水泥混凝土路面加铺沥青路面设计探讨

林兴奋

厦门中平公路勘察设计院有限公司（361008）

水泥混凝土路面加铺沥青路面设计探讨

林兴奋

厦门中平公路勘察设计院有限公司（361008）

国道324线厦门小盈岭段旧水泥混凝土路面于2009年12月采用沥青混凝土加铺改造，改造工程设计了4段不同加铺方案进行试验观测。4年来，通过试验段反射裂缝的观察，分析了各方案的使用状况。

沥青混凝土加铺层；水泥混凝土路面；试验段；分析

近年来，随着厦门市经济的快速发展，交通量剧增，汽车载重日益重型化，对路面结构的破坏日渐加重,目前有大量的旧水泥混凝土路面破损严重，已不能满足使用要求。由于旧水泥混凝土路面加铺沥青面层能有效地改善路面的使用性能，同时充分利用旧路面剩余强度，造价低，施工方便，且对交通、环境影响小，因此在国内外旧水泥混凝土路面改造中应用较多。

厦门市对“白改黑”路面改造工程进行了探索并实践，2010年之前完成的有文园路、思明北路、莲前西路、厦禾路等。由于防反射裂缝措施单一和对旧水泥混凝土板处理过于简单，目前运行效果并不理想，大量的反射裂缝为后续的维修、养护工作带来了极大的压力，因此急需从实践中找到符合本地区的改造方案。

为了积极稳妥的推行新技术、新材料，以便选定经济、合理、可行的设计方案，厦门市公路局将国道324线GK238+800～GK240+267.5段作为试验段对此类工程进行探索。据对现状路面的调查及检测结果，拟定了4个加铺方案，路面工程于2009年12月30日完成并通车，施工周期为30 d。

1 试验段概况

国道324线厦门境内总长54.5公里，路面宽22m，是连接厦门、泉州的重要通道。国道324线经过多次改造，试验段（GK238+800～GK240+267.5）上次改造工程于2001年3月建成通车,目前该路段实测交通量达21 813辆/昼夜(自然数)，已达到重交通等级。至2009年，现状路面出现了断板、角隅断裂、错台等不同程度的病害，导致车辆通行不畅，严重影响了道路使用功能和周边居民生活品质。

从调查结果可以看出(见表1)，试验段路面状况指数为良，但断板情况为差级，可见损坏情况已经非常严重，需要进行路面大修。见图1～图4。

表1 路面调查评价汇总表

图1 施工前——现状病害

图2 施工期——旧板打裂

图3 施工后路面

图4 施工后路面

2 试验段设计思路

2.1 沥青加铺方案设计

由于水泥混凝土面板强度较高，在其上加铺沥青混凝土，强度一般能满足要求，关键是防止沥青混凝土加铺层反射裂缝的产生。针对反射裂缝这个问题，采取的措施主要有：改善沥青加铺层性能；合理的沥青加铺层厚度；设置中间应力吸收层；处治好旧水泥混凝土路面。

根据上述改造思路，结合方案比较需要，试验段共设置了4个加铺方案。老路病害调查及测量在2009年7月，现场检测在2009年7～9月，设计方案分布情况见表2。

表2 试验段路面加铺方案分布表

2.2 旧水泥混凝土路面处治

旧混凝土路面处理方式主要分成三种：病害处理、打裂压稳、碎石化。考虑到国道324线重车、超载车较多，为了保留旧混凝土面板强度，不建议对原路面进行碎石化处理。因此，试验段旧混凝土路面处治采取病害处理和打裂压稳处理两种路面处治方式。

2.2.1 病害处理处治原则

1）裂缝、断板、破碎板的处理：参照《公路水泥混凝土路面养护技术规范》，采用灌缝、压浆补强或更换新板等方式对病害板进行修复，局部错台采用磨平处理，处治后的路段代表弯沉值应小于20(0.01mm)。2）脱空板的处理：唧泥、接缝传荷能力不足（弯沉差ΔD≤0.06mm）和错台量＞10mm均可归为脱空板。通过板底压浆进行补强，其设计标准为：压浆完工后接缝处按平均弯沉差D1-D2≤0.05mm,平均弯沉值（D1+D2）/2≤0.20mm进行控制。

2.2.2 打裂压稳处治原则

打裂工艺是用多边形冲击式、振动式或凸轮机等打击原有路面板1～2次，使旧路面板出现2～3条横向发裂,并伴有不同程度的下沉,以减小纵向、垂直方向的位移,使旧混凝土板与基层紧密结合、稳定。

