淺談溧陽1號公路白改黑改造獲獎科研報(bào)告

淺談溧陽1號公路白改黑改造獲獎科研報(bào)告

【摘要】隨著交通工程的高速發(fā)展，為提高道路行車舒適性，降低交通噪音，近幾年白改黑工程已進(jìn)入大體量的改造中。溧陽1號公路部分線路在原水泥混凝土路面上進(jìn)行了白改黑的優(yōu)化。本文結(jié)合1號公路工程，理論聯(lián)系實(shí)際，對舊水泥混凝土路面改造技術(shù)作了進(jìn)一步研究，力圖找到切實(shí)可行的改造措施。

【關(guān)鍵詞】水泥混凝土路面;白改黑;優(yōu)化方案;質(zhì)量控制

1引言

溧陽1號公路是首批江蘇省旅游風(fēng)景道，全長365公里，連接該市98個行政村、312個自然村、220多個鄉(xiāng)村旅游景點(diǎn)、23個美麗鄉(xiāng)村和特色田園鄉(xiāng)村試點(diǎn)村，對外快速連通周邊7個縣市。初步構(gòu)建起“一路一景、一路一特色”的“大旅游”格局，有力助推了全域旅游發(fā)展。本人在幸近幾年參與了溧陽1號公路建設(shè)。

溧陽1號公路建設(shè)有一部分線路是在原水泥砼鄉(xiāng)道上改造而來的，而且，近年來，我國現(xiàn)有的水泥混凝土路面，有相當(dāng)一部分已接近或超過設(shè)計(jì)年限，有的雖未達(dá)到設(shè)計(jì)年限，但由于交通量劇增，汽車軸載日益重型化或設(shè)計(jì)、施工等方面的原因，而出現(xiàn)路面損壞、使用品質(zhì)下降的情況。舊砼路面行車舒適性差，車速難以提高的狀況是目前急需解決的問題。

2舊水泥混凝土路面狀況

因溧陽礦產(chǎn)之源比較豐富，溧陽縣鄉(xiāng)道路70、80年代均以水泥路較多，因此在近幾年老路改造中基本為白改黑改造工程。除礦產(chǎn)資源豐富的區(qū)域道路，交通流量較大一些，重載交通相對多一些，路面相對破損嚴(yán)重，其余舊水泥砼路面狀況均為優(yōu)良。

3改造方案

3.1改造方案綜述

水泥混凝土路面上的瀝青加鋪層具有“剛?cè)嵯酀?jì)”的特點(diǎn)，能夠大大改善舊路面的使用性能。然而瀝青加鋪層中可能出現(xiàn)的反射裂縫，往往縮短罩面層的壽命。因此前期主要把關(guān)注點(diǎn)放在了為了減少反射裂縫的數(shù)量和減緩反射裂縫的發(fā)展速度上。

3.2確定加鋪層方案

瀝青混凝土加鋪層的設(shè)計(jì)厚度由結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和防反射裂縫兩個因素控制。由于水泥混凝土面板基層強(qiáng)度較高，上面加鋪瀝青混凝土，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面一般沒問題，關(guān)鍵是如何防止反射裂縫的產(chǎn)生。考慮到較薄的瀝青加鋪層，對防治反射裂縫無明顯效果，實(shí)際施工中，盡管對舊水泥板塊進(jìn)行了一些處理，也并不能有效地防治反射裂縫，必須同時采用其它防反措施。本項(xiàng)目從幾個方面考慮加鋪層的防反措施，即改善瀝青罩面層性能、設(shè)置中間夾層及增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)層。

改善加鋪層的結(jié)構(gòu)，提高面層的變形能力，是首先考慮的防反措施之一。冬季低溫時，由于水泥板的收縮，在板的接縫處對加鋪層產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致面層開裂。這要求加鋪層應(yīng)具有較好的低溫抗裂性。SBS改性瀝青SMA則是最佳選擇。

國內(nèi)外的一些工程實(shí)踐表明，玻璃纖維格柵對防治反射裂縫有一定的效果。為了增強(qiáng)加鋪層防治反射裂縫的能力，在瀝青加鋪層底部，鋪設(shè)了玻璃纖維格柵。

考慮到后期使用，1號公路旅游車輛較多，交通流量急增，因此在水泥路面上增設(shè)了18cm水泥穩(wěn)定碎石補(bǔ)強(qiáng)層，以改善加鋪層的應(yīng)力分布。村莊段、集鎮(zhèn)段考慮到原周邊壞境配套銜接與排水問題，加鋪層方案如下：

