浅谈“白改黑”路面改造技术的应用

蔡志鹏

（中经建研设计有限公司，海南 海口 570000）

0 引言

近年来，采用公路运输的频次倍增，公路承载压力大，再加上自然灾害、气候变化等影响，早年修建的旧水泥混凝土路面结构承载能力已经显得尤为不足，在轴载反复作用下产生了多种病害现象；因此而造成行车舒适性差、车速难以提高等影响居民生活和经济发展的问题。在最近几年的公路改建和拓宽改造中，为了避免资源浪费，节省造价，许多城市和地区有效地利用旧水泥混凝土路面，在其上加铺沥青混凝土，改善行车条件，增加道路美观，减少养护费用。G355线作为福建省新规划的国省干线，其混凝土路面采用了“白改黑”路面改造技术。本文结合G355线南安诗山K222+917～K226+417路段路面重铺工程路面改造项目，对“白改黑”路面改造技术细节进行介绍和分析。

1 混凝土路面存在的问题及改造前的处理

之所以对旧道路进行改造，是由于旧路面已产生多种病害现象，影响道路使用功能。而改造之前我们还需对病害现象产生的原因进行分析，进而对病害采取处理措施，然后才能加铺沥青混凝土。若病害现象未处理妥当，则极易扩展到加铺的沥青层面上来，则改造工程效果会大打折扣。

1.1 旧混凝土路面的病害类型

旧路面病害现象主要体现为四类：面层断裂类、面层竖向位移类、面层接缝类以及面层表层类。应按现行《公路水泥混凝土路面施工技术规范》及《公路水泥混凝土路面养护技术规范》要求对旧路面病害进行综合处治。

1.2 混凝土路面病害现象产生的原因

通过对现状路面的调查和分析，本项目水泥混凝土路面病害的原因主要有以下几方面：

（1）路面的自然老化。本项目建成通车以来，随着经济的发展，交通的增大特别是超载车辆，水泥混凝土路面在使用多年后路面存在病害、局部路段出现破损也属正常。

（2）对水泥混凝土路面的养护不够重视。未能及时清除接缝中夹杂的砂石，以致路面板啃边、拱起；接缝填缝料老化、缺失，接缝空隙大，造成雨水渗入路面基层，加速路面病害的发展。

（3）南安属南亚热带海洋性季风气候（见图1），年降水量1650mm，年平均相对湿度为78%～80%。台风危害频繁，据统计资料每年登陆台风平均5次，台风同时发生暴雨与洪涝灾害。在渗入水和荷载的共同作用下，基层易产生冲刷、板底脱空和错台等病害，导致路面不平整，并加速和加剧面层板的断裂。

图1 项目所在地地理环境及风貌

1.3 混凝土路面病害处理

旧混凝土路面加铺的沥青混凝土常出现反射裂缝，进而导致沥青表层的裂缝和剥落，沥青表面雨水渗透，再次造成路面病害和影响道路使用性能。为此，必须加强混凝土路面病害处理质量的控制，避免病害现象处理不到位，效果不理想等问题。G355线南安诗山段采用的是“发现病害、全板破除”一次处理到位的原则。此方法会增加工程成本，并且在道路交通量繁重的情况下，实施起来难度较大。综合考虑经济、交通、质量等多种因素，我们可以“对症下药”，可以减少成本，同时也能够达到较为理想的质量及效果。

2 路基路面设计

2.1 路基设计

道路路基是位于道路路面之下用于承担从路面传达的重量并将其重量均匀地分散到更下面的结构中的一个道路构造。考虑到它所承担的职能，我们在对道路路基设计时首先要考虑到不同层次用料问题。一般来说，在有两层路基的道路中，上层路基必须使用强度较高的材料，下层可以用一些廉价的材料。

在路基设计中，排水设计对路基路面稳定性起到关键作用。河流一般分为地表径流，地下径流（包括地下水），所以路基排水设计中就要排地表水和排地下水及地下径流双管齐下，各自采用不同的办法，以期达到最好的效果。用于排地下水的排水设计主要有两种办法：其一是在地下水和道路路基之间设置隔离层，使得地下的水不能浸透到路基中，以减少对路基的侵蚀；其二是增加路基的高度，使得路基不能与地下水有更为直接的接触。无论用哪一种办法，都要在路基底部掺加石灰等透水性材料，以更好地防水排水。用于排地表水的排水措施主要有两个方面：首先是在路基和地表直接设置隔离，使得路面上的水不能渗透到路基中，这个可以通过沟槽设计、边坡设计或者用沥青对路基表面加以密封的处理手段等来实现；其次是将已经进入路基中的水排出，这个就可以采用设置泄水孔、排水管等方式来实现。

