国省道旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土路面技术要点探析

■康传佳

(福建省泉州市公路局永春分局,永春　362600)

国省道旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土路面技术要点探析

■康传佳

(福建省泉州市公路局永春分局,永春362600)

本文以福建省省道206线K179+950～K188+160段路面改造为例，对国省道旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土路面的施工方案、施工工艺、质量控制要点进行了分析和探讨，为国省道重载交通旧混凝土路面“白改黑”施工工艺的工程实施提供参考和借鉴。

国省道旧水泥混凝土路面沥青混凝土路面施工工艺

0　前言

从20世纪80年代开始，我国许多道路尤其是南方的许多省际干线公路都建成了造价相对便宜的水泥混凝土路面。随着改革开放以来国民经济的迅速发展，公路交通量和汽车载重量日趋增加，在社会经济大发展带来的重交通负荷冲击下，在当时被视为高等级路面的国省道旧水泥混凝土路面基本达到设计使用年限，已经难以满足现阶段交通基础设施的实际需求。旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土路面又被称为“白改黑”法，指对旧水泥混凝土路面，经过技术处理，将旧砼水泥混凝土路面（刚性灰白色）做为改造后的新路面结构层中的垫层，同时铺设一层半刚性的底基层或基层过渡后再铺设沥青混合料结构层（柔性黑色）。采用该技术在充分发挥旧水泥砼路面强度高、有效解决移除旧水泥砼板块的环境污染问题，同时也较好解决了路面“白加黑”存在的旧砼板块反射裂缝问题，对于国省道重载交通道路路面改建有较高的推广价值。旧水泥混凝土路面“白改黑”技术因其兼具沥青混凝土路面路用性能优异和充分发挥旧水泥混凝土路面强度高的特点，以其经济、环保、高效，及改造后的优良的综合路用性能，在现阶段广泛应用于混凝土路面的改造工程中。

1　工程概况

省道206线是福建省泉州市南北走向主要的道路之一，路线全长204.52km，省道206线K179+950～K188+ 160段路面改建工程起点位于永春县桃城镇德风社区北面的德风环岛处，起点桩号K179+950，终点位于省道206线永春县与南安市交界处，终点桩号K188+160。项目全长8.21km。

现状旧路设计标准为公路二级，由于交通量较大，特别是大型、重载车辆多，加上中间四幅路面已接近设计使用年限，因此路面出现不同程度的裂隙、断板、破碎、沉陷或错台等病害，为提高道路的服务水平，减少行车噪音对居民的影响，非常有必要对现有的水泥混凝土路面进行改造。

2　旧水泥砼路面加铺方案

旧水泥砼路面路况如何，直接影响到其上部加铺沥青层的使用寿命。因此对水泥砼路面进行充分的调查，是合理进行沥青加铺层设计的基础。设计单位在前期调查中发现，K179+950～K188+160段全线路面板出现裂缝、断角、破碎及板边破裂病害的共有615块，断板率为5.81%，为中级；全线0.20mm＜弯沉值≤0.45mm的共1215处，占比约11.49%，弯沉值＞0.45mm为45处，占比约0.45%，板底脱空比率为11.94%；经计算，全线接缝传荷系数为65.7%，评定为中级。根据使用要求及旧混凝土路面的综合评定结果，并经技术经济比较后确定，本项目加铺方案采用打裂压稳处治旧混凝土路面后加铺沥青混凝土路面。

2.1打裂压稳路段加铺层的路面结构

打裂压稳路段加铺层的路面结构包括上面层、下面层、上基层、下基层四个部分，其中上面层为4cmAC-13C细粒式沥青砼；下面层为6cmAC-20C中粒式沥青砼；上基层为8cmATB-25密级配沥青稳定碎石、1厘米层铺法沥青表面处治封层；下基层（调平层）为≥15cm3%水泥稳定碎石。

