摘要:介紹了舊砼路面上加鋪瀝青面層的設(shè)計與應(yīng)用,包括舊砼路面的破壞病害調(diào)查,產(chǎn)生破壞病害的機理分析,采取加鋪瀝青砼面層設(shè)計時的舊砼路面處治方法和防裂措施,以及加鋪瀝青路面的使用效果.其成果對舊水泥砼路面的加鋪改造設(shè)計、施工和質(zhì)量控制具有參考應(yīng)用價值.
水泥砼路面具有強度高,耐久,穩(wěn)定性好,施工設(shè)備和工藝簡單,材料來源廣,質(zhì)量易于控制等優(yōu)點,但同時也存在破損維修困難的不足.在90年代中后期,隨著社會經(jīng)濟發(fā)展的需要,砼路面在我國的鄉(xiāng)鎮(zhèn)道路及各等級公路中得到廣泛應(yīng)用.但由于當(dāng)時經(jīng)濟條件的限制,多數(shù)道路投資不足,路面結(jié)構(gòu)形式和施工質(zhì)量達不到設(shè)計、施工規(guī)范的要求,在通車后2~3年這些路面就出現(xiàn)了各種不同的破壞病害,遠(yuǎn)未達到25~30年的使用年限,如何對這些路面進行改造維修已成為目前公路設(shè)計施工的重要課題.由于砼路面材料的特點,在對這些舊砼路面加固維修中需要解決的關(guān)鍵問題主要有加鋪厚度設(shè)計、舊砼路面的處治和防裂三方面,有關(guān)在砼板上直接加鋪結(jié)構(gòu)層(瀝青面層或水泥砼面層)的厚度設(shè)計在國內(nèi)外尚沒有統(tǒng)一完善的方法,而對舊砼路面的處治和防裂措施及其使用效果也因道路的交通條件、氣候環(huán)境、材料性能和施工質(zhì)量和產(chǎn)生破損原因的不同而不同.因此,必須針對道路的具體交通條件、破損原因采取相應(yīng)的加鋪補強方案和舊路面處治與防裂措施,才能使加鋪補強達到預(yù)期的效果.筆者以南賓鎮(zhèn)舊砼路面加鋪為例,介紹了舊砼路面上加鋪瀝青面層的設(shè)計、舊路面處治及防裂措施,以供其它地區(qū)舊砼路面加固補強設(shè)計參考.
1 舊路面路況調(diào)查及原因分析
南賓鎮(zhèn)的城市面積8km2,居住人口5. 5萬人,城區(qū)街道狹窄,砼路面老化,年久失修,破損現(xiàn)象嚴(yán)重,路況差,尤其是地下管線安裝時的反復(fù)開挖,使砼路面結(jié)構(gòu)的整體性、路面接縫和外觀受到嚴(yán)重破壞,影響路況和市容.根據(jù)南賓鎮(zhèn)城區(qū)街道的破損現(xiàn)狀,以及南賓鎮(zhèn)建成“山水園林城市”的目標(biāo),結(jié)合舊城改造規(guī)劃,決定對縣城街道砼路面進行改建.為了得出經(jīng)濟合理、安全可靠的加鋪改造方案,在確定加鋪結(jié)構(gòu)和舊路面處治方案前必須對舊路面進行調(diào)查,調(diào)查的內(nèi)容包括交通量、舊路面結(jié)構(gòu)形式與厚度、破壞類型、破損面積、砼強度和路面彎沉等,為加鋪結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計和舊路面處治提供依據(jù).
1. 1 交通量調(diào)查
南賓鎮(zhèn)是距重慶市區(qū)較遠(yuǎn)的城鎮(zhèn),城區(qū)街道的車輛組成主要以中巴車、面包車、大客車和出租車為主,有少量東風(fēng)車等重車,總體上改造路段的交通量不大.
1. 2 舊路面結(jié)構(gòu)調(diào)查
現(xiàn)場調(diào)查測試表明,舊砼路面寬度為8. 0 m左右,砼板厚20 cm,下為手?jǐn)[片石基層如圖1,砼面板接縫的施工(包括寬度、順直和防水措施等)極不規(guī)范,且破壞嚴(yán)重,不但失去了應(yīng)有的功能,而且成為路面滲水破壞的主要根源;路緣石的高度參差不齊,有12 cm、15cm至18 cm高度不等;出現(xiàn)了板角斷裂、斷板、錯臺、接縫破壞、坑凼、板底脫空等多種破壞病害.