打裂前应对出现严重破碎、下沉、唧泥等结构性破坏的面板进行修复，打裂压稳后路面质量检验指标为：75%以上的路面出现不规则开裂,相邻裂缝围成的面积为0.4～0.6m2；最后一遍压实前后路面沉降差不大于5mm。

3 试验段设置目的

试验段的4个加铺方案均在同一段内，施工条件完全相同,主要比较各个方案的抗反射裂缝效果，为当地今后类似工程提供借鉴。

所有方案沥青表面层均为：左幅采用SMA-13改性沥青，右幅采用RAC-13橡胶改性沥青，可以全面比较它们的使用性能；方案B与方案C区别在加铺层的总厚度,方案B设置三层沥青加铺层共20 cm厚，方案C设置两层沥青加铺层共12 cm厚，比较使用效果、造价等；方案C与方案D两者沥青加铺层和旧水泥板处理方式均相同，着重比较中间夹层（玻璃纤维格栅与橡胶沥青应力吸收层）防反射裂缝的效果;方案A与方案D着重比较旧面板处治方式（打裂压稳与病害处理）对防反射裂缝的效果。

4 反射裂缝的观测及分析

4.1 反射裂缝的观察

试验段路面加铺改造于2009年12月底完成通车，通过收集旧板块的更换修补、基层强度测试、实测弯沉值的记录、试验段的划分标记及每块板块横缝的标记等基础调查资料,定期到现场进行观测，调查反射裂缝出现情况。2012年6月，对试验段进行例行观测时，发现了轻微的反射裂缝，距路面竣工时间为2年6个月。到目前为止，路面出现了较多裂缝,表3是截止2014年3月1日观测的裂缝分布情况。表3统计范围为双向4个车行道，不含硬路肩，其中裂缝长度L≥4m按两条计。

4.2 反射裂缝分布情况分析

通过调查发现，试验段4个方案均已出现反射裂缝，各方案反射裂缝数量占该段旧水泥板块横缝总数的百分比和各方案路面修补面积占该段总面积的比例可见表3。

1）试验段车行道总共出现了177条反射裂缝，占全线15.2%，A方案出现裂缝最少，C方案出现裂缝最多；从裂缝数量来看，左幅77条，右幅67条；试验段总体上路面修补较少，A方案上坡段局部位置推移脱层，故修补面积相对较多。2）玻璃纤维格栅有一定的延缓反射裂缝的能力，但效果明显不如橡胶力吸收层。3）A方案右幅有长达400m路面完好，无反射裂缝，可见打裂压稳工艺可达到预期效果。相比病害处理，打裂压稳工艺具有施工快、费用省的优点，并且能够较彻底解决脱空板问题。4）由于对旧面板的处治不够彻底，B方案虽然采用了三层沥青加铺结构，但是反射裂缝还是很快的出现。

表3 试验段反射裂缝统计表

5 结论

1）从目前裂缝观察的情况来看，应力吸收层能有效的减少和延缓反射裂缝的产生，橡胶改性沥青抗反射裂缝能力略优于SMA-13改性沥青。2）单纯增加沥青加铺厚度，并不能有效延缓反射裂缝的产生，应加强对旧面板病害处治，特别是对脱空板的判定、打裂压稳技术指标的控制等。旧面板病害处治需要足够的工期、大量的检测数据、合理的交通组织,今后仍可在这一方面进行探索，使旧面板病害处治施工工艺、控制指标更趋经济合理。3）“白改黑”路面改造出现裂缝是不可避免的，关键是在节约工程造价、减少交通干扰的情况下,尽可能地减少和延缓反射裂缝的产生,采用改性沥青、应力吸收层等措施是较为合理的。4）这里通过试验段路面改造工程介绍了水泥混凝土路面加铺沥青路面设计要点，着重探讨了防反射裂缝措施和旧水泥混凝土面板处治方法。随着时间的推移，各种方案的抗反射裂缝能力将在路面裂缝上有所反映，今后仍将作进一步观察，为该项技术的推广应用提供实践经验。

[1]JTGD 50-2006,公路沥青路面设计规范[S].

[2]JTGD 40-2011,公路水泥混凝土路面设计规范[S].

[3]JTJ 073.1-2001,公路水泥混凝土路面养护技术规范[S].

[4]厦门市公路局中心实验室.《G324小盈岭至马巷段（K238+800～K250+300）水泥混凝土路面检测报告》（2009.03）[R].

[5]厦门市公路局内厝公路管理站.《小时交通量记录及日交通量统计报表》（2009.06）[R].

[6]厦门中平公路勘察设计院有限公司,《国道324线小盈岭至马巷段路面改造一期工程（试验段）施工图设计文件》（2009.11）.