城市道路舊水泥路面加鋪改造工程施工技術(shù)

關(guān)鍵詞：道路工程 舊水泥路面 加鋪改造工程 施工技術(shù)

　　對(duì)于重交通荷載反復(fù)頻繁作用，并且已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞的水泥混凝土路面而言，一種可行的改造措施是加鋪瀝青面層（AC層）。原有舊水泥混凝土路面在經(jīng)過(guò)技術(shù)處理后便成為基層，實(shí)際上是一種復(fù)合式瀝青路面結(jié)構(gòu)。但這種復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)的組合，涉及剛性路面與柔性加鋪AC罩面層的結(jié)合與施工時(shí)間間隔大的特點(diǎn)（一般間隔時(shí)間在10年以上），所以舊水泥路面加鋪AC罩面層施工是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜，影響因素諸多的具有一定技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的系統(tǒng)工程。目前復(fù)合式路面的設(shè)計(jì)原理與施工技術(shù)，仍沒(méi)有成功的經(jīng)驗(yàn)可循，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家認(rèn)為尚需進(jìn)行系統(tǒng)研究與實(shí)踐探索。

　　1、工程概況

　　某市某路始建于1993年，路幅寬60m，其中機(jī)動(dòng)車(chē)道寬16m，兩側(cè)隔離綠化帶2×6.0m，輔助車(chē)道2×7.0m，人行道2×9.0m，道路全長(zhǎng)3075m。原有路面C30水泥混凝土厚22cm。是該市河?xùn)|地區(qū)城市主干道之一。投入使用后一直處于滿負(fù)荷工作狀態(tài)，致使路面出現(xiàn)嚴(yán)重破損，很大程度上制約了城市的交通和創(chuàng)建文明城市的步伐。

　　2、調(diào)查評(píng)價(jià)

　　公路養(yǎng)護(hù)規(guī)范對(duì)路面調(diào)查內(nèi)容要求有四項(xiàng)：一項(xiàng)是路面破損，二項(xiàng)是路面強(qiáng)度，三項(xiàng)是路面平整度，四項(xiàng)是路面抗滑能力。而水泥混凝土路面只作一、三、四項(xiàng)情況調(diào)查。因?yàn)楸竟こ淌窃诩扔信f水泥混凝土路面上加鋪AC層，僅對(duì)一項(xiàng)作了詳細(xì)的調(diào)查。

　　根據(jù)上表對(duì)舊水泥混凝土路面調(diào)查結(jié)果表明：現(xiàn)有路面破損較為嚴(yán)重，亟待改造以保證道路的行駛質(zhì)量。

　　3、施工技術(shù)

　　舊水泥混凝土路面加鋪AC層與新建的復(fù)合式路面相比，在設(shè)計(jì)原理與施工技術(shù)方面均存在較大的差異。因此設(shè)計(jì)較復(fù)雜，施工難度較大，技術(shù)要求更高。

　　3.1 面板更換

　　結(jié)構(gòu)破損類(lèi)所列內(nèi)容基本上都應(yīng)作面板更換，根據(jù)舊水泥路面改造工程中的經(jīng)驗(yàn)，面板更換必須遵循以下原則。

　　（1） 破碎機(jī)械不得使用沖擊錘之類(lèi)的強(qiáng)制式設(shè)備，一般宜采用履帶式炮機(jī)、小型鑿巖機(jī)、人工配合空壓鉆機(jī)。這樣可有效減少鄰近面板連帶破損，又可防治對(duì)基（底）層整體穩(wěn)定性的內(nèi)傷。

　�。�2） 機(jī)械破碎的順序應(yīng)該是先板中后板邊，板邊破碎時(shí)機(jī)械鉆頭不能騎接縫直接下鉆，應(yīng)離接縫一定距離，這個(gè)距離的確定應(yīng)視舊水泥混凝土路面板的混凝土強(qiáng)度和破損情況及破碎機(jī)械性能等而定，距離太大將會(huì)留下大量殘塊，距離太小又將殃及周邊板塊，這個(gè)距離的建議值一般為30～50cm。若留下少量混凝土殘塊最好采用人工配合空壓鉆機(jī)破除。