2.2桥面铺装的路面结构

桥面铺装的路面结构包括上面层、下面层，其中上面层为4cmAC-13C细粒式沥青砼；下面层为≥6cmAC-20C中粒式沥青砼、改性乳化沥青防水粘层。

3　工程施工控制要点

3.1试验段施工

为了更好的控制路面各结构层的施工质量，本项目引入首件工程，在 K182+920～K183+220段左侧选取300m做为本项目路面各结构层的试验摊铺路段。本项目于正式开工时，先在试验路段进行打裂压稳，并按设计文件要求对旧砼面层进行技术处理后，并进行路基弯沉检测，在满足各项指标后先后进行3%水泥稳定层下基层、ATB-25密级配沥青稳定碎石上基层、AC-20C中粒式沥青砼下面层、AC-13C细粒式沥青砼上面层各结构层的试验段摊铺作业。

进行实验段铺筑，可达到以下几个目的：（1）验证生产配合比，（2）确定分层施工时的每层适当层厚及作业长度，（3）确定松铺厚度和松铺系数，（4）确定合理的施工机械的配置。从而确定大面积施工的标准施工方法。

3.2旧水泥路面打裂压稳

（1）打裂压稳目的

打裂工艺是用多边形冲击式或振动式或凸轮机等打击原有路面板1～2次，使旧路面板出现不规则开裂，并伴有不同程度的下沉，以减小纵向、垂直方向的位移，使旧砼板与基层紧密结合，能够较好地为改建路面提供足够及稳定的支撑，并防止加铺层反射裂缝的出现。本项目采用冲击式打裂压稳机对旧水泥砼路面进行打裂。

（2）质量控制标准

路面打裂压稳可采用路面块的尺寸和压实沉降差进行检查。

①打裂

打裂后应使75%以上的路面不规则开裂，相邻裂缝形成的块状面积为0.4～0.6m2。打裂时应避免过度破坏，不宜使路面板产生过大位移及大量碎屑。在混凝土路面破裂后，应清除破碎的混凝土尘土和外来物。

②压稳

在打裂后的旧路表面，每25m用油漆或其他醒目标记标注测点，用水准仪测量测点高程，然后每压稳一遍测量一次，当最后两遍的沉降差平均值小于5mm，标准差小于3mm时为压稳合格。一般情况下为三至五遍。施工前应先做一段试验段以确定碾压遍数。其对比图如图1所示。

（3）回弹模量取值

本项目打裂压稳后旧路面的设计回弹模量原设计值为不小于320MPa，但经过试验段施工及后续大面积施工验证，为达到原设计回弹模量值必须对旧水泥砼面板多次振压，导致旧砼成碎块状，旧板底的旧路面结构层粉碎化，反而破坏旧路面结构层的整体性。经与设计部门协调沟通，并提交前期已施工路段弯沉检测资料的提供给设计部门，设计部门经分析验算将设计回弹模量调整为215MPa。

（4）做好通道、涵洞等隐蔽结构物及两侧建筑物调查

在进行打裂压稳施工前，应结合施工图设计文件所提供隐蔽结构物的分布情况，如通道、涵洞、地下管线等以及两侧建筑物与路基间距情况进行调查，以确定打裂压稳是更否会对这些构造物造成破坏。一般情况下，打裂机全功率冲击力可达30t，试验表明，通道、涵洞、地下管线埋深超过2.0m后，基本不影响；两侧建筑物若为砖混结物在15m内有震感，但超过5m后其震感与多轴重载车辆经过类似，为确保安全，建筑物安全距离控制在与打击设备水平距离10m以上。对于不满足条件的区域，则采取降低打裂机功率或采取其他措施破碎旧砼路面板。

3.3水泥稳定碎石层施工

本项目采用的3%水泥稳定碎石下基层做为旧砼路面层与沥青路面结构层间过渡层，同时做为调平层使用，设计厚度不小于15cm。水泥稳定碎石下基层的施工按下列步骤进行：放样→准备下承层→拌和水泥稳定碎石材料→运输水泥稳定碎石材料→摊铺水泥稳定碎石材料→整形→碾压→接缝和调头处的处理→养生→验收。

