青加鋪層將不能形成一個(gè)良好的整體，從而影響其緩解應(yīng)力集中的效果。瀝青乳液灑布用量一般為0.6～0.8kg／m2。

　�。�3）鋪設(shè)土工布：土工布可采用機(jī)械或人工鋪設(shè)，待改性乳化瀝青即將完全破乳時(shí)，將土工布橫向、縱向拉展緊壓在水泥砼路面上，并碾壓至土工織物呈黑色。鋪設(shè)后要安排工作人員及時(shí)檢查、處理打皺和被輪胎粘起的土工布。土工布橫向搭接寬度為8～10cm，并根據(jù)攤鋪方向，將后一幅端部壓在前一幅的末端之下；縱向搭接寬度為4～5cm�？v向搭接和橫向搭接處可采用固定器固定，也可采用粘層油固定。

　�。�4）注意事項(xiàng)：土工布鋪設(shè)前，除了對(duì)土工布進(jìn)行一般性能測(cè)試外，還應(yīng)進(jìn)行瀝青浸透，線性收縮、界面剪切等試驗(yàn)；土工布鋪設(shè)過程中，應(yīng)封閉交通，除施工車輛外，其他車輛只有在緊急情況下才允許在鋪好的土工布上緩慢通過，避免車輛在土工布上轉(zhuǎn)彎或急剎車。

　　2、加鋪瀝青面層的施工要點(diǎn)

　�。�1）瀝青面層攤鋪前應(yīng)再灑布一次粘層油，用量約為0.5～0.6kg/m2。

　�。�2）瀝青混合料的拌和：在瀝青混合料拌和過程中要從混合料級(jí)配、瀝青用量、拌和溫度和時(shí)間等進(jìn)行全方位的控制，以提高混合料的攤鋪效果。

　�。�3）平整度的控制：為了控制攤鋪時(shí)的平整度，攤鋪機(jī)熨平板的自動(dòng)找平裝置需要有一個(gè)準(zhǔn)確的基準(zhǔn)面。目前公路工程中常用的基準(zhǔn)面（線）控制的方法有：基準(zhǔn)鋼絲繩法、浮動(dòng)基準(zhǔn)梁法等。攤鋪機(jī)工作時(shí)應(yīng)保持勻速緩慢前進(jìn)，嚴(yán)禁時(shí)慢時(shí)快或中途停頓；否則會(huì)破壞熨平板受力平衡系統(tǒng)，引起熨平板上下波動(dòng)，直接影響路面平整度。

　�。�4）溫度控制：為確保瀝青加鋪層的質(zhì)量，瀝青混合料出廠溫度應(yīng)控制在120～165℃；攤鋪時(shí)的溫度不得低于110～130℃，也不得高于165℃；碾壓溫度控制在110～140℃，碾壓終了溫度不低于70℃。

　�。�5）瀝青混合料的碾壓：壓實(shí)分為初壓、復(fù)壓和終壓，壓路機(jī)應(yīng)以均勻速度行駛。初壓采用輕型鋼輪壓路機(jī)碾壓，初壓后檢查平整度和路拱，必要時(shí)應(yīng)予以修整。復(fù)壓緊接在初壓后進(jìn)行，復(fù)壓宜采用重型的輪胎壓路機(jī)。終壓緊接在復(fù)壓后進(jìn)行，應(yīng)采用鋼輪壓路機(jī)或關(guān)閉振動(dòng)的振動(dòng)壓路機(jī)碾壓。在碾壓期間，壓路機(jī)不得中途停留、轉(zhuǎn)向或制動(dòng)，不得停留在溫度高于50℃的已經(jīng)壓實(shí)過的混合料上。

　�。�6）接縫的處理：相鄰兩幅及上下層的橫向接縫，均應(yīng)錯(cuò)位1m以上，上面層接縫應(yīng)采用垂直的平接縫。平接縫應(yīng)做到緊密粘結(jié)，充分壓實(shí)連接平順，可采用切縫機(jī)切齊接頭，灑粘層油后接著攤鋪。當(dāng)半幅施工不能采用熱接縫時(shí)，宜加設(shè)擋板或采用切刀切齊，也可在混合料尚未完全冷卻前用鎬刨除邊緣留下毛茬的方式，但不宜冷卻后采用切割機(jī)切縫作縱向冷接縫。

　　五、結(jié)束語

　　舊水泥混凝土上加鋪瀝青混凝土面層,是改造舊水泥混凝土路面行之有效的方法，國(guó)內(nèi)在近年來對(duì)這種改造方法進(jìn)行了較多的探討，廣西曾在國(guó)道322線全州至桂林段、國(guó)道324線隆安至百色段、桂海高速來賓段等線路進(jìn)行了舊混凝土路面加鋪瀝青面層的改造，均取得了較好的效果。但從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)看，水泥混凝土路面加鋪瀝青面層牽涉到多方面的技術(shù)因素，反射裂縫防治措施只能延緩或減少反射裂縫，不能從根本上消除，尚有待進(jìn)一步的理論和試驗(yàn)研究。　

　　參考文獻(xiàn)：

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