　�。�3） 機(jī)械破碎的深度應(yīng)嚴(yán)格控制，超過(guò)板厚直插基層追求破碎速度的作法對(duì)基層板體性破壞嚴(yán)重，將會(huì)影響原有基層的強(qiáng)度，甚至可能產(chǎn)生彎沉值超過(guò)規(guī)范要求，而導(dǎo)致重新穩(wěn)定或補(bǔ)強(qiáng)基層的額外工作量。所以對(duì)破碎深度提出參考值為面板厚度的80～90%，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)破碎情況，面板底部的10～20%完全可以借助于機(jī)械振動(dòng)的作用力的滲透影響供其自行裂隙或碎塊，因而保障了基層的板體性及強(qiáng)度不受破壞。

　�。�4） 破碎面板周?chē)�的鄰空面必須為垂直斷面，殘根�?yīng)徹底清除干凈，在重新澆注混凝土之前，在周邊涂刷60#粘稠熱瀝青兩遍。其作用是提高混凝土路面的連結(jié)能力和防止新舊混凝土接合處因新澆注的混凝土收縮而導(dǎo)致接縫拉開(kāi)，地表水沿縫隙下滲而破壞基層。

　�。�5） 舊水泥混凝土路面所安的縱橫向鋼筋應(yīng)按設(shè)計(jì)恢復(fù)�；謴�(fù)的方法有三個(gè)：一是精心施工，最大限度的保留原有鋼筋，二是鋼筋已斷但有一定長(zhǎng)度殘根外露可用10d單面焊接或5d雙而焊接，少于5d 的采用對(duì)焊焊接，三是鋼筋無(wú)外露或缺少的部位，則必須鉆孔，采用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿裹覆重新安裝。這樣不但提高了新澆注混凝土板的傳荷能力，而且可大大減少荷載型反射裂縫的產(chǎn)生。

　�。�6） 破碎機(jī)下鉆間距一般為30～50cm，布成梅花型，既有利于破碎面板的所碎混凝土塊幾何尺寸利于裝卸外運(yùn)，又有利于創(chuàng)造破碎臨空面而加快破碎速度，避免了對(duì)鄰近面板的連帶傷害。

　�。�7） 若出現(xiàn)破板周邊損傷嚴(yán)重的現(xiàn)象，應(yīng)視損傷程度和損傷面積局部鋸切開(kāi)窗，開(kāi)窗的寬度不得小于50 cm，長(zhǎng)度不得小于100cm，同時(shí)，應(yīng)在開(kāi)窗部位適當(dāng)安裝鋼筋籠子，以確保補(bǔ)塊的足夠強(qiáng)度和整體性。

　�。�8） 機(jī)械裝車(chē)時(shí)要先在坑內(nèi)收集成堆，而施裝，避免機(jī)械裝車(chē)而擾動(dòng)原有基層。

　�。�9） 破碎面板的坑、穴內(nèi)的松散粒料，必須清除干凈，若標(biāo)高允許，亦可用水泥、石灰、瀝青作膠凝材料將其進(jìn)行穩(wěn)定。

　�。�10） 坑空經(jīng)壓實(shí)度（有條件的部位作彎沉檢測(cè)）檢測(cè)后若達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)在充分分析其原因和基礎(chǔ)作相應(yīng)技術(shù)處理，處理措施有：更換基層、加鋪土工織物，加鋪鋼筋方格網(wǎng)等。

　　3.2 裂縫修補(bǔ)

　　舊水泥混凝土路面上的裂縫一類(lèi)是溫度型裂縫，另一類(lèi)是荷載型裂縫，這兩類(lèi)裂縫若不修補(bǔ)，在AC罩面層后隨著時(shí)間的推移，均會(huì)使AC層出現(xiàn)反射裂縫。

　�。�1） 沿裂縫走向人工鑿槽，槽深為3～5cm，槽口寬2～3cm，槽底寬≮1cm。鑿槽幾何尺寸要視裂縫性質(zhì)和程度而定，表面裂縫取下限值，通透裂縫取上限值。過(guò)份鑿槽會(huì)破壞結(jié)構(gòu)，過(guò)小鑿槽達(dá)不到修補(bǔ)的目的，灌縫材料難以充盈、滲透、填充縫隙。

