旧水泥混凝土路面改造方案的制定

张日民 梁兴胜

（江苏省交通科学研究院股份有限公司，江苏 南京 210017）

自20世纪80年代起，水泥混凝土路面作为路面的主要形式之一，在国内开始大规模修建。随着使用年限的增长和超载车辆的破坏，一些早期修建的水泥混凝土路面不同程度地出现了各种路面病害，急需改造。目前通常采用的改造方案为对原路面病害进行适当处理后，加铺新的沥青混凝土面层，一方面充分利用较高强度的水泥混凝土路面作为下承层，另一方面在修复病害的基础上，提高行车舒适性。

原路面状况的差异以及方案的适用性是影响改造方案成功与否的关键，本文就水泥混凝土路面改造方案的制定过程中相关事项，做一个简单介绍。

1 病害调查分析

对老路的结构性能进行全面的调查和确切的评价，是进行旧水泥混凝土路面加铺设计的重要依据。

通常水泥路面出现的主要病害有裂缝、断裂板、脱空、接缝损坏等，此类病害严重影响到水泥路面的使用寿命及车辆行驶质量，对旧路加铺改造成功与否影响较大，在方案制定阶段应调查清楚，对病害产生原因予以分析。现行规范对旧水泥路面评价的指标通常采用路面状况指数（PCI）及断板率（DBL），其中路面状况指数全面反映各类水泥路面病害的分布情况，断裂率为路面断裂类病害（裂缝、断裂板）的评价指标。断裂类病害的分布是影响水泥路面改造方案制定的重要因素，应重点调查分析。设计过程中还需对路段交通量的分布以及发展趋势，做准确的调查分析；通过路面弯沉检测判断下承层强度及脱空情况。

2 水泥板块处理方案

旧水泥板块的处理是水泥混凝土路面加铺改造的关键步骤，其成功与否直接影响改造后路面的使用寿命。现阶段通常采用的水泥板块处理方案有清除后重建、板块维修以及碎石化处理等。

将旧水泥板块清除后重建新路面，会造成旧路材料的浪费，不能再生利用，且废料的堆放占用土地，对环境有一定的影响，一般情况下不推荐采用。水泥路面病害处于初始阶段，可通过板块维修措施恢复其结构性能，重点是通过换板、压浆、灌缝等措施对水泥板块进行必要的处理，为加铺改造提供稳定的基础。碎石化是将旧水泥路面采用专用设备一次性破碎为碎块柔性结构，这种结构不仅具有一定的承载能力，而且能够有效防止或限制反射裂缝发生、发展，在目前来说是水泥混凝土路面维修改造最好的技术之一。采用碎石化方案需要对旧路沿线结构物及建筑物情况做详细调查，避免碎石化影响造成破坏。碎石化方案施工方便、快捷，能够更为彻底地消除病害隐患，其工艺应用与原路面修补存在经济平衡点，国内相关工程经验表明当修补面积为20%～25时，进行破碎改造更为经济。水泥板块处理方案，板块维修及碎石化均是较可行的方案，在具体方案制定时应综合考虑板块状况、周围环境、经济等因素确定。

3 加铺方案制定

加铺层结构设计是旧水泥混凝土路面改造方案制定的最终环节，若采用清除后重建方案，可根据实际情况按新建或补强路面进行设计。对于采用板块维修或碎石化进行加铺改造，根据其结构特点，参照现行规范及相关工程经验拟定合适的加铺材料及结构组合方案。

（1）水泥板块修复后加铺方案

在修复好的水泥板块上加铺沥青混凝土，由于水泥混凝土路面本身强度、刚度较高，表面弯沉较小，因此行车荷载控制不是加铺面层设计的重要因素，防止反射裂缝是加铺层材料选择和厚度设计的关键。

实际设计中，水泥砼路面加铺面厚度更多地是依据经验和实体工程实践结果来指导。目前国内通常采用加铺2～3层沥青面层，并结合旧路面实际状况采用合适的防止反射裂缝措施。

设置中间夹层

在旧水泥砼路面和加铺层之间设置夹层，可以使沥青加铺层底面的应力和应变因离开应力集中的接缝端部而降低，同时也可改变加铺层结构的抗拉和抗剪能力。随着相关材料的研究以及应用，改性沥青油毛毡、聚酯玻纤布等防止反射裂缝的效果，在工程实践中得到了证明。而橡胶沥青应力吸收层结合橡胶沥青磨耗层，由于其在耐久性以及加铺厚度上的优势，也得到越来越多的应用。

设置裂缝缓解层

当加铺层厚度较厚时，可以加铺层下部设置沥青稳定碎石、沥青碎石组成的裂缝缓解层，使得旧面板接缝处的弯沉差难以影响到沥青加铺层的上层，从而减少反射裂缝产生的可能性，如沥青稳定碎石（ATB）和沥青处治碎石（AM）。

设置补强层

原水泥砼路面上加铺半刚性基层补强层，防止旧板裂缝或接缝扩展到沥青加铺层形成反射裂缝；同时补强路面结构，提高路面承载能力。此外，补强层还能起到调平层以及刚性、柔性材料之间过渡层的作用。但须采取措施，减小半刚性基层本身的反射裂缝影响。主要适用原水泥路面强度不足，需要补强的情况。

以上是常用的几种防止反射裂缝方案，实际改造方案的制定，对水泥板块修复后，综合考虑水泥砼路面强度及防止反射裂缝的要求进行。

（2）碎石化后加铺方案

碎石化加铺层在工程实践中的加铺方式有两种：一种是加设水泥稳定集料基层（单层，15～20cm），顶面作防水处理，将碎石化层作为底基层使用；另一种是碎石化层顶面洒布透层油和黏层油后加铺薄层封层（厚度2～4cm），在碎石化层顶面上形成一层保护层，然后再铺筑路面，以防止水分下渗对碎石化层造成影响。相应的路面厚度设计可参考路面加铺层厚度设计方法，通过承载板测定破碎混凝土路面的弯沉，推算综合回弹模量，再进行结构厚度计算。

采用碎石化加铺方案，还需考虑温度以及降雨量因素的影响。控制最小加铺层厚度，防止厚度太小不能抵御破碎层温度变化带来的温缩应力而产生面层裂缝，对面层造成早期损坏。考虑各地温度变化特点，在年最大温差所要求的极限最小厚度为10～14cm。而对于降雨量因素主要是从结构构造、结构组合上加以考虑，注重防水、排水设施的设置，防止水损害的发生。

在旧水泥砼碎石化后进行加铺时，对施工后的回弹模量进行实测，在此计算上确定合理的加铺方案。一般的加铺方案有以下几种：

做透层、封层后，直接加铺沥青面层；加铺LSPM，然后采用两层面层的形式；加铺抗疲劳层后，再加铺沥青面层；加铺无机结合料稳定类基层，然后加铺沥青面层。

4 结语

水泥路面改造方案制定过程中应重视对原路面状况的调查，针对板块状况提出相应的原路面处理方案。原有水泥混凝土板病害较少时，应对其病害处理彻底，稳固基础后采用合适的加铺方案，并注意对反射裂缝的防治。而碎石化工艺作为一项路面处理新工艺，其施工进度快、交通干扰小，有利环境保护，有利于延长路面使用寿命，可以逐步推广应用。

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