2.2 路面结构设计与验算

路面设计还要考虑道路的社会性。作为一种常用的基础设施，道路广泛存在于村庄、田野和城市中，村庄与不同社会环境中的路面要用不同的思路来设计，举例来讲，如果一条道路布局在一个疗养院旁、城镇过街中，那么路面的设计还要承担减少噪音的功能，这个时候使用沥青路面更为合适。

G355线南安诗山段现有的路基宽度22.5m～24.0m不等，路面宽度14m，断面型式∶2×7.0m（行车道）+2×4.5～5m（土路肩），旧路设计标准为公路二级，设计速度40km/h。2020年省公路中心路况检测全线的路面使用性能指数(PQI)为77.81。

路面设计以中华人民共和国行业标准《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）为依据，本项目为二级公路，目标可靠度为85%，目标可靠指标为1.04，路面结构设计使用年限12年，采用轴重为100kN的单轴-双轮组荷载为设计轴载。

根据交通量调查数据（见表1），本项目2020年汽车交通量自然数为20025（辆/日），初始年大型客车和货车双向年平均日交通量分别为2244（辆/日）。交通量年平均增长率6.5%。

表1 G355线某观测站交通量

设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量（辆）5084928；路面设计交通荷载等级为中等交通荷载等级；当验算沥青混合料层疲劳开裂时：设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为10545750轴次；当验算路基顶面竖向压应变时：设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数为17259540轴次。

旧混凝土路面整治补强后加铺沥青路面，路面结构的层数：2；设计轴载：100kN；路面设计层层位：2；设计层起始厚度：70 mm；加铺层最下层位：2；沥青混合料层永久变形等效温度TPEF=26.8℃；沥青混合料层永久变形量验算具体结果见表2。

表2 沥青混合料层永久变形量验算

通车至首次针对车辙维修的期限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数NZB3=10545750轴次。

通过公路路面设计程序系统（HPDS2017）对设计层厚度进行计算以及设计工程师对路面厚度进一步的修改，最后得到路面结构设计结果如下∶

（1）细粒式沥青混凝土：50 mm；

（2）中粒式沥青混凝土：70 mm；

（3）旧混凝土路面整治补强。

计算设计路面结构的验收弯沉值：

路表验收弯沉值L A=19.8(0.01mm)

L0(原路路基顶面的回弹弯沉计算值），即路床顶面实测弯沉值参照《公路基层施工技术规范》P92公式，季节影响因素系数K1取1.1，原路路基回弹模量E0=600MPa，计算得出弯沉值为21.09（单位0.01mm）。

3 沥青层加铺

行车道沥青加铺层施工前应按设计要求先对旧混凝土路面结构层进行整治补强和表面铣刨拉毛处理，清除浮灰和浮浆，尽量使基面集料颗粒能部分外露，并确保基面的粗糙、干燥，除去过高的突出部位，并清扫干净。水泥混凝土表面洗刨拉毛清洗完后，即可进行粘层油喷洒、土工布铺设以及沥青层摊铺施工。

3.1 喷洒粘层油及铺设玻纤布

粘层油的主要作用是使上下两层更好地粘结，成为一个受力的整体。

（1）喷洒方法：混凝土基层处理完毕并全部清扫干净后，粘层油喷洒乳液中的纯沥青量应＞0.3kg/m2，SBS改性乳化沥青喷洒量≮0.4 kg/m2，具体喷洒量应该经过试洒后确定。喷洒的粘层油必须均匀雾状，在路面全宽度内均匀分布成一薄层，不得有洒花漏空或者条状，也不得有堆积。喷洒不足的要补洒，喷洒过量的应刮除。喷洒粘层油后严禁运料车辆和行人通过。严格掌握“喷薄了不行、喷厚了也不行、个别地方没喷到更不行”的原则。

