沥青路面新增台秤部位病害处治技术研究

王一明（上海城建城市运营集团有限公司，上海 200023）

0 引 言

随着高速公路联网收费系统全面升级改造项目的进行，为治理公路运输超载问题、规避桥梁设施坍塌风险，目前在一些高速公路收费站进口处增设有称重设备。该称重设备埋置于沥青路面中，主要由感应装置、台秤、台座构成。台秤采用20 cm高的槽钢结构，其锚固于55 cm厚的台座钢筋混凝土中。随着运行时间的增加，台秤安装部位的沥青路面逐步暴露出车辙、拥包、错台等一系列病害，不仅会造成车辆跳车，降低行车舒适感，还会影响称重系统测量精度，加速传感器损耗速度，故亟待采取针对性措施加以解决。

1 研究背景

针对上述问题，目前采取的主流处治施工方法有2种，分别是铣刨摊铺和注浆加固。铣刨摊铺方法是将损坏的沥青路面刨除，然后根据路面线形进行加罩施工，其维修成本低廉，但该处治方法不涉及路面基层或路基的加固及翻挖，因而在路面深层结构已损坏的前提条件下，只能起到“治标”作用，不能“治本”。目前该方法已在上海市闵行区剑川路下行上匝道应用，但效果不明显，经试验，质量保证期不足3个月。

注浆加固方法是在台秤前后路面进行深层结构注浆，通常需要与路面铣刨摊铺一并实施，因而维修成本相对较高。该方法虽然能够对基层进行一定程度的补强，但由于属于隐蔽工程，浆体的流动方向、注入部位实难把控，故加固效果存在不均匀现象，从以往在上海市莘奉金高速主线的实施效果来看，质量保证期通常不足6个月。与此同时，注浆对路面刚度影响甚微，新增台秤造成局部路面刚度差异的客观事实无法改变，错台情形仍将逐步显露。

2 现状分析

笔者调研了称重设备的设计图纸、施工方法，并结合现场检查结果，认为新增台秤部位的沥青路面的损坏原因主要有以下几方面。

2.1 接口部位刚度差异大

台座结构高度为55 cm，与原沥青路面垂直搭接，造成接口部位刚度差异明显。该结构类似于桥头接坡，在外部荷载的长期作用下，接口部位两侧路面变形沉降不均，引起车辆振动加剧，严重影响行车的安全性、舒适性，并进一步增加车辆对路面的动荷载作用，造成路面错台病害的发生。随着运行时间的增加，错台部位逐渐出现脱空现象，雨水容易经该部位下渗至路面基层，进而诱发翻浆、沉陷等深层路面结构病害。

2.2 排水系统设置不完善

槽钢盖板同台座混凝土之间存在接缝，雨水容易渗入。槽钢内部通常设置透水管，用以将雨水引至周边排水系统。但受现场条件限制，部分路段无边坡排水口，故只能挖出暗沟将透水管引出。时间一长，容易引起透水管堵塞，造成排水不畅，在重载车辆的作用下，加速路面基层翻浆沉陷病害的发展。此外，台秤加装位置通常位于收费站，多数处于低洼地段，雨水较多时，也会造成槽钢内的积水无法及时排出，同时夹杂的泥沙等还会引起透水管堵塞。

2.3 机械开挖致结构松动

台秤增设施工通常安排在22：00～6：00，作业时间极短，全过程使用大型挖机开挖。其间未对施工作业面两侧的道路结构进行维护，易造成下卧基层和周边路面结构层松散。随着运行时间增加，路面车辙、拥包、翻浆等病害将逐步显露。

3 关键处治技术

结合上文分析可以看出，台秤新增部位的沥青路面病害主要由设计、施工等多重因素造成，唯有从设计上改变结构形式，并在施工过程尽可能减少对原有路面结构层的挠动，提升路面平整度，方能从根本上解决所述沥青路面病害的形成和发展。因此，本文提出调坡并增设过渡板的处治方法。该方法是根据台秤路面线形，拟定调坡范围，并将台秤前后沥青路面挖除，设置新的过渡板，再根据设计线形摊铺沥青面层，从而均衡路面刚度、提升路面平整度，从根本上规避新旧路面搭接部位的不均匀沉降现象的发生。

3.1 过渡段的设计

台秤部位混凝土厚度达55 cm，刚度与沥青路面差异太大。可以通过在两类不同结构之间设置新的过渡板，使路面台秤部位的刚度平缓过渡。该过渡段设计主要考虑以下前提。

（1）从保障施工作业时间的角度出发。由于高速公路的养护维修作业时间通常限制在一个车流量低谷期内，仅约8 h左右，故沥青面层至多按3层进行设计，因此过渡段的沥青面层主要考虑由2层式和3层式构成。

（2）从满足路面结构使用性能角度出发。台秤施工对下卧基层挠动较大，应至少翻挖修复45～50 cm厚的路面结构，确保该深度范围内路面结构完整。此外，台秤结构的混凝土厚度较大，宜采用两级过渡方法，使该部位的路面刚度呈阶梯式逐渐下降。

