科技路路面改造工程设计方案探讨

  文章结合科技路路面改造工程的设计过程,介绍了旧水泥混凝土路面的检测评定内容和过程、现状路面病害处理方案、沥青混凝土面层材料选择及防反射裂缝采取的措施等,并得出相关结论,即路面改造的关键是做好原有板块的前期调查研究和病害处理工作;加铺材料的选择除了结合当地实际,还考虑技术的适用性和造价控制因素;防止反射裂缝是加铺层的主考虑因素。 
  关键词路面改造;调查检测评定;病害处理;沥青混凝土;聚酯玻纤布 
  中图分类号U455 文献标识码A 文章编号1009-2374(2014)17-0013-03 
  1 旧路路面状况调查与评价结果 
  (1)现状路面以线裂、接缝料损坏等病害为主。根据路面破损状况指数PCI及断板率DBL分布范围评价路面状况等级均为优良。 
  (2)弯沉检测结果表明,科技路车行道弯沉值均小于25(0.01mm),水泥路面总体承载力较好。水泥路面传荷效率分级主为优良,极少出现中等级,传荷效率较好;路面水泥板板底脱空率总体较小,各幅行车道脱空率在1.19%~2.18%之间。基层顶面当量回弹模量标准值为230MPa,表明基层质量较好。 
  (3)根据路面钻芯取样的测量结果,水泥土面层厚度标准值为24.5cm;根据芯样劈裂实验结果计算得旧水泥混凝土路面弯拉强度标准值为4.3MPa。 
  调查和检测表明现状路面整体状况优良,进行沥青混凝土罩面后结合交通量预测结果能够满足设计年限内使用求。 
  2 路面病害处理 
  加铺处理前须对原水泥混凝土路面进行病害处理和修复,包括路面纵向和横向裂缝处理、板边板角的损坏修补、板底脱空处理、错台处理、坑洞处理、破碎板换板、接缝损坏修复等,详见以下具体做法 
  2.1 裂缝 
  对宽度小于3mm的轻微裂缝,采取扩缝注浆;对大于3mm,小于15mm的中等裂缝,采取条带罩面进行补缝。对宽度大于15mm的严重裂缝,采用全深度补块(集料嵌锁法)。 
  2.2 板边、板角的处理 
  板角断裂应按照破裂面的大小确定切割范围,纵向最小切割宽度为0.5m,最大为1.0m;横向最小为0.5m,最大到车行道中央。小心切割破损板块,防止切割时对相邻板块造成额外损坏。切缝后,凿除损坏部分时应凿成规则垂直面。对原有钢筋不应切断,如果钢筋难以全部保留,至少也保留20~30cm的钢筋头,且应长短交错。若基层出现松散情况则应挖除松散基层后用C15砼做基层。 
  2.3 板底脱空处理 
  弯沉值≥20(0.01mm)时确定为面板脱空,可采用灌浆法进行处理。 
  2.4 错台的处理 
  混凝土板块的错台进行处理应当在注浆和裂缝处理完毕后进行。当错台≤0.10mm时,可采用机器磨平或人工凿平的方法进行处理;当错台>0.10mm时,可采用先进行凿平处理,再加铺调平层,或局部翻挖新建的方法进行处理。 
  2.5 坑洞的处理 
  对个别坑洞修补,清除洞内杂物,用水泥砂浆等材料填充,达到平整密实。对较多坑洞且连成一片的,应采取薄层修补方法进行修补。将坑洞切割深度为6cm以上的槽,并将切割面内的光滑面凿毛。用混凝土拌和物填入槽内,振捣密实,并保持与原混凝土面板齐平。对较多坑洞且连成一片的,应采取薄层修补方法进行 
  修补。 
  2.6 破碎板换板处理 
  对于水泥混凝土板块损坏严重的部分及加罩厚度不满足6cm的板块,采用将板块进行翻挖的处理,旧板凿除应注意对相邻板块的影响,尽可能保留原有拉杆,宜用液压镐凿除破碎混凝土,应及时清运混凝土碎块,并用C35混凝土更换被翻挖的坏板块。基层损坏部分应予清除,用C15混凝土将路面基层补强。 
  2.7 接缝损坏修复 
  当相邻车道面板横向位移,纵向接缝张开宽度10mm以下时,宜采取聚氯乙烯胶泥、焦油类填缝料和橡胶沥青等加热施工式填缝料;当相邻车道面板横向位移,纵向接缝张口宽度在10~15mm之间时,宜采取聚氯酯类常温施工式填料进行维修;当纵向接缝张口宽度在15mm以上时,采用沥青砂填缝。 
  3 旧路路面改造方案的确定 
  根据旧混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定结果,该路面改造可采用分离式或结合式混凝土加铺及沥青混凝土加铺方案,考虑到该道路为市政道路,两边商铺、住宅林立,交通量较大,对行车舒适性求较高,且工期比较紧张。综合考虑工期、环境影响、费效及周边已改造道路的使用情况等,最终决定采用加铺沥青混凝土罩面的路面改造方案。具体设计内容包括路面面层材料的拟定、加铺层厚度的设计以及减少反射裂缝的措施。 