（2）注意事项：旧路面保持平整、干燥、整洁，确保没有油污、尘土和杂物；为保证粘层油喷洒均匀，有条件的情况下可采用沥青洒布机喷洒；喷洒粘层油时，应注意对道路附属构筑物采取遮盖保护措施，避免污染；玻纤布铺设不得有无粘结的搭接。

3.2 沥青混凝土摊铺

（1）铺筑沥青混合料时，通常宜采用两台或更多台数的摊铺机前后错开10m～20m成梯队方式同步摊铺，两幅之间应有30mm～60mm左右宽度的搭接，并躲开车道轮迹带，上、下层的搭接位置宜错开200mm以上。

（2）摊铺必须均匀、缓慢、连续不间断地进行。

（3）根据拌和机拌和能力、施工机械配套情况及摊铺层厚度、宽度等确定摊铺速度，宜控制在1.0m/min～3.0m/min左右，保证摊铺机缓慢、均匀、连续不断地摊铺。

（4）摊铺过程中，不得出现停机待料或者随意更换摊铺速度。摊铺机应对沥青混合料进行较好初步振实。

（5）摊铺温度与松铺厚度紧跟摊铺机测量，并予以记录，摊铺后沥青混合料温度控制宜在155℃以上，松铺系数经试铺确定。

（6）摊铺前摊铺机应预热0.5h～1h，熨平板加热温度应在100℃以上。摊铺过程中要派人在摊铺机后巡查，如果有离析等异常现象要及时分析原因，采取措施予以处理，或暂停施工，重新进行工艺试验。

（7）粘层如有损坏，必须在损坏部位进行人工补洒后方可施工。（8）当路面温度低于5℃、气温低于10℃或雨天时，禁止摊铺。

（9）旧路面可能已产生不均匀沉降，按照设计要求，局部位置会存在纵向或横向的调坡，沥青的加铺层厚度也不尽相同。当加铺沥青层时调坡厚度与设计加铺厚度差（加铺厚度差）≤3cm时，可与底层沥青同步摊铺；当加铺厚度差＞3cm时，应在该处设置调平层，以保证沥青层压实度；喷洒粘层油及随后的摊铺沥青混凝土面层等工序要保持连续性，施工过程中应以“避免纵向接缝、减少横向接缝”为原则。

4 旧混凝土路面加铺沥青结构层厚度要求

加铺沥青混凝土面层，是在旧水泥混凝土面板上铺筑粒料或半刚性基层后再加铺沥青混合料面层，或者直接在旧水泥混凝土面板上加铺沥青混合料结构层，所谓“白改黑”。由于旧水泥混凝土路面提供了较稳定、坚实的基层，沥青混凝土路面提供了一个抗滑性能以及平整度好、维护简单的面层，因此，加铺沥青层后，不仅提高了路面的承载能力，延长了路面的使用寿命，而且消除了原有接缝的不利影响，改善了使用功能，提高了路面服务水平。沥青混凝土加铺层厚度由项目路段车辆交通量荷载和旧水泥混凝土路面状况两个因素控制。旧路改造一般采用两层密实型沥青混凝土结构，沥青混凝土面层的最小厚度为10cm～12cm比较理想，下面层为最小厚度7㎝的沥青混凝土整平层，上面层为5cm的抗滑表层，实现与其他沥青路面一样，具有良好的平整度、构造深度和密实度等。

G355线南安诗山K222+917～K226+417路段路面重铺工程采用的加铺结构层形式为：5cm厚AC-13C细粒式沥青混凝土+7cm厚AC-20C中粒式沥青混凝土。

5 结束语

经济的快速发展，带来了人们对公路质量要求的提高。建设安全性更好，稳定性更强，寿命更长的公路已经成为了当下公路设计和施工中努力的方向，所以旧混凝土路面加铺沥青混凝土面层要更加符合实际，不断创新，建造让人们放心的公路。G355线南安诗山K222+917～K226+417路段路面重铺工程的实践，再次证明，相对于原先的混凝土路面，“白改黑”后的道路路面与轮胎之间附着力增强，车辆在处理紧急事件中制动性能大大提高，车辆行驶起来更加安全，更加平稳；车辆行驶过程中产生的噪音将大幅度下降，为降低城市噪音起到了重要作用；黑色沥青路面吸尘性能较好，能有效吸收车辆行驶过程中的扬尘，从而能提高街道两旁店铺、居民住宅的空气质量，提高美化城市环境的质量。