（3）从降低施工成本的角度出发。由于施工时间受限，过渡板应采用2 h快速混凝土，成本十分高昂，因而应在满足施工规范的前提下尽可能地增加沥青料用量。

因此，拟定的过渡板埋设深度宜按48 cm设计，由36 cm快速混凝土＋12 cm 2层式沥青面层及22 cm快速混凝土＋22 cm 3层式沥青面层组成，且过渡板过渡段长度不应少于5 m。具体设计参数，如图1所示。

图1 过渡段设计参数示意图

3.2 过渡段的施工

3.2.1 混凝土过渡板的施工

首先，使用铣刨机对过渡板设置部位的路面进行深翻，厚度约20 cm；其次，使用小型0.3 m3镐头机破碎原有基层，继续挖除20 cm；最后，使用人工风镐清除底部8 cm基层，从而尽可能地减少大型机械开挖对路面结构层的挠动。挖至设计标高后，检查下卧结构层有无明显松散变形类病害。若有，则应使用轮胎压路机进行压实，确保下卧层平整度不超过1 cm。确认下卧层平整密实后，即可施工混凝土过渡板。混凝土过渡板采用快速混凝土浇筑，内部布设双层双向Φ12 mm@150 mm钢筋网片，上下保护层厚度控制在8 cm左右。为节约施工作业时间，可以事先将钢筋笼分割成整片加工，从而节省现场安装时间。

3.2.2 新旧板块的连接

为减少新旧板块间的不均匀沉降，混凝土过渡板应与台秤混凝土基础形成整体，可以通过植入传力杆的方法来实现。植入钢筋型号为2级钢筋，直径为25 mm，间距500 mm，植筋深度≥30 cm。

3.2.3 沥青面层的施工

实际施工时，应结合路面线形实际情况对台秤两侧的沥青路面进行调坡处理。调坡方法类似桥头接坡。首先，对台秤前后路面的标高进行测量，待测到稳定段后，即坡差变化不大时，即可确定调坡范围。其次，根据设计路面线形拟定抬升高度，从而计算出铣刨厚度和摊铺厚度。因此，施工时的沥青面层铣刨深度、摊铺厚度需进行适当调整，并应确保每层的摊铺厚度符合施工规范要求。此外，为规避沥青面层车辙、拥包等病害的形成，应在AC型沥青混合料中掺加0.4%的抗车辙剂。同时，在面层复压环节中，务必采用25 t以上的轮胎压路机进行压实作业，确保压实度达到规范要求。

3.3 防开裂构造措施

按上述方法处理后，路面刚度得以平缓过渡，但是路面结构形式仍不一致，彼此之间的刚度差异仍存在，再加上新旧沥青面层也会有沉降不均情形，因而为延缓这些薄弱部位反射裂缝的发展趋势，应在所处位置铺设防裂贴或土工布。此外，对于台秤和路面结合部位，应进行嵌缝处理，并定期采取灌缝措施，确保结合部位衔接紧密，从而避免错台、翻浆、沉陷等病害发生。

3.4 防水处理措施

台秤盖板与台秤之间的接缝应使用聚氨酯弹性胶进行填充处理，从而减少雨水渗入量。此外，建议采用明排水构造，在台秤所在位置开挖排水边沟，设置相应的急流槽，将排水软管接入边沟急流槽，从而完善整个设施排水系统，减少路面水损病害的发生。

4 实施效果评价

将调坡并增设过渡板的施工工艺应用在上海市沪金高速颛桥收费站，目前使用时间已接近2年，现场实地检查未发现台秤前后沥青路面存在沉陷、错台病害。随着路面结构层的沉降变形逐渐趋于稳定，预计未来相应病害也较难显现，可见实施效果良好。

4.1 经济效益

调坡并增设过渡板方法与铣刨摊铺方法、注浆加固方法的经济效益对比，如表1所示。

表1 经济效益对比表

可见，调坡并增设过渡板的施工工艺虽然实施成本最高，但是使用年限最长，年化成本最低，经济效益最佳。

4.2 社会效益

提升路面平整度和行车舒适性；减少养护封道维修次数，充分发挥高速公路的运输效能；减少物质资源投入，有助于节能环保。

5 结 语

本文探讨了沥青路面新增台秤部位病害形成原因，并创新地提出调坡并增设过渡板的施工方法，通过实践应用，总结出以下经验。

（1）沥青路面新增台秤部位病害主要是由于2种路面结构刚度不均造成，可以在衔接部位设置两级混凝土过渡板，从而平缓过渡路面刚度，规避不均匀沉陷病害的发生。

（2）路面翻挖时应尽量使用小型机具，可以首先使用铣刨机清除路面表层，再使用小型镐头机清除下卧基层，最后使用人工风镐翻挖至指定标高，从而减少施工对既有路面结构层的挠动。

（3）增设过渡板的同时，还应对沥青路面的线形进行调整，确保每层沥青加罩厚度满足施工规范要求，从而保证路面压实度，提升路面平整度，降低行车荷载对路面的冲击性能，维护沥青路面新增台秤部位使用的耐久性能。

经实践应用表明，调坡并增设过渡板的施工方法有效提升了沥青路面新增台秤部位的维修质量，取得了较好的经济效益与社会效益，具备较大的应用推广价值。