　�。�2） 用空壓機(jī)吹清鑿槽縫隙內(nèi)的塵灰及硬雜物，使縫內(nèi)干干凈凈后，清縫工序要實(shí)放到位，不能馬虎，否則將會(huì)嚴(yán)重影響裂縫修補(bǔ)效果。

　�。�3） 在鑿槽處于干燥狀態(tài)時(shí)，采用路面專(zhuān)用嵌縫料及時(shí)嵌縫。目前國(guó)內(nèi)采用較多的品牌為QF-94Ⅲ型。嵌縫時(shí)最好為兩次進(jìn)行，首次為縫深的70%，第二次為縫深的30%，分兩次嵌縫的好處在于：使縫內(nèi)殘存的自由水獲得蒸發(fā)時(shí)間，減少水氣泡對(duì)嵌縫料密實(shí)度的影響，降低裂縫擴(kuò)展深度，提高裂縫在荷載作用下的抗彎拉強(qiáng)度。 　�。�4） 清潔鑿槽兩則表面，對(duì)干燥后噴灑熱瀝青，用量為0.6kg/㎡（乳化瀝青亦可）。再騎縫1.0m鋪160g/㎡土工布，以達(dá)到裂縫應(yīng)力消散的目的。

　�。�5） 鑿槽灌縫施工后騎縫鋪設(shè)土工布變成了裂縫修補(bǔ)的關(guān)鍵工序，務(wù)必精心施工，一是土工布應(yīng)攤平，不得褶折和松動(dòng)，二是必須用輕型壓路機(jī)碾壓，直到土工布泛出黑斑為止，三是最好為整條，如特殊情況需達(dá)接，其達(dá)接長(zhǎng)度≮10cm，四是選擇土工布的品牌非常重要，對(duì)于裂縫修補(bǔ)來(lái)說(shuō)，應(yīng)該選擇抗腐能力強(qiáng)、摩擦系數(shù)大，耐熱性能高，浸透性能好的品種，我認(rèn)為聚脂長(zhǎng)緣燒毛土工布是最佳選擇。

　　3.3 接縫補(bǔ)強(qiáng)

　　接縫系指舊水泥混凝土路面的縱縫、脹縫、縮縫、工作縫與構(gòu)造物交接的界面縫五種。

　�。�1） 舊水泥混凝土路面使用數(shù)年后，接縫均存在不同程度的破壞，這是一種常見(jiàn)的病害，因?yàn)榻涌p是水泥混凝土路面的薄弱部位。所以接縫啃邊，唧泥、脫空等現(xiàn)象不為少見(jiàn)，因此對(duì)接縫的補(bǔ)強(qiáng)第一個(gè)工序就是清縫，目前最常見(jiàn)的方法是機(jī)械鋸切和高壓吹噴兩種。

　�。�2） 脹縫補(bǔ)強(qiáng)是接縫補(bǔ)強(qiáng)的重點(diǎn)。脹縫應(yīng)徹底清理，直至基層頂面，使其成為通適縫，為板塊伸長(zhǎng)提供應(yīng)有的空間余地，我們的做法是脹縫清理好， 脹縫下部分的深度用填料機(jī)恒溫帶壓灌縫，余下的1/3用細(xì)骨料瀝青混合材料面。

　　（3） 接縫兩側(cè)噴灑乳化瀝青透層油+石屑，用量為0.51kg/㎡。

　�。�4） 脹縫騎縫鋪土工布，寬度為200cm，其余接縫均為100cm，然后全路滿幅再鋪一層土工布或土工格柵，這樣可以延緩接縫反射裂縫對(duì)AC罩面層影響和減少反射裂縫的出現(xiàn)。

　�。�5） 接縫是水泥混凝土路面的構(gòu)造縫，它承擔(dān)著接受收縮和伸脹預(yù)留空間的功能。從這一點(diǎn)出發(fā)，接縫補(bǔ)強(qiáng)的重要性依次為：脹縫>縱縫>界面縫>縮縫>工作縫。

　　3.4 層間剪切破壞控制

　　舊水泥混凝土路面加鋪AC層的關(guān)鍵施工技術(shù)除去防治反射裂縫后就是如何提高各層間抗剪強(qiáng)度，實(shí)質(zhì)就是提高粘結(jié)強(qiáng)度，粘結(jié)強(qiáng)度越高，抗剪能力越強(qiáng)，層間的剪力越小。由于復(fù)合式路面是一種新型的路面結(jié)構(gòu)，目前仍待進(jìn)一步研究，路面層間的剪力問(wèn)題也不例外。