1. 3 舊水泥路面的彎沉測試
為了評估舊砼路面的強度及采取的相應(yīng)加固補強措施,在病害調(diào)查中還測試了舊路面的彎沉并對每一板塊進行編號、彎沉測試對應(yīng)記錄,以對不同彎沉的板塊采取不同處治措施.彎沉測試結(jié)果(由于篇幅限制,從略)表明,原路面強度普遍較低,主要原因是原路面采用了強度較低的手?jǐn)[片石,在有破碎或坑凼部位,不但彎沉大,而且有積水;在一些板塊完好處的彎沉也較大,說明原板塊可能脫空。
1. 4 舊水泥砼路面破損與病害類型及原因根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,本次路面加鋪改造工程的舊水泥砼路面破壞主要有以下6種類型:
1)板角斷裂
由于路面基層采用的是手?jǐn)[片石,其強度低,而板角處是砼路面撓度大,應(yīng)力集中的部位,同時在該處容易產(chǎn)生滲水,在車輛荷載和水的作用下,板角處產(chǎn)生唧泥,導(dǎo)致板底脫空,板角斷裂.板角斷裂有2種:①是板角斷裂后無明顯錯臺;②是板角斷裂后有明顯錯臺,并有進一步斷裂發(fā)展的趨勢,如圖2.
2)網(wǎng)裂
由于砼板強度低和路面基層強度不均勻等原因,導(dǎo)致砼路面的網(wǎng)裂破壞,網(wǎng)裂破壞板的破壞程度亦明顯不同,有的板斷裂后有不均勻沉降和錯臺、唧泥等;有的則沒有明顯錯臺,但裂縫呈網(wǎng)狀,其原因主要是砼板強度低導(dǎo)致的疲勞破壞,如圖3.
3)接縫破壞及板塊接縫不規(guī)則
由于未設(shè)傳力桿和接縫防水措施失效等原因,使砼板在接縫處產(chǎn)生板角破壞、錯臺、斷板唧泥等病害;有的接縫未按規(guī)范要求設(shè)置,寬度太大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)范規(guī)定的縮縫寬度3~8 mm,脹縫寬度2~2. 5cm的要求;有的接縫則由于管線埋設(shè)、開挖而被切開較寬,形成不規(guī)則的接縫,使接縫破損、唧泥、開裂破壞,如圖3、圖4.
4)錯臺
在接縫兩側(cè)的板塊由于不均勻沉降和未設(shè)傳力桿,使板塊產(chǎn)生沉降、錯臺,有的板塊錯臺并未開裂破壞如圖5,有的則既錯臺又開裂破壞.
5)坑凼
由于板邊或塊角處不均勻沉降,使板塊產(chǎn)生斷裂、唧泥的大變形下沉與碎裂,在行車地面水作用下形成明顯的路面積水坑凼.
6)板底脫空
由于接縫滲水和基層強度不均,在車輛荷載作用下板底基層材料被沖刷和壓縮,導(dǎo)致板底脫空,有的板底脫空后板塊已斷裂,表面破壞明顯,而有的則脫空后再斷裂破壞,外觀上難以判斷,如圖5.因而必須通過彎沉測試進行分析判斷.
以上破壞形式有的在一塊板中只有一種,有的則幾種病害同時出現(xiàn),其產(chǎn)生的原因也比較復(fù)雜,這些破壞將影響加鋪路面的結(jié)構(gòu)受力與使用性能,產(chǎn)生反射裂縫,影響加鋪面層的使用壽命,在施工前必須采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM行認(rèn)真加固處理.
2 加鋪路面方案的確定
砼路面加鋪改造方案可采用加鋪水泥路面和瀝青路面2種,但與一般道路砼路面改造不同,城鎮(zhèn)街道路面改造加鋪厚度必須考慮現(xiàn)有人行道標(biāo)高、排水和建筑門面的影響,而舊砼路面處治必須考慮對交通和周圍居民生活的影響.根據(jù)南賓鎮(zhèn)現(xiàn)有舊城街道標(biāo)高和周圍建筑情況,若采用新鋪水泥路面改造,則必須把舊水泥路面全部挖除,工期長,對周圍居民生活干擾大,同時浪費資源;直接加鋪水泥砼面層,受兩側(cè)人行道的標(biāo)高限制;而采用加鋪瀝青路面則可以基本滿足目前街道路面與人行道間的標(biāo)高限制,且工期較短,對居民生活影響較小,因此決定采用在舊水泥路面上加鋪瀝青砼路面的改造方案.
