多种技术在高等级公路水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层的综合应用分析

任铁军、陈远征、孙艳庆、陈禹通

（1.许昌市建安区公路管理局，河南许昌 461100；2.中国建筑第七工程局有限公司，河南 郑州 450004）

1 高等级公路水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层的意义

高等级公路水泥混凝土路面具有刚度大、扩散荷载应力能力强、稳定性好和使用寿命长等优点。它的优点使其在道路建设中得到广泛应用，然而高等级公路水泥混凝土路面也存在一些缺点，比如容易断裂、裂缝生长快，导致行车跳动，影响行车舒适性。高等级公路水泥混凝土路面改为沥青混凝土面层成为提高公路质量的重要手段。我国拥有庞大的水泥混凝土路面里程，该措施在保证质量、充分利用原材料、节能减排方面有着独特的优势与前景[1]。

2 目前常用道路升级改造措施

G311 是我国一条重要的东西向线路，建设于1997年，被设定为一级公路，路面宽度为25m。然而，近年来，由于混合交通量不断增加，椹涧超限检测站路段出现许多病害，包括破碎板、唧泥、冒浆、沉陷、裂缝和断角等问题，给过往车辆的行车舒适性带来严重影响。虽然这段路面经历过两次中大修，但钢筋混凝土和钢纤维混凝土路面并未得到有效修复。

为解决这个问题，需采取适当的措施来修复该路段，并提升通行能力和驾驶体验。在修复椹涧超限检测站路段的过程中，考虑采用应力吸收、注浆、均质化技术，例如微裂均质化、地聚合物注浆、修补表面坑槽和加铺应力吸收层等方法。这些技术可以有效地处理路面脱空问题、提高路面的平整度和强度，并延长路面的使用寿命。同时，这也符合我国公路建设发展进入高质量阶段的要求，充分利用原有材料，实现节能减排的目标[2]。

3 地聚合物注浆技术及微裂均质化技术应用

钢纤维混凝土面板出现的唧泥、冒浆、沉陷等病害，采用微裂均质化和地聚合物注浆相结合的方法进行处理。这样可以实现原路面质地的均匀化，使其成为适合加铺层的基层。对于钢筋混凝土面板的裂缝、断角、错台等病害，需要先进行缝隙清理，然后采取注浆微膨和剔凿等措施，以满足基层验收标准。随后，可以进行应力吸收层和沥青混凝土面层的加铺，采用这些技术措施能够有效修复路面病害，提升通行能力和驾驶体验。通过加铺应力吸收层和沥青混凝土面层，可以增强路面的承载能力和稳定性，并提供更好的驾驶舒适性。这些措施将有助于改善该路段的病害情况，提升道路的服务水平和维护道路形象。同时，兼顾节约成本和资源利用效率，符合当前公路建设高质量发展的要求。

根据现场情况做初步病害状况判断，采用探地雷达和落锤式弯沉仪对混凝土板的脱空和其结构层的均匀情况进行检测、扫描，将病害位置以里程+偏距的形式进行标记。同时，通过车载终端现场逐车道采集现有道路路况影像数据，专业技术人员对影像数据处理、合成后上传阿里云存储，在路面可视化养护平台建立一条可视化、数字化的养护路面，依托路面可视化养护平台可指导路面专项检测及加载相应检测数据，统计分析道路病害成因，对各养护维修路段给出处治方案。据此形成报告文件和实施性作业指导书，以精准指导施工。

对边角破碎损坏较深和较宽的路面，先进行注浆加固，再进行微裂均质化；对破损较浅、较窄的裂缝进行清除、剔凿，然后利用注浆或表层修补的方法修复。注浆后养护24h，然后即可开始进行微裂均质化处理。

3.1 微裂均质化

微裂均质化是一种处理钢纤维混凝土路面的方法。在路面发生翘动、错台等问题时，通过使用强夯机进行击打，可以使路面产生内部预裂或损伤。随后，在压路机荷载、干缩和温度等作用下，这些裂缝会进一步扩大，形成紧密钳锁的块状结构，从而使路面具有半刚性基层特点。这种处理方法可以促进路面的均质化，增强路面的稳定性和承载能力。

微裂均质化工艺流程如下：

一是施工准备：熟悉工程的设计文件，收集现场资料，核实工程数量，按工期要求、施工难易程度、气候条件等编制施工组织计划。微裂处治设备选择冲击能量不小于66kJ 的智能连续强夯机，夯击间距为50～100cm。

二是试验段施工：微裂处治路段施工前，应选择200m 典型路段作为试验段。依托试验段施工，收集相关数据，分析数据，纠正偏差，编制总结报告，完善施工组织设计，指导全线进行微裂处治施工。试验段施工需确定的工艺参数包括：微裂设备打击能量、打击遍数、打击间距。