　�。�1） 舊水泥混凝土路面與原有基層界面的結(jié)合問(wèn)題。由于長(zhǎng)期車(chē)輛荷載反復(fù)作用和大自然影響，舊水泥混凝土路面與基層之間的界面結(jié)合將會(huì)發(fā)生較大的變化，這個(gè)層間結(jié)合不外乎三種形式，即完全結(jié)合式、半結(jié)合式、完全分離式。提高這個(gè)界面的粘結(jié)強(qiáng)度，減少剪力作用的根治方法是更換面板，重新澆注混凝土，使界面回歸完全結(jié)合式，但這種方法從經(jīng)濟(jì)的角度講是不科學(xué)的，將會(huì)提高工程造價(jià)。所以這種方法在一般情況下是不采用的。目前采用最多具有填充性、滲透性和擠密性的注漿方法，注漿材料可為純水泥砂，水泥砂漿、瀝青等。

　　通過(guò)注漿使界面的半結(jié)合式和完全分離式變成完全結(jié)合式，擠密性增大了摩擦力，水平剪力得到了控制，同時(shí)，面板下脫空問(wèn)題也因注漿的填充性得到治理，豎向剪力失去了形成的條件，由于透滲性使石板的傾斜剪力得到遏制。

　�。�2） 舊水泥混凝土路面與AC層界面的抗剪問(wèn)題。這個(gè)剛?cè)峤雍系慕缑孀钊菀壮霈F(xiàn)剪力，并且會(huì)直接影響到AC罩面層的質(zhì)量，為此必須采取相應(yīng)技術(shù)措施予以處理。目前所使用的方法一是將舊水泥混凝土界面用機(jī)械作地毯式的鑿毛，增大表面摩擦系數(shù)，根據(jù)室內(nèi)模擬試驗(yàn)，可提高抗剪強(qiáng)度30%左右。二是控制透層油的品牌與用量和外摻劑，乳化瀝青+石屑，用量0.51kg/㎡，抗剪強(qiáng)度可達(dá)0.55MPa。三是采用纖維瀝青混合料或在混合料中增設(shè)土工格柵和鋼筋網(wǎng)。四是在舊水泥混凝土路面加鋪土工布、攤鋪凈砂、石屑等。

　�。�3） AC層之間的界面剪力問(wèn)題。理論研究表明，荷載作用下，復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)中AC層有可能沿層間界面產(chǎn)生剪切破壞和車(chē)轍，因此研究不同層間粘結(jié)類(lèi)型和抗剪強(qiáng)度，以及選用抗變形能力較好的瀝青混合料，對(duì)確保AC層的穩(wěn)定性有十分重要的意義。提高層間抗剪強(qiáng)度的方法主要有以下幾個(gè)方面：一是合理選用粘層油品牌與用量，不同粘結(jié)材料有不同的抗剪強(qiáng)度，按極限抗剪強(qiáng)度大小順序排列為：浮化瀝青+石屑>熱瀝青+石屑>乳化瀝青>熱瀝青。二是采用椽膠瀝青作粘層油，椽膠瀝青具有比其他粘層油明顯的粘結(jié)力，根據(jù)有關(guān)資料介紹，其極限抗剪強(qiáng)度比乳化瀝青+礦粉、熱瀝青、熱瀝青+礦粉分別提高22.78%、27.86%、34.42%。三是采用開(kāi)式級(jí)配混合料，將有效提高混合料嵌瑣能力和層間界面的抗剪強(qiáng)度。四是在滿足非結(jié)構(gòu)因素和結(jié)構(gòu)因素的前提下，考慮到結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)上的限制及要求，AC罩面層宜采用二層式加鋪法加鋪總厚度控制在7～10cm。四是采用聚合物改性瀝青，軟化點(diǎn)為45-60℃，25℃時(shí)彈性恢復(fù)可達(dá)55-70℃，動(dòng)穩(wěn)定度≥3000次/mm，為普通重膠瀝青的3.75倍。其技術(shù)性能明顯優(yōu)于國(guó)產(chǎn)瀝青，能夠保障路面在水平剪力作用下足夠的穩(wěn)定性。

