高速公路水泥混凝土路面补强改造技术

廖江林 黄素秋

（1、广西交通投资集团有限公司，广西 南宁 530028 2、广西交通投资集团南宁高速公路运营有限公司，广西 南宁 530022）

目前国内外采用沥青混凝土作为旧水泥混凝土路面的加铺层结构设计是一种典型的补强改造方法。这种形式的路面结构能吸收两种材料的优点，“刚柔相济”，即旧水泥混凝土提供了稳定、坚实的基层，沥青路面提供了一个摩阻系数较高、平整度好的面层，大大改善了路面的使用性能。

1 改造设计方式及需解决问题

经过作者分析，目前国内公路水泥混凝土路面改造的方式主要采用“白+黑”，即对原水泥混凝土路面进行一定的处理后加铺沥青层。对原水泥混凝土路面的处理分为两种，一种是将原水泥混凝土面板进行破碎，破碎后的混凝土板块作为改建后路面结构的底基层，充分利用原水泥混凝土板的剩余强度，并最大程度上体现环保的特性;另一种是对原水泥混凝土面板进行综合处治，包括注浆、裂缝修补、换板等处治措施，此种方法主要应用于原水泥混凝土面板病害较少，路况评价等级达到中等以上的部分。

1.1 对于综合处治的原水泥混凝土路面，一旦出现裂缝所产生的反射应力较大。反射裂缝本身对罩面层的使用性能影响不大，但环境因素的负效应常常使裂缝迅速扩散，从而缩短沥青面层的使用寿命。

1.2 上面层采用密集配细粒式沥青混凝土AC-13结构，下面层采用密级配中粒式沥青混凝土AC-20结构主要提高上面层的结构强度并且从路表开始严格控制表面水的下渗，提高路表的封水性。下面层下设置的下封层，充分起到了隔水作用，已防止下渗水对底基层和基层的冲刷。但路表的防水与磨耗系数是两个矛盾的指标，需要综合考虑后选择。

2 路面损坏状况调查及评定

旧水泥混凝土路面试验测定主要采用弯沉测定。弯沉可以采用落锤弯沉仪进行测定，也可以采用汽车轮载和贝克曼梁进行测定;它是一项无破损试验，对路面结构损害小，对交通的干扰少，测点数量多，因此被广泛应用于路面结构性能的评定。

在实践中首先选取水泥混凝土路面荷载最不利作用位置作为检测点，一般选取横缝及纵缝附近的点。采用2台弯沉仪测定。检测点分主点、副点。主点位于板横缝前10cm，加卸载;副点在横缝后10cm，无荷载(正常行车方向为前)。将一台弯沉仪置于主点，即测定车的轮隙中间;另一台弯沉仪置于副点处。分别测定主、副点弯沉(按前进方向右轮测试)。右轮距纵缝30cm左右。每隔20m对旧水泥混凝土路面进行弯沉测量。由弯沉测定结果反算水泥混凝土路面和地基的模量及脱空板的确定。

3 旧水泥混凝土路面的修复设计

在铺筑加铺层前，应将旧水泥混凝土面层的表面清理干净，对损坏的面层进行修复，并填封所有的接缝和裂缝。

3.1 错台的处理

错台不大于5mm的可不予处理;错台大于5mm的板块，将错台高出的一侧的板块边缘30～50cm范围内，按斜坡凿至与下沉板边缘平齐。

3.2 脱空板的处理

采用灌浆的方式予以补强。灌浆孔位布设应根据水泥混凝土面板尺寸、裂缝状况以及灌浆机械等确定。灌浆顺序从沉降量大的地方开始，由远到近，由大到小。灌浆压力的控制应视水泥混凝土板的损坏及脱空情况具体确定。

