沥青路面拓宽改造纵向接缝施工技术探讨

赵振东　吴思源　吴桂金

摘 要：纵向接缝开裂是引起沥青路面拓宽改造工程早期水毁病害发生的主要原因，通过提高新路基局部压实度、减小新路基工后沉降量、增加沥青面层接缝密水性等措施，降低纵向接缝开裂发生的风险，延缓路面纵向接缝处水毁病害的发生，延长沥青路面使用寿命。

关键词：纵向接缝；开裂；工后沉降；密水性

1.引言

我国中东部公路网于本世纪初已基本形成，随着近年来交通量的不断增加，早期建设的公路通行能力已明显不能适应交通量增长的需要，拥堵现象时有发生。为缓解这一矛盾，“三升二”、“二升一”公路拓宽改造已成为提升公路通行能力的主要措施。

新乡市近年来已对多条公路进行了拓宽改造，由于新老路基具有不同速率的工后沉降，以及新旧沥青混合料接缝处矿料级配呈非连续状态，致使纵向接缝过早开裂，以致引发沥青路面局部网裂病害的发生。本文为延缓纵缝开裂对公路拓宽施工技术进行了探讨。

2.加宽路基纵缝开裂的原因

所谓 “三升二、二升一”，是指在原有公路等级基础上，根据交通量和通行能力的需要，对现有三级公路提升为二级、二级公路提升为一级的俗称。为了充分利用老路面的剩余功能，除对局部进行裁弯取直外，大部分路段采取老路加宽的方式，为使拓宽后不至偏拱，不受条件限制时均采用两侧拓宽。

2.1新老路基搭接的形式

垂直搭接。对于平原地区，公路路基普遍较低，多数路段处于零填挖状态，为了保证拓宽路基的承载能力，设计一般要求对路基反挖处理80cm（路床部分）。当碾压宽度受限时，需沿老路路肩线垂直下挖至距路基顶80cm的位置，此时新老路基搭接即形成一条相对于水平面的垂直接缝。

斜面搭接。当路堤高度小于2m且不受碾压宽度限制时，将老路基表土清除以后可直接填筑新路堤。

挖台阶逐层搭接。对于路堤较高的路段，将老路基边坡表土清除以后，从老路堤坡脚向上按设计要求逐层挖设台阶搭接。

2.2不同搭接方式对新老路基不均匀沉降的影响

新老路基的工后沉降速率会有所不同，这是因为老路基成型后已运行多年，沉降速率逐年减缓并趋于稳定，而新路基由于材料的性质、压实质量以及压实应力释放等因素，初期工后沉降速率较高，因此会在新老路基交界处形成应力集中而开裂。不均匀沉降形成的应力大小与绝对沉降量有关，也即与预期开裂位置相对应的新路基厚度有关。垂直搭接时，沉降界面显著，新老路基结合处开裂可能性大；斜面搭接时，由于新路基厚度没有突变点，因此其沉降量沿铅垂方向也为渐变，新老路基搭接形成开裂的可能性最小；挖台阶逐层搭接的方式是将新老路基厚度分散、细化，使其在同一搭接界面上的沉降应力相对减小，以降低严重开裂的风险，但如果台阶做得比较大，则同样会在台阶的竖直搭接面处产生沉降开裂的可能。

2.3不同搭接方式对新老路基接缝区域压实的影响

新老路基搭接处一定区域内是压实的薄弱区域，原因主要有以下三点：

第一，由于处于压实区域边部，压路机在该区域内无法错轮碾压。按照1/2错轮压实法计算，压路机从左到右每压实一遍，接缝区域得到一次碾压，而中心区域得到两次碾压，接缝区域成为弱压实区。接缝区域宽度为主压实轮宽度的1/2。

第二，老路基搭接面（或台阶立面）是否顺直、平整，决定压路机能否碾压到边。如果老路基开挖立面不平整，线形不顺直，一些陡坎、急弯处压路机无法进入而被漏压，形成压实盲区。

第三，压路机类型决定是否可以碾压到边。一些压路机在主压实轮端部以外设置悬挂支撑装置，新老路基垂直搭接时，悬挂支撑装置首先与老路基接触而无法碾压到边，形成压实盲区。就目前常用压路机而言，震动压路机在轮端设有悬挂支撑，铁三轮压路机则不设，有利于贴边压实。