　　3.5路面調(diào)平

　　舊水泥混凝土路面加鋪AC層之前對(duì)舊水泥混凝土路面必須進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)平施工。完全依賴于AC加鋪層是達(dá)不到調(diào)平效果的。所以從改善平整度效果來(lái)說(shuō)AC層應(yīng)該是薄比厚更經(jīng)濟(jì)我認(rèn)為路面調(diào)平措施可以從以下幾方面考慮：

　　（1） 不平整度或坡（縱橫）度的不平整<10mm者，采用先涂環(huán)氧樹(shù)脂液再刮環(huán)氧樹(shù)脂砂漿，有利于提高路面調(diào)平作用。

　�。�2） 對(duì)于不平整或坡（縱橫）度>10mm的部位，采用加鋪連結(jié)層的辦法是有效的。值得注意的工藝有三個(gè)；一是在加鋪前必須作方格網(wǎng)精測(cè)，二是加鋪時(shí)要縱橫掛線并考慮松鋪系數(shù)，三是加鋪混合料必須細(xì)骨料，同時(shí)應(yīng)隨鋪隨碾壓，以確保調(diào)平效果。

　�。�3） 局部板塊錯(cuò)臺(tái)或接縫處沉陷其高差>10mm的部位，分兩種情況分別對(duì)待。一是高出的部位其標(biāo)高仍在路面設(shè)計(jì)范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)低部位作填補(bǔ)順標(biāo)處理，二是高出的部位標(biāo)高超出設(shè)計(jì)范圍，則用人工或機(jī)械鑿平順接處理。

　�。�4） 舊水泥混凝土路面整板或數(shù)塊板大面積沉陷，處理辦法要視沉陷原因作相應(yīng)處理，以達(dá)到路面調(diào)平之目的。一是基層質(zhì)量有問(wèn)題的部位，應(yīng)破除面板后重作基層，然后澆注恢復(fù)面平，二是基層質(zhì)量無(wú)問(wèn)題，或者是沉陷后基層已固化并且基層的板體穩(wěn)定性良好，則僅在沉陷部位注漿后直接加鋪連結(jié)層即可。

　　3.6 瀝青加鋪層

　　AC罩面層是道路的功能層，主要功能是舒適性、耐磨性、抗滑性。同時(shí)還有緩沖沖擊荷載和應(yīng)力擴(kuò)散等功能。但AC層畢竟不起持力層的作用。國(guó)外在復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)厚度問(wèn)題上，做了大量工作，但多數(shù)只重視具體實(shí)施而很少進(jìn)行系統(tǒng)研究，如西班牙在某高速公路上采用6cm 連結(jié)層，4cm面層，日本在RCC板15-25cm上AC層厚5cm （單層式）或10 cm（二層式），美國(guó)在舊水泥混凝土路面上加鋪AC層的最小厚度3.8-7.6cm，德國(guó)AC層厚度為3.5 cm。國(guó)內(nèi)根據(jù)試驗(yàn)路初步結(jié)果。建議高速公路和一級(jí)公路最小厚度為7cm，二級(jí)公路最小厚度為5cm。

　　綜上所述，復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)在綜合考慮行駛性能、骨料最大粒經(jīng)及非結(jié)構(gòu)因素等以后，加鋪的AC層不宜采用三層式結(jié)構(gòu)，應(yīng)該大膽采用二層罩面，其加鋪的總厚度，一般應(yīng)該控制在7～9cm之內(nèi)。

　　4、結(jié)束語(yǔ)

　　復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)施工，尤其是舊水泥混凝土路面加鋪AC這種特殊的路面結(jié)構(gòu)施工是一項(xiàng)涉及面廣、技術(shù)性強(qiáng)且仍處于探索階段的系統(tǒng)工程。還有大量的復(fù)雜的技術(shù)難關(guān)，亟待解決，是擺在廣大道路科技工作者面前的一個(gè)重大研究課題，所以有待于廣大科技人員的共同努力；有待于各級(jí)建設(shè)行政主管部門(mén)及決策者理念創(chuàng)新，有待于科研、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理人員在實(shí)踐中不斷總結(jié)，有所發(fā)現(xiàn)，有所發(fā)明，有所創(chuàng)造，有所前進(jìn)。

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