3.3 断裂的修理

对非贯通性断裂，可根据断裂位置把水泥混凝土板凿成深约5～7cm的长方形槽，刷洗干净后，用水泥砂浆涂抹槽壁和底面，然后以水泥混凝土填补。对贯通性断裂，应将凹槽壁凿至贯通整个板厚，并在整个凹槽边缘板厚中央打洞。洞深10cm，直径3～4cm，水平间距30～40cm。每个洞应先将其周围润湿，插入一根直径18～20mm，长约20cm的钢筋，然后用最大粒径为5～10mm的细石混凝土填塞捣实。洞口留下1～2cm不浇注，钢筋应有一半伸出洞外。待细石混凝土硬结后，再将凹槽边壁润湿，涂刷一道水泥浆，然后将与原来相同的水泥混凝土浇入槽中夯捣密实。

3.4 整板修复

在旧水泥混凝土面板的结构损坏较严重，裂缝分布遍及全板，对损坏板进行修复后再采取其他措施已不经济时，应对旧面板进行整板修复。采用移动式电动落锤式破路器将该板块击破挖除，然后再按新建路面结构浇筑新水泥混凝土板。

4 最小加铺厚度的计算

沥青混凝土加铺层设计没有统一的方法。采用厚加铺层方案时，通常应用主要方法有弯沉法、补足厚度缺额法等确定厚度，其设计公式为:

式中:hef为旧水泥混凝土面层折算为同等强度新水泥混凝土面层的换算厚度;hov为所需的沥青混凝土加铺层设计厚度;hex为旧水泥混凝土面层厚度;hd为按现有地基承载能力和未来交通要求，由新建水泥混凝土路面设计方法确定的单层水泥混凝土面层所需厚度，CbJ为考虑接缝和裂缝是否修复的系数，加铺前已进行全厚度修补时，按照1计算，否则在0.6～1.0范围内选取;Cbd为考虑旧面层是否存在耐久性问题的系数，无耐久性问题时，为1，有耐久性裂缝但未碎裂时，在0.96～0.99取值，有少量碎裂时，在 0.88～0.95取值，严重碎裂时，在0.8～0.88取值;Cbf为考虑疲劳损坏程度的系数，少量横向裂缝板(<5%)，在 0.97～1 取值，较多横向裂缝板(5%～15%)，在 0.94～0.96 取值，大量横向裂缝板，在0.90～0.93取值;A为水泥混凝土层厚与沥青混凝土层厚的当量转换系数。

5 道路纵断面设计

在完成最小加铺厚度计算后，必须进行道路纵断面设计，以确定不同路段沥青混凝土的具体加铺厚度。道路纵断面设计原则如下:

(1)满足路面排水要求;

(2)与周边建筑物、堆场、铁路、相交道路顺接;

(3)在保证现状道路最小补强厚度的基础上尽量与现状道路路面高程吻合，尽可能利用现有道路，减少加铺厚度以降低工程造价。

6 沥青混凝土加铺层结构设计

道路纵断面设计完成后，各路段沥青混凝土加铺层厚度也随之确定。设计人员必须依据沥青混凝土加铺层厚度的不同分别确定不同的加铺层结构。

7 沥青混凝土加铺层施工要求

旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层，按照以下步骤施工。

(1)按前述要求对旧水泥混凝土路面进行修复。

(2)旧水泥混凝土路面表面拉毛，清除水泥混凝土碎渣，用水冲洗洁净。

(3)喷洒粘层沥青:采用温度不高于70℃的阳离子乳化沥青均匀喷洒，喷洒量为1.5～2.0L/m2，喷洒沥青的横向范围要比土工布宽10cm。

(4)铺设土工布:土工布厚度一般为2mm，熔点≥230℃;抗拉强度应达到纵向≥400N/5cm，横向≥280N/5cm，抗变形能力强。土工布铺设要求无褶皱，并在喷洒沥青尚处于高温状态时及时铺设，可采用人工或机械铺设，接口处应相互搭接20cm。

(5)铺设沥青混凝土面层及碾压:沥青混凝土面层采用沥青混凝土摊铺机摊铺后碾压，碾压时不得在新铺沥青混凝土面层上转向、调头及左右移动或突然刹车，当土工布被汽车拉起时，应立即用摊杆推平。

[1]厉始一.水泥混凝土路面补强方法华东公路，1983-05-01.