水泥混凝土“白加黑”路面维修方案及设计案例

（上海兰德公路工程咨询设计有限公司，上海 200063）

一、反射裂缝成因分析

（一）水平拉力引起的反射裂缝

道路路面结构长期暴露在自然环境下，随自然界温度变化反复进行着水平向胀缩运动。由于沥青加铺层与水泥混凝土基层在接缝位置以外的地方均粘结成整体，当水泥板块收缩变形时，接缝位置处的沥青加铺层便会受到水平拉力的作用，严重时便会被拉裂损坏。

（二）竖向剪切力引起的反射裂缝

当旧水泥路面接缝传荷能力衰减亦或是板块内出现裂缝后，车轮荷载作用会导致接缝（或裂缝）两侧的水泥板块上产生不同的竖向位移，该位置的沥青加铺层内会因此出现剪切应力。随着路面性能的衰减，剪切应力越来越大，最终导致剪裂损坏。

二、维修方案研究

（一）既有道路调查评价

对既有道路的调查是制定针对性维修方案的前提，“白加黑”路面的技术状况调查应同时涵盖沥青加铺层和水泥混凝土板块基层。相关评价指标可参见《公路技术状况评定标准》。

（二）提高路面抗反射裂缝能力的维修方案

当旧水泥混凝土板块断板率＜5%时适用：铣刨既有沥青混凝土面层后，对旧水泥混凝土路面进行维修，然后设置抑制反射裂缝出现的工程措施，最后恢复沥青面层。可根据设计使用年限内交通流量和轴载资料验算后适当加厚沥青加铺层的厚度。

1、旧水泥混凝土路面维修内容

（1）翻挖破碎板后重建水泥混凝土板块，板厚与原板相同。为使相邻板块共同受力，在伸缝处设置拉杆。

（2）对板底脱空的旧混凝土板块进行注浆处理。

（3）错台高度大于1.0cm需采用磨平机磨平或人工凿平。

（4）当板块仅出现一条纵向裂缝或横向裂缝时，对其进行灌缝处理。

2、抑制反射裂缝出现的工程措施

上海地区常使用的预防和减缓反射裂缝的工程措施有三种，如表1所示。

表1.减缓沥青加铺层反射裂缝的工程措施

（三）消除反射裂缝病害源头的维修方案

当旧水泥混凝土板块断板率≥5%时适用：铣刨既有沥青混凝土面层后，对松散的旧水泥板块进行翻挖重建，统一成再生利用水泥板块，最后加铺沥青混凝土面层。

旧水泥板块再生利用是指采用专用设备对旧水泥混凝土路面进行共振破碎、打裂压稳或冲击压裂等工艺处置后，作为路面基层或底基层使用的技术。其中，共振碎石化工艺因施工噪音低、扬尘少，对既有三渣基层、地下管线和周围建筑物影响小等特点，目前最为市场所接受。再生利用后的水泥混凝土板块可视作半柔性结构，这种结构不会像水泥板块一样因为大位移而发生收缩变形、断裂，从源头解决了反射裂缝的病害问题。

三、工程案例

（一）工程概况

浦星公路（S123）道路等级为一级公路，设计速度80km/h，全长34.759km，是上海市南北向交通干道的一部分。浦星公路中心河桥至闸航路段原为水泥混凝土路面，2006年进行了水泥路面“白加黑”工程，在路面维修的同时对老路进行了拓宽，拓宽后道路标准横断面为双向六快两慢加人行道布置。

经过多年运营使用后，该段道路再次出现不同程度的路面损坏，主要以沥青面层纵、横向裂缝损坏为主，其中横缝密集路段每5～10m分布一道，且贯通整个路面；2006年拓宽的3号车道与老路之间的拼接缝处出现的纵向裂缝几乎贯穿始终。为了改善道路的使用状况，延长道路的使用寿命，对该段道路进行了大修工程。

（二）道路现状调查与评价

1、沥青混凝土路面技术状况评价

道路检测路面损坏状况指数PCI不合格率达到100%，以及3%的路段路面行驶质量达不到养护规定值。

2、旧水泥混凝土路面技术状况评价

评价路段断板率约为5%，近10%的路段存在板底脱空。根据钻芯取样结果，现状水泥混凝土板块芯样均成形，未出现断裂或碎裂现象；根据混凝土芯样劈裂实验，现状水泥混凝土板块弯拉强度标准值满足原设计要求。

3、沿线构筑物、地下管线和排水设施调查

道路沿线建筑物离开道路有一定距离，路面抬升不会对其造成影响；局部路段3号车道下埋设有污水管道，管道埋设较深；浦星公路采用漫流式排水，道路范围以外设置有盖板明沟。

（三）道路维修设计方案

1、方案一

铣刨沥青铺装层后，对旧水泥混凝土路面破碎板、板底脱空等病害进行维修。翻挖2、3号车道间拼接缝处旧水泥混凝土板块，新建1m宽24cm厚水泥混凝土面层，并在新、老水泥混凝土间设置传力杆。旧水泥混凝土接缝位置铺设0.6m宽聚酯玻纤布，设置沥青碎石纤维封层作为防水层，然后铺筑厂拌再生水泥乳化沥青半柔性混合料作为裂缝缓解层，最后铺筑两层式沥青面层。

优点：充分利用老路结构，废弃工程量小，造价低，对地下管线影响小。

缺点：不能完全消除反射裂缝，治标不治本；对旧水泥路面的技术状况要求较高，其中旧水泥路面的结构强度、断板率和接缝传荷能力应同时满足要求；旧水泥路面维修施工复杂、施工工期长、维修时对交通影响较大，仅可作为下次大修前的过渡性处理方案。

2、方案二

铣刨全部沥青面层后，既有水泥板块共振碎石化，设置沥青碎石纤维封层作为防水层，然后加铺三层式沥青面层，具体路面结构如图1。

图1. 设计路面结构（方案二）

优点：根除反射裂缝病害源头，施工工期短，碎石化同时可消除板底脱空病害。

缺点：对工程范围内的既有管线和构筑物会造成一定影响，采用这种方案前应查明工程范围内地下管线和构筑物位置情况，在影响范围以外施工。施工后路面抬升高度较高，前期设计时应考虑施工后道路排水问题。

3、结论

方案二相较于方案一施工更便捷，施工质量更容易控制，虽然投资较大，但可以彻底根除反射裂缝病害的源头，因此本工程把方案二作为推荐方案。