（1）摊铺

采用摊铺机施工，根据规范及本项目基层厚度，分一至二层摊铺碾压。摊铺过程中按设计的路拱不断调整摊铺机熨平板，使摊铺出的混合料具有规定的路拱横坡，在摊铺机后派人专门消除摊铺过后粗细集料离析的现象，对局部粗细集料堆积的 “窝”进行铲除后用新混合料填补。摊铺机在施工中以均匀的速度行驶，保证混和料均匀、不间断的摊铺，对外形不规则、路面厚度不同、空间受限制以及人工构造物接头等摊铺机无法工作的地方才采用人工摊铺。

（2）碾压

混合料经摊铺成型后，立即在全宽范围内进行碾压。一般路段由两侧向中间碾压；超高路段由内侧向外侧碾压。碾压时采用振动压路机，先静压1～2遍，再用振动压4遍，相邻碾压带重叠1/2～1/3轮迹，将整个摊铺范围内的混合料完全均匀地压实到规定的压实度为止，压实后的路拱面达到平整无轮迹或隆起，且断面正确，路拱符合要求。

（3）养生

水泥稳定碎石基层每一段碾压完成后并经压实度检查合格后立即设专人用土工布覆盖整个表面，采用水车进行洒水湿润养生，养生时间不少于7d。养生期间封闭交通，除洒水车外，禁止任何车辆通行。

3.4热拌沥青混合料结构层施工工艺和过程控制

沥青路面的压实度和平整度是沥青摊铺质量控制所有指标中的重中之重。而这两个指标与沥青路面施工的程序：拌合、运输、摊铺、碾压、接缝处理等环节密切相关。在施工中必须加强沥青路面摊铺各结构层施工工艺的控制。本项目所在的地区属于多雨潮湿地区，而集料大多数是酸性石料，酸性石料与沥青的粘性不好。为改善沥青与集料的粘附性及沥青混合料的水稳定性，提高集料之间的粘结力，防治沥水损害能力，上下面层沥青砼采用SBS改性沥青。

（1）摊铺控制

摊铺机运行速度要依据搅拌机产量、摊铺宽度及厚度、相关施工设备情况等来确定，摊铺速度通常控制在按照2～6m/min，上面层摊铺速度不能超过5m/min。路面施工过程要均匀、缓慢及一次摊铺，不能够随便改变摊铺速度。为保证摊铺的连续性，待在摊铺机前的运料车不少于5辆才可摊铺，摊铺机开工前应提前0.5～1h预热熨平板，使其温度不低于120℃，前后两台摊铺机间距一般为10～20m，轨道应重叠30～60mm，上下两层搭接位置宜错开200mm以上。各层摊铺后采用人工配合拍边，使边缘整齐、密实。ATB-25上基层采用挂线法施工，中、上面层采用非接触平衡梁控制施工。冷机上面层摊铺时，一般从第二车料开始。图2为双机摊铺作业现场施工图。

（2）辗压控制

辗压作为沥青路面施工中的最主要步骤及施工最后步骤，是非常重要的，要积极提高沥青路面压实度，这需要增加压路机压实功能，并且对压实机速度给予密切关注及控制，有效保证沥青路面压实质量。沥青混合料辗压应注意以下几点：

①沥青结构层的压实度一般不得超过10cm。

②双机摊铺路面时的压路机数量不应少于5台，单机摊铺时不少于3台。

③沥青混合料的压实应分为初压、复压和终压。初压应紧跟摊铺机进行，采用钢轮压路机静压1～2遍；复压应紧跟初压后进行，采用两台25t以上重型的轮胎压路机要两列并行碾压，各负责半幅施工，压实遍数4～6遍；终压应紧跟复压后进行，可采用双钢轮进行辗压，不少于两遍，至无明显轮迹为止。辗压过程里，通常速度控制在2～4km/h之内，如果是轮胎压路机的话，可以适当提高压路机速度，可也要控制在5km/h以下；在辗压的过程里，还应注意辗压车道变换问题，要在已辗压路段，及压路机停止振动情况下进行变道；变道的时候，方向变换要缓慢进行，防止沥青路面破坏。

