水泥混凝土路面改造瀝青路面的設(shè)計

水泥混凝土路面改造瀝青路面的設(shè)計摘要：本文根據(jù)城市水泥混凝土舊路現(xiàn)狀試驗報告，分析舊路損壞的各種原因修復(fù)措施，通過對具體地理特性和表面材料的優(yōu)缺點(diǎn)展開對比，提出了瀝青混凝土面層加鋪的方案。關(guān)鍵詞：水泥混凝土；路面改造；瀝青路面水泥混凝土路面是一種將混凝土倒入水泥中的鋪路結(jié)構(gòu)形式。具有剛性大、強(qiáng)度高、使用壽命長、日常維護(hù)量少等優(yōu)點(diǎn)。由于它的剛度和敏感性，必須設(shè)置不同的接縫，但損壞后難以修復(fù)，具有車輛駕駛舒適性差、噪音大等缺點(diǎn)。隨著我國城市化進(jìn)程的迅速擴(kuò)大和新型城市化形式的建設(shè)，水泥路面質(zhì)量差對城市形象的影響逐漸明顯起來，水泥路面改成了瀝青混凝土，即“白改黑”技術(shù)，并在一些發(fā)達(dá)地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。1.“白改黑”的必要性早期修建的水泥路面在材料、施工工藝等方面存在一些不足病害。隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，水泥路面出現(xiàn)了許多病害，水泥路面質(zhì)量明顯下降，需要進(jìn)行“白改黑”的改造⑴路面損壞嚴(yán)重，極大地影響了行車的安全性、舒適性，降低了道路上的交通效率，在城市中，基于“車輪”經(jīng)濟(jì)，車輛逐漸成為城市出行的主要工具，改善行車環(huán)境，提高出行效率有著重大意義。水泥路面除了行駛舒適性差、路面景觀差、難以維護(hù)等固有缺點(diǎn)外，黑色化也成為一種趨勢。大量水泥路面面臨翻修施工，“白改黑”翻修可用于較大程度的舊水泥板，發(fā)揮其強(qiáng)度高、剛度大的優(yōu)點(diǎn)。瀝青鋪路行車更舒適，效果更好。改造過程中仍存在技術(shù)問題，需要不斷總結(jié)經(jīng)驗。水泥混凝土路面破損調(diào)查與原因分析2.1水泥混凝土路面損壞調(diào)查對于水泥相關(guān)損壞，需要進(jìn)行調(diào)查。為了為已經(jīng)損壞的混凝土道路的維護(hù)提供相關(guān)證據(jù)，首先要準(zhǔn)確報告混凝土道路的損壞情況和損壞原因，然后對損壞的道路進(jìn)行評估。2.2損壞原因分析損壞原因可分為四種情況：結(jié)構(gòu)損壞、駕駛質(zhì)量喪失、外觀質(zhì)量評估和結(jié)構(gòu)使用壽命損失。研究結(jié)果通常分為：混凝土路面大而破碎，路面和板損壞基層，路面基層和板塊局部的損壞，分析以上所有情況都可能導(dǎo)致其損壞，混凝土缺乏承載能力，超載過大，路面施工質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，所在路段的地形風(fēng)險太大、過于危險，以及滑坡會造成的地面裂縫，出現(xiàn)大量碎石，造成交通不便。舊路面按原道路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和厚度較低，難以適應(yīng)當(dāng)前重交通的需求。特別是近年來超載車輛數(shù)量的增加，加劇造成了路面損壞現(xiàn)象。從取芯狀況看，由于施工過程中的偏差，混凝土板的厚度不均勻，導(dǎo)致整塊板承受不均勻荷載；舊混凝土路面的抗彎強(qiáng)度計算低于標(biāo)準(zhǔn)，對路面的抗疲勞損傷能力有很大影響，尤其是超載車輛的行駛經(jīng)過。