在進行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計時考慮以下主要因素:
1)舊砼路面的處治 舊砼路面的處治方法有全部沖擊破碎、局部補強修復(fù)兩大類,根據(jù)街道路面破損情況及盡量減小施工對居民生活和交通的影響,對舊砼路面采取局部破損修復(fù)的處治方法.
2)防裂 防止反射裂縫是砼路面加鋪設(shè)計的關(guān)鍵,一般采用的防裂材料有土工布、防水油氈和土工格柵等.由于格柵具有價格低,施工簡便,強度高的特點,本次加鋪補強采用自粘式玻纖格柵進行防裂.根據(jù)原路面破損嚴(yán)重,面積大,破損板塊分布極不均勻的情況,采取滿鋪.
3)結(jié)構(gòu)厚度 結(jié)構(gòu)厚度確定是砼路面加鋪設(shè)計的難點之一,主要是由于原舊砼路面經(jīng)補強后,路面整體強度提高,用瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法計算其加鋪厚度會得出不合邏輯的結(jié)果.本次設(shè)計根據(jù)舊路面的強度和局部修復(fù)后的狀況、街道的交通量,加鋪層的作用主要是抗磨耗,同時滿足施工厚度和防裂、以及路緣石標(biāo)高等要求,確定其厚度為5 cm.由于該地區(qū)冬夏溫差大,因此選擇了高溫和低溫穩(wěn)定性較好的SBS改性瀝青.
4)舊砼路面的整平 為了防水和整平,加強瀝青砼面層結(jié)構(gòu)與舊砼面板間的連接,在舊砼路面表面設(shè)置瀝青砂結(jié)構(gòu)層,并在鋪瀝青砂之前在舊水泥砼路面表面灑布透層瀝青.
根據(jù)上述主要因素,確定的加鋪路面結(jié)構(gòu)如圖6.
3 舊砼路面的加固處治
對舊砼路面接縫及破壞病害進行加固處治對于防止反射裂縫,使加鋪面瀝青砼面層達到預(yù)期的效果具有十分重要的意義.施工中必須嚴(yán)格要求,認(rèn)真對待.
在舊砼路面上加鋪瀝青面層時,常用的舊砼路面處治方法有兩種,一是對舊路面進行全部破碎,然后在上面加鋪水泥穩(wěn)定碎石或其它基層,再鋪瀝青面層;另一方法是對舊砼路面進行局部修復(fù)加固處治,然后加鋪瀝青砼面層.根據(jù)南賓鎮(zhèn)街道舊砼路面的破壞狀況與病害類型,改造工程位于市區(qū)以及路面標(biāo)高受限等實際情況,用全部破碎方法處治,不但工期長,且噪音大,對交通和居民生活影響大,因此,采取了局部修復(fù)補強對舊砼路面進行處治.具體處治方法如下.
3. 1 接縫處理
1)對于接縫寬度被挖開或?qū)挾容^大(大于2. 5cm)的脹縫和縮縫,沿縫長度按2. 5∶1的長寬比范圍內(nèi)把舊砼板挖除,若板沿接縫已破壞,則必須把所有破壞部分的板挖除,然后用C30砼回填至原路面標(biāo)高,整平;若開挖面板后,基層潮濕有積水現(xiàn)象,則必須把所有潮濕軟土挖除,然后用水泥穩(wěn)定碎石(5% ~6%水泥)回填到基層標(biāo)高,再用C30回填到舊路面標(biāo)高,并振搗密度,如圖7.
2)對于寬度較小(≤2. 5 cm),兩側(cè)板塊完好的接縫,先把縫內(nèi)的填縫料和雜物清除,用切縫機不帶水沿縫壁來回清理兩次,然后用空氣壓縮機壓縮空氣清除縫內(nèi)雜物,清理完畢后,用瀝青膏漿填縫.
3. 2 板角破壞處理
在板中僅有板角破壞,其余部分完整時,挖除斷裂板角,然后用C30砼回填至原舊路面高度并振搗密實(如圖8);若破壞的板角處有錯臺和積水現(xiàn)象,在挖除砼板角后還必須把濕軟的基層和土基清理干凈,然后用水泥穩(wěn)定碎石(5% ~6%水泥)回填至原基層頂面高度,然后再用C30砼回填至原舊路面高度(如圖9).