4舊水泥混凝土路面處治

4.1修補(bǔ)措施

眾多的改造工程經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)表明，舊水泥路面的處治往往影響工程成敗的關(guān)鍵，尤其是在傳荷能力較差的接縫處，板下脫空影響重大。1號公路改造工程對水泥路面的處治給予了高度重視，對水泥路面的各種破壞情況，采取了相應(yīng)的修補(bǔ)方法，并采用單點(diǎn)彎沉、接縫兩側(cè)的彎沉差作為舊水泥路面修補(bǔ)的控制指標(biāo)。

對于脫空板處理采用將舊板破碎，運(yùn)走，清掃基層;用C15混凝土修復(fù)松散基層（如有松軟的素淤泥塊，還應(yīng)挖坑切槽，直到堅(jiān)實(shí)基層），基層表面要平整，要具有一定的橫坡坡度，然后重新澆筑C30混凝土。

對于有貫穿全板的縱、橫、斜向裂縫的板塊，也按脫空板的方式處理，即：破碎舊板→清運(yùn)走碎塊→清掃基層→處理基層→澆C30混凝土新板→養(yǎng)生→開放臨時交通。

對于角隅斷裂、接縫碎裂處理辦法為：圍繞裂縫按一定長和寬用切割機(jī)切割成矩形，破碎清除碎塊，目測基層，若基層板體性差，則下挖基層，直至板體性好的層面。然后如脫空板方法一樣，澆筑新混凝土，與原有道面平齊。

原水泥混凝土板的接縫采用清縫機(jī)清縫，選用性能良好的密封材料機(jī)械嵌縫。

4.2彎沉指標(biāo)控制

外多年來對舊水泥混凝土路面加鋪改造的經(jīng)驗(yàn)表明，對于防治反射裂縫的各種措施中，無論是加筋的還是應(yīng)力消散類的，對于水平向位移有效，而對于豎向位移都收效甚微。本次改造提出以單點(diǎn)彎沉以及接縫兩側(cè)板塊的彎沉差控制水泥板塊的修復(fù)。

接縫兩側(cè)板塊的彎沉差，即在接縫區(qū)一側(cè)板塊上加載，接縫兩側(cè)彎沉的差值取正值。

對于相鄰兩板彎沉大于等于0.06mm的接縫，在接縫兩邊各50cm進(jìn)行全深度切割，清除切割的舊板，目測基層，老基層板體性差，則下挖至板體性好的層面，用C15混凝土修復(fù)基層，然后澆筑C30混凝土與原有道面平齊。

單點(diǎn)實(shí)測彎沉值，即對板塊進(jìn)行逐板地毯式彎沉測量，逐板把關(guān)控制進(jìn)行修補(bǔ)?？紤]到正常地段設(shè)有18cm厚的水泥穩(wěn)定碎石層，其彎沉控制指標(biāo)（0.01mm）為：

（1）實(shí)測彎沉值0≤Lr≤20之間，不予處理;

（2）實(shí)測彎沉值20

6玻纖格柵的應(yīng)用

玻璃纖維格柵是一種性能優(yōu)良的新型土工基材，其主要成份屬硅酸鹽，是一種理化性能極其穩(wěn)定的材料。它具有很高的耐熱性和優(yōu)異的耐寒性、強(qiáng)度大、模量高、化學(xué)穩(wěn)定性好、膨脹系數(shù)低等特點(diǎn)。國內(nèi)外的許多研究表明，在瀝青路面中使用玻纖格柵，能夠起到減少車轍、推遲疲勞裂縫的產(chǎn)生及延緩反射裂縫發(fā)展的作用。

本工程在瀝青加鋪層應(yīng)用玻璃纖維格柵，主要是利用其高抗拉強(qiáng)度、高彈性模量的特點(diǎn)。

玻璃纖維格柵在瀝青加鋪層中能起到加筋作用，提高瀝青面層的抗拉強(qiáng)度，從而防止或減少裂縫的產(chǎn)生。同時玻璃纖維格柵耐高溫穩(wěn)定性好，攤鋪熱瀝青混凝土?xí)r不會產(chǎn)生變形，便于施工。本次選用玻纖格柵為GG2000I型，技術(shù)指標(biāo)見表。為了方便施工采用全幅鋪設(shè)方式。