歷年養(yǎng)護(hù)過程中的接縫，路面水滲入基層，使基層松動，強(qiáng)度降低；在反復(fù)荷載作用下，面板會引起振動和滲水。接縫會產(chǎn)生淤泥，形成脫空區(qū)，最終導(dǎo)致面層受損切。1.舊路檢測內(nèi)容及概況依據(jù)《道路工程質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTGf80/1-2004)進(jìn)行試驗，依據(jù)四個方面：檢查和評估路面損壞狀態(tài)、接縫承載能力、板底脫空狀態(tài)和舊混凝土路面結(jié)構(gòu)參數(shù)。最重要的參數(shù)包括斷板率、錯臺量、接縫傳荷系數(shù)、脫空率等。3.1路面損壞調(diào)查3.1.1斷板率視覺評估與儀器測量相結(jié)合，可以調(diào)查整個路段是否存在病害，并確定不同病害的類型和損壞程度的數(shù)量進(jìn)行修正。根據(jù)對路面病害調(diào)查，上行線方向車行道優(yōu)于下線方向的車行道，主要病害有：斷板、板角斷裂、路面裂縫、破碎板、分層剝落等五類，板縫破損較嚴(yán)重③。3.1.2錯臺量使用測量測量接縫兩側(cè)的高度差，測量點(diǎn)距離車道右邊緣300mm。為了更直觀地該路段的平均錯臺量，每個評估間隔分別計算錯臺量的最大數(shù)量和百分比。錯臺率是評級間隔內(nèi)錯臺量總數(shù)的百分比。試驗表明，除上行線500m外，該段平均誤差值良好。上行線情況正常，最大誤差為20mm，最大誤差為27.78%；最大誤差為9mm，最大誤差百分比為20%。整體評估情況良好。3.2接縫傳荷能力接縫是水泥混凝土路面的最薄弱點(diǎn)，絕大多數(shù)損傷發(fā)生在接縫附近。接縫傳荷系數(shù)接縫反應(yīng)邊緣相鄰板材轉(zhuǎn)移能力的指標(biāo)。FWD應(yīng)用于接縫附近的路面，在接縫兩側(cè)測量20m處的橫向車輪荷載（50KN）。使用公式Kj=Wu/WlX100%計算接縫傳荷系數(shù)。測試表明，上行線優(yōu)良率91%，中間的是7.1%；下行線的優(yōu)良率為97.6%，中等率為1.9%，全線整體接縫傳荷狀況較好4。3.3板底脫空狀況狀態(tài)評定考慮到目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一的水泥混凝土板底脫空識別技術(shù)規(guī)程，根據(jù)我國《水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD40-2011）（增加路面施工設(shè)計）并結(jié)合工程檢測試驗，舊混凝土鋪面的板底脫空情況可通過彎沉測試法FWD試驗評估。1.修復(fù)方案4.1處理想法根據(jù)舊水泥混凝土路面檢測報告和現(xiàn)場開挖的檢查報告，對整個道路展開三種類型的處理：水泥混凝土處于完好狀態(tài)，路基承載力較好上的路段，只是進(jìn)行現(xiàn)狀的維修和混凝土加固裂縫，對混凝土板結(jié)構(gòu)進(jìn)行針腳處理，先將混凝土板鋪在接縫上一層2000型的防裂，再在道路表面統(tǒng)一加上鋪面層5］。現(xiàn)狀水泥混凝土面板破壞嚴(yán)重，但現(xiàn)狀道路基層、底基層及路基良好，以及滿足路基路基底部擁堵的設(shè)計區(qū)間，按照目前處理的方式恢復(fù)結(jié)構(gòu)，對結(jié)縫進(jìn)行縫合，先后在混凝土板之間鋪設(shè)1層2000型的防裂貼，再統(tǒng)一加鋪面層?