  3.1 路面面层材料的拟定 
  当前,旧水泥混凝土路面罩面改善在技术措施上多采用热拌密实型沥青混合料(AC)加铺层,具有表面平整、无接缝、震动小、行舒适、抗滑、车耐磨损、噪音小,维修、养护方便、适应变形能力强等特点;但AC类混合料存在许多明显的不足之处,主表现在道路表面抗滑能力较差,高、低温性能一般,路面使用年限较短,维修频率高。 
  SMA沥青碎石混合料路面具有很好的抗高温车辙、低温开裂性能,其表面耐磨损性、密水性非常好、平整度好、噪音小,维修、养护方便。但其对石料和施工工艺求较高,工程造价较高。 
  橡胶沥青具有优良的高低温性能,抗车辙能力强,高抗老化、抗裂缝性能,耐久性好以及低噪音等优点,但早期拌合设备投资大,工程造价较高。 
  经综合考虑使用求及造价控制目标,本项目沥青加铺层上面层采用改性沥青马蹄脂碎石混合料SMA-13,下面层采用中粒式改性沥青混凝土AC-20C。 
  3.2 加铺层厚度的设计 
  根据《公路水泥混凝土路面设计规范》复合路面的混凝土板应力分析章节可知,沥青上面层对于减小水泥混凝土板的应力作用有限,因此单纯去增加沥青混凝土铺装层厚度意义不大且费效比较低,因此本项目沥青加铺层主为改善路面使用性能。现行《城镇道路路面设计规范》中规定对沥青加铺面层最小厚度的求是一般不低于7cm;《现行公路水泥混凝土路面设计规范》对沥青加铺面层最小厚度的规定是高速公路和一级公路宜为10cm,其他等级公路最小宜为8cm。考虑施工压实和调平等因素,本项目确定采用4cm厚改性沥青马蹄脂碎石混合料SMA-13上面层和6cm厚中粒式改性沥青混凝土AC-20C厚下面层。根据《公路水泥混凝土路面设计规范》求验算此加铺厚度下旧混凝土板能够达到使用求。
  根据纵断面设计结果旧路面与加铺后路面高差范围在10~21cm之间,需进行路面调平,调平层采用AC-20C下面层或ATB-25粗粒式沥青碎石。 
  3.3 减少反射裂缝的措施 
  为了防止反射裂缝的发生,本项目考虑采用设置应力吸收层的处理措施,并对玻纤格栅、橡胶沥青应力吸收层、聚酯玻纤布等几种防反材料和措施进行比较。 
  玻纤格栅虽然具有较高的强度和优良的抗蠕变性,但没有防水功能,因而它不具备防止雨水下渗和防止基层软化的功能。 
  橡胶沥青应力吸收层必须满铺,工程造价较高,工艺复杂质量不易保证,此外工程实践表明橡胶沥青应力吸收层对板本身的裂缝效果较好,但在接缝处防反效果较差。 
  聚酯玻纤布具有玻璃纤维的强度和聚酯纤维的柔韧性等综合优点,聚酯玻纤布充分浸润热沥青后能够形成具有防水和防治反射裂缝功能的中间层,真正解决路面反射裂缝问题。而且聚酯玻纤布应力吸收层相对灵活,可针对局部反射裂缝进行贴缝处理,节约了工程造价。 
  本次设计最终确定采用在旧混凝土路上铺设聚酯玻纤布防治反射裂缝,使聚酯玻纤布充分浸润热沥青,形成具有防水和防治反射裂缝功能的中间层。材料需经过单面烧毛工艺处理,防止施工机械将其带起。 
  3.4 路面改造结构方案的确定 
  根据综合分析比较结果,道路路面改造采用以下 
  结构 
  4cm改性沥青马蹄脂碎石混合料SMA-13 
  机械喷洒乳化沥青(PC-3)粘层油(0.5L/m2) 
  6cm中粒式改性沥青混凝土AC-20C 
  调平层 
  满铺聚酯玻纤布 
  70号A级热石油沥青粘层油(1.2L/m2) 
  铣刨旧水泥混凝土路面(1cm) 
  旧路面病害处理 
  4 结论 
  通过资料收集整理及详细的计算,总结出以下 
  结论 
  (1)对旧水泥混凝土路面加铺改造关键是做好原有板块的前期调查研究和病害处理工作,因为原有水泥混凝土板仍然是荷载的主受力层。 
  (2)加铺材料的选择结合当地已有的成功经验确定,同时考虑技术上的适用性和造价控制因素,不盲目追求新技术。 
  (3)防止反射裂缝是加铺层的主考虑因素,应根据实际情况选取相应措施。 
  参考文献 
  1 公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011) 
  S.北京人民交通出版社,2001. 
  2 公路沥青路面设计规范(JTJ D50-2006) S.北 
  京人民交通出版社,2006. 
  3 周富杰,孙立军.旧水泥混凝土路面上沥青罩面设 
  计方法J.公路,1996,(10). 
  4 周富杰.防治反射裂缝的措施及其分析D.同济 
  大学,1998.