3.新老沥青路面纵向开裂的原因

3.1沥青路面纵向接缝开裂

沥青路面局部开裂的主要原因是抗弯拉强度或抗剪强度小于所承受的外力。沥青混合料的抗剪强度、抗弯拉强度主要来自于两个方面，一是沥青的胶结作用，二是矿料级配形成的嵌挤锁结作用。沥青路面拓宽纵向接缝为冷接缝施工工艺，在新老沥青路面搭接前，需事先对旧路面的边缘进行修整顺直，并形成坚实的接面。但新老沥青混合料在接缝处却难以形成理想级配而失去嵌挤锁结能力，同时造成接缝处的沥青混合料空隙率增大，沥青胶结面积减小，胶结力降低，进一步加剧了纵向接缝开裂的可能性。

由于纵向接缝处沥青混合料空隙率相对较大，造成沥青混合料局部透水，成为纵向接缝处水毁病害的直接原因。

3.2新老路基不均匀沉降造成沥青路面、路面基层受拉开裂

由于新路基工后沉降速率快，造成新老路基不均匀沉降，引起沥青路面、路面基层局部受拉而开裂。

3.3基层纵向接缝开裂反射至路面

基层纵向接缝受压实、材料离析等因素影响，成为低强区，受外力作用后易造成开裂，并引起路面裂缝反射。

4.延缓纵向裂缝发生的措施

沥青路面的拓宽改造极易发生纵向裂缝病害，处置不当，则缩短沥青路面的使用寿命。因此，应针对纵向裂缝产生的各种因素，制订有效的防治方案，并严控施工质量，以延缓开裂时间或降低开裂的风险。

4.1新路堤基底的加固与处理

路基的工后沉降大致可分为两部分，一部分来自基底的塑性变形，另一部分来自于压实路堤的再密实。基底的塑性变形产生的原因主要是由于高路堤基底承受了过大的压力，以及局部有软土地基的存在。这部分变形可以通过反压护道或软基处理等措施加以防治。对于低路堤（路堤高度小于80cm、零填挖或反挖处理路床），由于基底为过湿土，承载能力不足，稍加碾压即产生软弹，甚至无法承受压路机自重，这种情况在工程实践中遇到的较多。该深度所在区域仍为汽车荷载的影响区，处理不当，在汽车荷载长期作用下，基底也会发生变形而引起工后沉降。

基底过湿土是指不能界定为软土地基，但天然含水率较最佳含水率大，且超出了适宜碾压的含水率状态，碾压后形成软弹而无法压实的情况。处理这种情况的方法主要有以下几种：

局部软卧层换填法。当软卧层厚度和面积不大时可以采取挖除不适宜材料，换填透水性好的材料或CBR值较高的路基填料。

固化土法。受换填材料料源限制，或其他原因不适宜采用换填法时，可采用固化土法。如地基土含水率过高时，可采用生石灰或生石灰粉固化，生石灰在消解过程中吸收和蒸发部分水分，能够达到降低含水率的目的，并使路基得到固化。

受工期限制时，也可以使用水泥固化，但水泥固化不适宜塑性指数较高的黏土。

固化厚度应能使基底具有一定的承载能力，以便在其上回填、压实作业，确保路基达到规定的压实度。

4.2提高路基密实性，降低工后沉降量

除基底塑性变形引起的工后沉降以外，路堤在运营期的进一步压缩引起的工后沉降也是不可忽视的原因。

压实度是评价路基压实程度的基本依据。压实度是土体干密度与最大击实干密度的百分比，因此影响压实度的主要因素有两点，一是路基土体的干密度的大小，也即土体的密实程度。二是标准干密度的大小。压实度数值的大小，只能说明是否达到了施工技术规范或工程质量评定标准规定值要求，而不能说明空隙率的大小。土体中空隙的存在是造成再压密的基础条件。所以，只有所采用的最大干密度具有代表性时，压实度数值才能真实反映路基土体的密实性。事实上，不管采取什么压实手段，由于密实机理的复杂性，很难使土体空隙为零。鉴于空隙率的存在和工后失水干缩、土颗粒在外荷载震动力作用下产生位置变动等因素，路堤工后沉降也是一种必然，只是数值大小问题而已。提高压实度，降低空隙率是减小路堤土体工后沉降的主要措施。