，F(xiàn)狀水泥和混凝土面板破壞比較嚴(yán)重，并檢測到目前路基容量小，不符合設(shè)計要求的區(qū)間，結(jié)合現(xiàn)場挖掘，挖掘現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)，挖60厘米的地面，按層填充要求，再挖30厘米的石灰土，25厘米的混凝土穩(wěn)定碎石在24cmC30混凝土現(xiàn)狀的路面的頂面，在混凝土板的接縫上鋪上2000型的擋板，進(jìn)一步統(tǒng)一鋪面。4.2具體處理措施4.2.1破碎板修復(fù)基層處理，整塊換板兩塊以上的裂縫、破損角、一塊破損角面積大于四分之一的板塊，對現(xiàn)狀的混凝土板進(jìn)行粉碎除去后，將路基深掘到60厘米后，填埋20厘米的石灰土、20厘米的二灰碎石和20厘米的混凝土，直至現(xiàn)在的道路屋頂為止。板塊局部維修板材中只有一個貫穿縫，且貫穿縫面積小于板材表面的1/4,根據(jù)原材料進(jìn)行局部填充修補(bǔ)。4.2.2修補(bǔ)裂縫當(dāng)板上有裂縫且沒有錯臺時，無需更換板，只需進(jìn)行裂縫和混凝土加固。處理后的斷口之間必須符合彎曲和下沉不超過14（0.01mm）和彎曲和下沉不超過6（0.01mm）的要求。小于1cm的接縫，采用水縫飾面；對于大于1cm的接縫，應(yīng)使用填縫處理。4.2.3結(jié)構(gòu)縫的處理它用一種特殊的填充材料進(jìn)行專門的處理，對其進(jìn)行灌注縫紉處理，邊灌注邊用膠滴敲打結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)。4.3改造技術(shù)的選擇在翻修改造中，部分道路由于兩側(cè)地塊的高銜接不便，水泥板損壞嚴(yán)重，維修費(fèi)用較高，舊水泥路面全部挖除：舊水泥板上的部分砌塊為瀝青混凝土。第一次整修技術(shù)與新路基本相同，第二次瀝青混凝土覆蓋技術(shù)主要包括：舊水泥板的預(yù)處理、瀝青混合料的選擇、瀝青混合料的材料類型和厚度以及反射裂縫的延緩與防治。對混凝土板的處理，較常用的方法有：灌漿加固：對板塊脹縫、施工縫、縱向進(jìn)行清縫。處理方法：破碎壓穩(wěn)處理：除去破損的板塊和松弛的基層，再注入混凝土，灌漿，強(qiáng)化基層的強(qiáng)度，消除差異為主要目的的縫付處理：破碎壓穩(wěn)技術(shù)主要用于病害嚴(yán)重的路面，將水泥板作為完全破碎的基層鋪裝。瀝青混合料和材料一般選用性能優(yōu)良的瀝青顆粒，如SMASBS改性瀝青。添加劑的厚度分為薄層（通常為4至6厘米）和厚層（超過10厘米）。防止反射裂縫是水泥路面加罩處理的難題，反射裂縫的出現(xiàn)會加速路面的破壞、降低道路的使用壽命。4.4施工質(zhì)量控制舊路改造本身受舊路面的影響，加上現(xiàn)狀交通干擾部分施工工序的隱蔽性，影響施工質(zhì)量的不確定性十分復(fù)雜。結(jié)合實踐，施工質(zhì)量控制主要做：舊路面處理后再次進(jìn)行指標(biāo)測試。用數(shù)據(jù)說話：加強(qiáng)材料進(jìn)場工作，把握好材料的質(zhì)量：注意施工過程操作的正確性。合理安排材料養(yǎng)護(hù)時間，確保材料的強(qiáng)度和使用壽命更強(qiáng)、更長。面層加鋪設(shè)計路面的設(shè)計應(yīng)根據(jù)自然條件，如水文、氣候和地質(zhì)，結(jié)合當(dāng)?shù)嘏f水泥作業(yè)翻修的成功經(jīng)驗，與當(dāng)?shù)氐缆肥┕げ牧系目捎眯员３忠恢隆Ｂ访媸┕け仨毎凑占夹g(shù)成熟、因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理、安全耐久、施工簡便的原則進(jìn)行整體設(shè)計。