3. 3 網(wǎng)裂處理
①若損壞斷裂面積大于整塊板面積的50%;②一塊板中損壞部分小于50%但有3個以上角出現(xiàn)較嚴(yán)重?fù)p壞時;③當(dāng)一塊板被裂縫分成4塊以上.當(dāng)出現(xiàn)3種情況中的一種破壞情況時,整塊板應(yīng)挖除,重新用C30砼澆筑回填至原舊路面高度.若網(wǎng)裂部分板塊有積水或基層潮濕,則必須在挖除面板后,把所有潮濕軟弱的基層和土基挖除,用水泥穩(wěn)定碎石(5%~6%水泥)回填至原基層頂面標(biāo)高,然后再用C30砼澆筑回填至原舊路面高度.
3. 4 錯臺處理
相鄰兩塊板出現(xiàn)明顯錯臺時,把下沉的板塊清除,然后用C30砼回填,至與相鄰板塊齊平.若有積水或基層潮濕,則必須在挖除面板后,把所有潮濕軟弱的基層和土基挖除,然后用水泥穩(wěn)定碎石(5% ~6%水泥)回填至原基層頂面標(biāo)高,然后再用C30砼澆筑回填至原舊路面高度.
3. 5 板下脫空處理
對于接縫未破壞,但彎沉較大,彎沉≥20×10-2mm,甚至有泥漿冒出的板塊,說明板下基礎(chǔ)已脫空,對這種板塊應(yīng)采取板下壓漿封堵處理.壓漿的水泥漿標(biāo)號40#(參考水灰比0. 38),灌漿壓力控制在0. 8MPa以內(nèi),其施工順序為:鉆孔→堵縫→配漿→吹孔→壓漿→封空→清掃,壓漿時,保證板下密實,并防止板塊抬升.
3. 6 加寬路面的加固補強
對于兩側(cè)各加寬0. 5 m的路面基礎(chǔ)處理時,先開挖至舊路面基層底部高度,若原路面有浸水或土基潮濕,則必須把所有潮濕土體挖出,用水泥穩(wěn)定碎石(5% ~6%水泥)回填至原基層頂面標(biāo)高,然后用C30砼澆筑至舊路面齊平.
3. 7 舊路面鑿毛
為了加強瀝青面層與砼間的連接,在鋪瀝青面層之前,必須對舊砼路面進行打毛處治,其方法和要求如下:對于新澆筑修補部分的砼表面,在砼澆筑完成后,進行拉毛處理;對于舊砼路面表面,采用人工鑿毛或機具鑿毛,間距10 cm左右,鑿毛點呈花形分布.
4 施工程序與玻璃纖維格柵施工及要求
4. 1 施工程序
(1)路緣石和雨水井標(biāo)高的調(diào)整; (2)舊砼路面修復(fù)補強,表面鑿毛; (3)灑粘層油; (4)鋪瀝青砂;(5)鋪玻璃格柵; (6)灑粘層油; (7)鋪瀝青砼面層.
4. 2 璃纖維格柵施工與要求
玻璃纖維格柵質(zhì)量要求如表1.
1)張拉:鋪設(shè)玻璃格柵時,應(yīng)先用水泥釘或膨脹螺絲或射釘將其一端固定,然后用機械或人力拉緊,張拉伸長率1. 0%~1. 5%,然后用水泥釘或膨脹螺絲固定另一端.
2)搭接:相鄰兩幅格柵橫向搭接寬度為8~10cm,并根據(jù)攤鋪方向,將后一端壓在前一端之下,搭接處用鉛絲綁扎固定,固定間距不大于1. 5 m.縱向攤鋪時,縱向接頭處搭接寬度5~8 cm,并在搭接處用水泥釘固定.
3)鋪設(shè)的玻璃纖維格柵不得有鼓脹、松弛、卷曲現(xiàn)象,灑油車和其它施工車輛不得在格柵表面掉頭轉(zhuǎn)向
5 結(jié) 論
舊砼路面的處治和防裂是舊水泥路面加鋪補強的關(guān)鍵,而所采取的處治和防裂措施又因路面的破損狀況和破損原因而異.采用上述舊路面處治和防裂措施后加鋪的瀝青面層經(jīng)兩年的應(yīng)用,除當(dāng)時未作處治的局部有反射裂縫外,尚未發(fā)現(xiàn)有反射裂縫,說明本次加鋪采取的舊砼路面處治方法和防裂措施是可靠的,達到了預(yù)期的效果.