④为避免对中央分隔带及人行道路缘石破坏，大型压实机具与路缘石轮距须大于20cm以上，对于这段路面必须采用小型光轮压路机进行补压，并增加辗压遍数。多机配合辗压作业现场施工图如图3所示。

（3）接缝施工及压实技术

在沥青路面施工中，经常会见到纵向及横向的施工缝，上下层横向接缝应错位1m以上，各层横向接缝均应采用垂直的平接缝。横向缝连续施工前，应在端面涂刷黏层油，为保证横向接缝的平顺，摊铺后即用3m直尺检查平顺度，去高补低，之后用双钢轮压路机沿横向碾压，从跨缝向新铺的层面逐渐移动跨过横向接缝进行压实。对于纵向施工缝可运用两台摊铺机共同作业，使用梯队联合的摊铺方式进行纵向接缝，先在已摊铺混合料中，留下 10～20cm位置，这位置不进行压实，这样就会有5～10cm的摊铺层发生重叠，可以运用热接缝方法进行跨接辗压，从而消除缝隙；严禁产生冷接缝。

（4）施工环境温度控制

热拌沥青混合料的摊铺温度对路面施工质量至关重要，对此，应该严格控制作业环境温度。

①沥青混合料拌合及运输

a）沥青应选择合适的储存温度，在储罐中宜低于130℃，不得高于170℃，尤其是SBS改性沥青。

b）普通石油沥青混合料拌合温度一般在150℃以上，不能低于140℃，改性沥青控制在160～170℃之间不得高于180℃。

c）沥青混合料运输途中用篷布覆盖保温，卸料前方可掀开，且待卸车应不少于5辆才进行摊铺作业。

②摊铺环境温度

a）摊铺前必须对混合料温度进行检测，运输到现场温度控制在130～170℃，低于130℃不得直接摊铺。

b）冬季施工时应注意环境温度变化，混合料出料温度可适当提高5～10℃，当地表温度低于10℃时，不得进行改性沥青混合料摊铺。

c）国省道经常处于半封闭施工状态，为确保路面工程质量，常温天气下表面温度低于50℃后才能开放交通。但对于夏季高温天气，应适当延长管制时间，且避开中午高温时段开放，严禁洒水降温。

4　工程施工质量检验评定

在本项目完工后一个月，项目业主单位组织第三方检测单位对路面工程进行初验，检验结果如表1。

在本项目完工14个月后，泉州市交通基本建设监督检测站结本项目组织进行交工验收，路面工程进行抽查检验，检验结果如表2。

表1　改建项目沥青混凝土路面实测结果

表2　改建项目沥青混凝土路面实测结果

两次实体检测结果表明，整体合格率较高，且两次检测间隔时长14个月，成果稳定，验证本项目工程施工质量较好，质监部门给予较高评价。路面改造后的效果如图4所示。

5　结语

我国水泥路面的里程数总量巨大，特别是国道、省道、县道等各级普通公路，根据相关调查资料，国省道干线公路中一级公路水泥混凝土路面比重约为40%；二级公路水泥混凝土路面比重约为57%。这些道路大多是上个世纪八九十年代修建的，由于设计、材料、施工技术、施工管理和质量控制等方面的不足，病害问题逐渐显现，旧混凝土路面大修改造路面改造势在必行。未来旧混凝土路面大修改造的工程任务量巨大，亟待有经济可行、环保方便的养护工艺来解决。随着沥青路面“白改黑”工艺的运用逐渐普及和成熟，沥青混凝土路面凭借其经济、环保、安全、行车合适的优势将在今后路面改建工程将得到广泛的应用。

［1］吕大伟．高速公路水泥混凝土路面加铺沥青层综合技术研究［D］．西安：长安大学，2014．

［2］袁浩．旧水泥混凝土路面改造技术与加铺层结构研究［D］．西安：长安大学，2012．

［3］黄庆波．旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土施工技术要点［J］．广东科技，2011，24：194+196．

［4］福建省高速公路施工标准化管理指南.福州：福建省高速公路建设总指挥部，2013.