基于聚酯布的既有“白改黑”路面裂缝处治技术及加铺层设计研究

余承喜，卢利涛，廖子泗，韦锡望

(1.广西交通设计集团有限公司，广西 南宁 530029；2.广西交科集团有限公司，广西 南宁 530007)

0 引言

反射裂缝是“白改黑”路面最常见的病害之一，而对既有裂缝病害进行处治是保证加铺层良好性能的关键。国内外学者在加铺层设计方面进行了大量研究：刘玉龙[1]通过反算路面当量回弹模量，建立了路面有效厚度与路面当量回弹模量和路面状况指数关系的加铺模型；柯能信[2]研究了基于FWD旧沥青路面加铺层设计方法，并验证评价了疲劳开裂、永久变形模型；刘霞[3]基于实测动态弯沉盆，运用CMSR程序计算旧沥青路面回弹模量，进而推算加铺层厚度及结构强度。

聚酯布等土工材料与沥青混合料具有类似的粘弹特性，因而被广泛应用于处治沥青路面裂缝等病害。马正红[4]研究了沥青融合型高强聚酯玻纤布的性能、施工工艺，并对使用效果进行跟踪评价。周刚等[5]研究了经编复合聚酯玻纤布的力学性能，试验表明其不仅能有效防治裂缝的产生，还可延缓裂缝扩展，且效果均优于聚酯玻纤布和玻纤格栅。

综上所述，国内在加铺层方面的研究普遍集中在沥青或水泥路面直接加铺的工艺上，较少对“白改黑”路面再加铺技术进行研究；其次，较少对加铺之前的旧路面病害进行细化分析，对病害处治技术进行精细化设计。本文依托实体工程，针对裂缝病害严重程度，提出详细的“白改黑”路面裂缝处治技术、加铺层设计及施工工艺，为以后的工程设计研究提供可靠经验。

1 聚酯布性能

对试验所选用聚酯布的力学性能进行检测，其主要技术指标如表1所示。

表1 聚酯布力学性能指标表

2 裂缝处治及沥青加铺层设计

2.1 旧路病害评价

某高速公路为“白改黑”后的复合沥青路面，既有路面结构为：16 cm既有沥青混凝土加铺层+32 cm旧水泥混凝土+36 cm二灰三渣基层+20 cm二灰土。旧路病害调查表明：该路段路面状况PCI总体评价为中，反射裂缝较多，导致绝大多数路面行驶质量指数(RQI)不符合养护规定值。路面结构强度是决定加铺层设计的关键指标，本文使用BAKFAA软件反算既有路面各结构动态模量，评价旧路路面结构强度。当反算的动态模量超过阀值时则认为该层路面结构破坏[6-7]。各结构层模量阀值如表2所示，测量各结构层既有路面动态模量变化如图1所示。

表2 各结构层动态模量阀值表

图1 既有路面各结构层动态模量变化曲线图

通过比较表2与图1可知，既有路面结构整体状况良好，仅个别测点动态模量超过阀值。但各测点结构强度波动性较大，尤其是基层动态模量，主要原因有：(1)原材料及施工质量的差异性；(2)外部荷载及环境作用引起路面出现差异病害，加剧了路面结构强度的差异性。主要表现为：局部位置路面水下渗导致面层、基层及底基层出现水毁破坏，个别严重位置甚至出现沉陷病害，导致反算模量不符合要求，从而加剧了路面结构强度的差异性。

2.2 加铺层设计

根据养护维修决策树及上述分析可知，既有“白改黑”路面虽然出现了大量反射裂缝，但大部分裂缝仍处于初期发展阶段，对路面结构强度基本没有影响，路面结构强度仍然较高。仅需采用合理技术处理既有“白改黑”路面裂缝病害，延缓裂缝发展，同时加强路面结构整体均匀性。故拟采用对旧路病害处理后统一进行加铺的二层式罩面方案：4 cm SBS改性沥青SMA-13+8 cm 改性沥青AC-20C(抗车辙)+70#A级沥青热沥青(用量：0.9～1.3 kg/m2)+聚酯布保留或处治后的原路面结构。

二层式罩面的主要作用有：(1)改善路面损坏状况，提高路面平整度；(2)增加路面结构厚度，进而提高路面结构强度；(3)对现有路面结构进行降级并最大限度地利用；(4)可以利用面层进行调坡，加速雨水的排除。

2.3 既有“白改黑”路面裂缝处治技术研究

反射裂缝是“白改黑”复合沥青路面最严重的病害之一，若直接加铺，则此类裂缝会在新加罩面层内快速反射，严重缩短加铺层使用寿命。因此，对已有裂缝的处治是影响加铺层使用寿命的关键。本文针对裂缝病害的严重程度提出不同的处治方案。