7改性瀝青的應(yīng)用

本次改造工程為了抑制或延緩加鋪層反射裂縫的出現(xiàn)，對面層瀝青的使用提出了特殊要求，既要有較好的高溫穩(wěn)定性，又要有較好的低溫抗裂性，同時考慮到工程經(jīng)濟(jì)性，僅在上面層使用改性瀝青。改性瀝青的種類繁多，大量的試驗(yàn)表明SBS對瀝青的高、低溫性能均有明顯的改善，SBS改性瀝青已成為國際上最有前景的改性瀝青。

因此本工程選用SBS改性瀝青，其中一半采用進(jìn)口成品改性瀝青，一半采用現(xiàn)場加工的SBS改性瀝青。

現(xiàn)場加工改性瀝青在拌合廠生產(chǎn)，邊產(chǎn)邊用。研究表明，SBS含量達(dá)到3%時，才會對瀝青產(chǎn)生明顯的改性作用。SBS用量視實(shí)際情況和要求而定，一般為3%～

6%。分別取3%、4%、5%、6%四種SBS含量進(jìn)行改性試驗(yàn)，結(jié)合本工程的特點(diǎn)和改性試驗(yàn)情況，SBS含量選用4.5%。

試驗(yàn)表明，瀝青改性后針入度指數(shù)PI變大，表明溫度敏感性降低;軟化點(diǎn)升高、60℃粘度增大，表明高溫性能變好;低溫延度的顯著增大，說明瀝青的低溫抗裂性能得到改善。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明現(xiàn)場加工的改性瀝青已達(dá)到或超過進(jìn)口的改性瀝青性能。

8SMA的應(yīng)用

因1號公路有些地處天目湖、社渚礦產(chǎn)比較豐富區(qū)域，考慮到加鋪層受力狀況復(fù)雜，既要密實(shí)防水，又要具有較好的抗裂、抗滑性能。普通瀝青混合料很難同時滿足這些要求，因此決定上面層采用SMA結(jié)構(gòu)。SMA用做上面層能減少和延緩病害的產(chǎn)生，延長路面使用壽命。改性瀝青則使SMA如虎添翼，各項(xiàng)性能顯著提高，對江蘇高溫、多雨地區(qū)尤其適用，是水泥路面瀝青加鋪層的理想選擇。為了進(jìn)一步增強(qiáng)面層的抗裂性能，適當(dāng)增大了瀝青用量，改性瀝青SMA的油石比為6.5%。

9路面使用現(xiàn)狀

路面改造后，使用期間，每季度進(jìn)行觀測一次。各路段通車至今，經(jīng)過近兩年的運(yùn)營，均完好如初，至今沒有反射裂縫出現(xiàn);各路段路面未出現(xiàn)損壞現(xiàn)象;SMA路面構(gòu)造深度較大，表現(xiàn)出優(yōu)良的抗滑性能，行車舒適性極佳。

10結(jié)論

10.1通過對原路況的全面調(diào)查和客觀評價，對舊水泥混凝土路面出現(xiàn)不同破壞情況，提出了對應(yīng)的修補(bǔ)措施，并采用彎沉及彎沉差作為舊水泥路面修復(fù)水平的控制指標(biāo)。工后觀測表明，舊水泥路面得到了較好的處治，修補(bǔ)措施是可行的、有效的。

10.2通過對加鋪層進(jìn)行了詳細(xì)的力學(xué)分析與評價。1號公路建設(shè)以來，各加鋪方案歷經(jīng)冬季低溫、春季多雨、夏季高溫的考驗(yàn)，至今表現(xiàn)良好。

10.3成功地探索了對普通瀝青進(jìn)行現(xiàn)場改性的生產(chǎn)及應(yīng)用。通過試驗(yàn)研究，確定了基質(zhì)瀝青的標(biāo)號、改性劑的品種和用量，試驗(yàn)表明現(xiàn)場加工的SBS改性瀝青達(dá)到了進(jìn)口改性瀝青的品質(zhì)。

10.4在借鑒國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，并結(jié)合1號公路改造工程的特點(diǎn)，進(jìn)行了SMA應(yīng)用研究，成功地將改性瀝青SMA與普通瀝青SMA應(yīng)用到改造工程中，解決了一些施工工藝難題。

10.5對舊水泥路面的加鋪改造，從調(diào)查、評價、方案設(shè)計(jì)、新材料的應(yīng)用及