在具體設(shè)計時，評審專家組對上面層結(jié)構(gòu)及瀝青封層進(jìn)行重點(diǎn)對比論證，原上面層設(shè)計方案采用SMA-13改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料，采用骨架密實結(jié)構(gòu)，雖然該結(jié)構(gòu)具有良好的抗車轍、抗裂、抗滑、抗老化、及防水、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，但其造價高，AC-13細(xì)粒式瀝青混凝土，在整個國內(nèi)施工工藝成熟、應(yīng)用廣泛，采用密實結(jié)構(gòu)表面摩擦系數(shù)大，抗滑性能好造、價相對較低，對于有大貨車通行的市政道路來說有利于車輛在交叉口制動。故最終推薦選用了AC-13細(xì)粒式瀝青混凝土。封層采用兩層橡膠瀝青表處封層，起到防水抗?jié)B、抗裂、層間連接、傳遞荷載、吸收應(yīng)力和提高強(qiáng)度等作用。瀝青采用具有較高粘度的優(yōu)質(zhì)成品瀝青，本次設(shè)計基質(zhì)瀝青采用70號重交石油瀝青（針入度：25°C時60-80、軟化點(diǎn)不小于45、15C延度不小于40cm），集料S12用量7-9m3/1000m2，瀝青用量1.4kg/m2；集料S9用量16-18m3/1000m2，瀝青用量2.2kg/m26］。1.控制操作從舊路改造的全過程來看，必須強(qiáng)調(diào)幾個控制環(huán)節(jié)：6.1舊路探測是提供整個恢復(fù)計劃和恢復(fù)計劃的基本依據(jù)，檢測鏈路應(yīng)分層、分段、分病害，作為設(shè)計的詳細(xì)參考。6.2修復(fù)舊路維修階段是加鋪改造后路面質(zhì)量的直接保證，也是加鋪改造后路面質(zhì)量的有效條件。6.3防裂層設(shè)計該層材料選用得當(dāng)是路面質(zhì)量的再次提升，可有效擴(kuò)散應(yīng)力，避免舊路處理過程中的遺留瑕疵造成路面形成反射裂隙。本次設(shè)計防裂層采用2000型“防裂貼”，2000/50cm寬，厚3mm，施工時保證防裂貼與基層的黏結(jié)效果，注意搭接邊保證8-10厘米的搭接深度并保證碾壓平整。6.4、施工環(huán)境保證：合理進(jìn)行施工組織管理，有效疏導(dǎo)通行車輛，避免因車輛誤行給施工帶來的環(huán)境破壞，尤其是在封層、黏層、面層施工時的破壞，影響施工質(zhì)量和安全。1.結(jié)語總的來說，通過對路面的科學(xué)評估展開路面的調(diào)整，結(jié)果的正確性與處理方案的經(jīng)濟(jì)合理性直接相關(guān)。特別是現(xiàn)在，在路面維修、翻修、擴(kuò)建方面，經(jīng)濟(jì)因素越來越重要，因此要求正確可靠的簡便路面檢測評價方法。瀝青混凝土鋪路，舊混凝土鋪路的處理和修復(fù)是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，而且在選擇各種混凝土板的破損情況下，完善的設(shè)計方案和處理措施，在質(zhì)量管理過程中非常重要。參考文獻(xiàn)：劉小杰.淺談舊水泥混凝土路面加鋪瀝青路面的設(shè)計與施工3].黑龍江交通科技，2020,43(07)：61-62.DOI：10.16402/ki.issn1008-3383.2020.07.037.白雪峰.礦區(qū)重載公路路面結(jié)構(gòu)破壞分析及改造方案[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2019.DOI：10.