4.3提高路基纵向接缝质量，消除压实薄弱环节

垂直搭接法和挖台阶逐层搭接法的压实。压实宽度应能满足压路机错轮碾压的要求，为了保证压路机能够紧贴老路基边缘压实，每一作业面至少应配备一台满足吨位要求的铁三轮压路机。压实遍数应以接缝区域达到压实度要求为准。压路机碾压过后应人工随时清理老路基边缘滑落的土堆，以防压实轮被架空影响局部压实度。检查压实度时的取样位置应选在根据错轮宽度计算的接缝区域（压实薄弱区）内，例如采用18～21t铁三轮压路机碾压时，主压实轮的宽度为74cm，当1/2错轮碾压时，接缝区域宽度为37cm。当该区域压实度满足要求时，其他区域压实遍数均多于该区域而处于超压实状态。

斜面搭接法的压实。斜面搭接法是路堤加宽最简单的一种搭接方法，首先应将老路基边坡坡面表土清除，清除厚度一般不小于坡面法向30cm。检查坡面压实度，如能满足所在层位压实度要求，可直接从坡脚开始直接填筑、压实新路基。碾压新路基时，压路机应越过新老路基交界线不少于30cm，以保证新老路基压实度的一致性。如老路基边坡压实度不能满足要求时，应找出界限，以挖台阶的方式消除压实度不足部分。台阶宽度由边坡松软层厚度确定，但不宜小于1m，挖台阶的土可作为回填新路基土使用。

4.4新老路面基层搭接方案设计与施工

4.4.1基层接缝设计

新加宽的基层材料应与旧路面基层材料基本一致。搭接前应将旧基层边部不密实或破损部分切除。应采用垂直的平接缝，底基层、基层宜错台施工，错台宽度不宜小于30cm。

4.4.2基层接缝施工

接缝处旧基层的立面修整宜使用铣刨机或开槽机，接缝应顺直。铺筑新基层前，旧基层立面应充分湿润，如为水泥稳定类材料，立面宜喷洒较大水灰比的水泥浆，也可在新材料摊铺后人工沿接缝处适量浇洒水泥浆，防止旧基层吸收水分使基层材料可碾性变差，以促进新旧基层的结合。碾压时压路机主压实轮应紧贴老基层边缘碾压，不得漏压。和路基接缝区域一样，基层接缝区域也应增加碾压遍数，以保证接缝区域压实度。

4.5沥青路面搭接方案设计与施工

3.防范措施

3.1多方面集体监督体制机构的建立与完善

建立监督体制改革，提高工程质量，使施工更加的科学化、合理化是现代施工技术所迫切需要的。打破传统的监督方法，建立多方位的监督结构体系，力争做到上岗人员都持有上岗证。使执法和检查的监督力度大力实行。在建筑施工过程中，工程监理应该充分发挥自己的职责，对质量监督工作给予足够的重视。随时对工程的质量进行巡查和监察，对工程质量应做到提前预防，出现质量问题可以尽快解决，这样才能保证施工的顺利进行。监理人员应该对登录记录表进行检查，对于不符合工程工序标准的进行调整，及时与工作人员进行沟通、交流，可以时时了解和快速解决出现问题，及时进行调整，保证工程质量的稳定实施。

3.2建筑工程质量监督管理制度的设立与完善

为了使建筑工程质量监督执法部门的透明度提高，使整个建筑工程项目成为“阳光监督”。工程施工从一开始就应该对建筑工程全面的了解，这样会使监督工作更加全面、顺利的进行，以便对工程建设的时时调控和鞭策、施工方和监理能够做

到自查自纠、自我管理、积极主动性和约束性，以便施工人员更好的完成施工项目，保证工程质量和安全事故的发生。

3.3提前预防与规范执法的完善

工程质量监督机构应对工程建立预防措施。把在建筑施工过程中不可避免的质量问题缩小到最小，把由于其他因素出现的问题，进行快速调整和修复。根据我国质量管理体系的规定，必须做好组织间的相互协调，完善质量监督系统，严格对内部构造的审核和评估管理，保证工程质量管理工作的顺利进行。在对工程质量进行验收的同时，可以结合法律对工程进行管理，以使工程质量符合国家的标准。

4.结语

总之，在建筑工程企业施工过程中，必须严格对工程质量进行监察和管理。建设各方都应严格按照质量管理体系的规定，规范自身质量行为。使建筑工程更加透明化，让广大人民群众来监督，避免质量问题给工程带来影响，保证人民的居住安全和使用安全，降低工程造价的损失。