(1)严重开裂的裂缝处治措施。对于贯穿既有路面、两侧路面产生明显沉陷、龟裂、松散等损坏的裂缝，需铣刨维修裂缝两侧沥青面层。具体方案为：跨裂缝铣刨既有沥青面层至水泥混凝土面层，铣刨深度为16 cm，宽度为100 cm；洒布改性乳化沥青黏层(兼作透层)+聚酯布；采用普通沥青ATB-25分层填补裂缝。设计方案如图2所示。

图2 严重开裂的裂缝处治措施示意图

(2)中等开裂的裂缝处治措施。对于贯穿既有路面，但两侧未产生明显沉陷、龟裂、松散等损坏的裂缝，具体处治方案为：跨裂缝铣刨既有沥青面层至下面层顶，铣刨宽度为60 cm，深度为8 cm；洒布改性乳化沥青黏层(兼作透层)+聚酯布；采用ATB-25沥青进行单层式填补裂缝。设计方案如图3所示。

图3 中等开裂的裂缝处治措施示意图

(3)轻微裂缝处治措施。对于细缝、裂缝周边无松散或松散轻微的需对裂缝进行开槽灌缝(缝隙尺寸为3 cm深×2 cm宽)。设计方案如图4所示。

图4 轻微裂缝处治措施示意图

3 实体工程应用

3.1 施工工艺介绍

旧沥青路面维修处治具体施工过程如图5所示。

图5 施工工艺示意图

(1)既有沥青路面裂缝铣刨宽度及深度根据裂缝病害程度确定。

(2)喷洒热沥青黏层油：必须均匀洒布黏层油，同时严格控制用量。

(3)铺设聚酯布：铺设聚酯布过程中必须保证其表面平整，且与裂缝铣刨宽度一致。

(4)裂缝的填补：采用ATB-25沥青分层填补裂缝时，需采用小型压路机与振动机碾压成型下层混合料，大型压路机碾压上层，尤其注意边缘及角落处混合料的压实状况。

(5)罩面施工：待旧沥青路面维修处理结束后，全幅宽沥青路面铺筑普通热沥青粘层油+聚酯布，最后摊铺碾压成型罩面。罩面施工前，应清除混凝土表面浮灰或沥青混凝土路面灰尘，沥青材料均匀喷洒后，立即摊铺聚酯布，将聚酯布完全贴合在下承层表面。

3.2 实体工程检测及评价

采用落锤式弯沉仪获取该路段各测点路表动态弯沉，通过比较荷载中心处的单点弯沉来评价加铺前后路面结构承载力。本文选择直接加铺与经裂缝处理后加布加铺两种工况与原沥青路面进行比较，对比分析不同加铺方案对路面结构承载力的改善效果。结果如图6所示。

图6 各种工况下沥青路面单点弯沉检测结果对比曲线图

路表单点弯沉平均值及标准差如表3所示。

表3 路表单点弯沉平均值及标准差汇总表

从表3可知：(1)原路面右轮迹与左轮迹相比，荷载中心处弯沉平均值与标准差较大，说明右轮迹处的路面结构承载力较差，这主要是由于路面横坡与汽车靠右行驶规则导致正常情况下汽车向右倾斜，右侧轮胎胎压较大；(2)与原沥青路面相比，直接加铺与裂缝处理后加布加铺路段荷载中心弯沉平均值分别降低了18.05(μm)和26.89(μm)，标准差分别降低了18.08和28.15，这说明加铺层的铺筑能够有效增强旧沥青路面的结构承载力，同时改善结构承载力的均匀性；(3)与直接加铺相比，经裂缝处理后加布加铺路表单点弯沉平均值与标准差的降低幅度分别提高了8%与8.3%，表明既有路面裂缝病害的处治及聚酯布在加铺层中有加筋补强的作用，可进一步改善旧沥青路面的结构承载力与均匀性。

4 结语

本文根据路面病害调查与评价结果，提出原路面病害处治后统一加铺12 cm改性沥青面层(4 cm SBS改性沥青SMA-13+8 cm改性沥青AC-20C(抗车辙))的加铺方案；针对不同的重载交通复合沥青路面裂缝病害提出三种不同的基于聚酯布的旧复合沥青路面裂缝处理方案；结合实体工程对裂缝处理技术及关键工艺进行了详细介绍，并对实施效果进行了跟踪观测。结果表明：(1)由于路拱横坡与汽车靠右行驶规则导致右轮迹承受胎压较大，路面病害破坏较为严重；(2)既有路面裂缝病害的处治及聚酯布在加铺层中有加筋补强的作用，可进一步改善旧沥青路面的结构承载力与均匀性。