三是处治施工：根据试验段确定的工艺参数进行微裂处治施工。一般从道路中间往两侧进行微裂处治施工，道路外侧0.75～1.0m 范围不宜微裂处治。半刚性基层微裂处治后，宜采用24t 以上胶轮压路机碾压2～3 遍后，进行效果评定。

四是质量检验：使用弯沉仪检测道路弯沉值，根据弯沉值判断微裂均质化是否完整、彻底，弯沉数据如表1 所示。

表1 弯沉仪检测道路弯沉值

3.2 地聚合物注浆

地聚合物注浆是通过使用注浆设备，对结构层脱空、弯沉值异常、路床及路堤裂隙进行针对性的渗透、填充、胶结和挤压密实的过程。这种注浆技术可以有效修复路面问题，增强路面的稳定性和承载能力。它能够填补空隙、加固松散地基，提高整体路基的强度和稳定性。此外，地聚合物注浆还可以防止水分渗透，减少病害的发生，延长路面的使用寿命。

地聚合物注浆工艺流程为：定位—钻孔—制浆—灌浆—灌浆孔封堵—交通控制。

一是定位:根据外观、地质雷达和弯沉检测等方法进行脱空板的调查，并在适当位置标明钻孔位置。根据理论推测，脱空现象首先在板角处出现，然后沿着板的纵向和横向裂缝扩展。因此，在填补裂缝或接缝时，对于完好或轻微裂缝的板块，可以通过钻孔注浆来解决，在这种情况下，钻孔位置一般应距离边角20～40cm。对于严重断裂出现错台的板块，断缝位置也可能出现脱空现象，因此，在板角和断缝处都应进行钻孔压浆处理。需要考虑的是，边角位置可能已经有支撑存在，因此当钻孔靠近边角时，很难将灰浆注入并且注入压力容易从边角散失。因此，板角的钻孔位置应距离边角40～60cm。通过以上方法，能够有效地处理脱空板问题。

二是钻孔：根据标定位置进行钻孔，确保钻孔深度与板厚一致，并选择与压浆头直径相匹配的钻孔孔径，使孔径与压浆头直径的差值在1～2mm 之间。

三是制浆：根据1∶0.45 的配合比将材料灌入浆液，在灰浆拌和机中进行均匀混合，直到材料完全无灰团为止。在使用过程中，需要持续搅拌，并确保流动度保持在15s，防止发生沉淀。

四是灌浆：灌浆孔应布置在四角和板中，数量不少于5 个，边孔离板边的距离应大于50cm。对于脱空区域的注浆，需要启动注浆设备，并将压力调整至设计注浆压力（1.5MPa），进行试注观测。在稳定的注浆状态下开启注浆泵，待注浆压力超过设计注浆压力达到1.5MPa，或注浆设备活塞停止5s 以上，或者路面抬升时立即停止注浆。然后，拔出注浆头，移至下一个孔位进行注浆。

对于带状或片状裂缝的注浆，建议先在注浆孔处铺设土工布，然后由压力控制人员打开注浆泵，并调整液压泵站的压力。观察注浆泵的压力，当注浆泵的压力达到设计要求时，不再进行液压泵站的压力调整，以保持稳定的压力状态进行注浆。在注浆过程中，如果相邻的孔冒浆或路面抬升，立即停止注浆。

注浆结束后，使用木塞封堵孔位，并清理注浆孔周围溢出的浆液。注浆过程中的质量控制采用注浆压力和注浆量两个指标进行控制，其中注浆的最大压力不得小于1.5MPa。如果发现相邻孔、板缝、裂缝、路肩或灌浆回路处存在过多集浆情况，需要进行工艺调整。

在压浆过程中，溢浆的孔应及时使用圆状木塞封堵，防止过度压力散失。注浆头拔除后，也应立即使用木塞等材料封堵，防止浆液反流。禁止过量注浆，以免造成孔周辐射裂缝的产生[3]。

五是灌浆孔封堵：在不会发生压力散失，确保水泥砂浆不会从孔洞中挤出的情况下，方可拔除木塞，并使用水泥砂浆或取出的混凝土芯样严密封堵灌浆孔。

六是交通控制：压浆完成后，板块禁止车辆通行，需等待至少6h 后方可开放交通。

3.3 修补缝隙、坑槽

一是缝隙修补：对于裂缝较窄的情况，可以采用注浆修补方法。首先，使用空压机清除缝隙内的杂物和碎屑，确保干燥无水。然后，填充修补材料，修补材料应具有良好的流动性和早期强度，以确保修补部位的密实和耐久性。

二是孔洞和坑槽修补：对于孔洞和坑槽，首先将其凿成形状规则、直壁的坑槽，清理内部碎屑，并涂抹界面剂或环氧树脂溶液，以提高修补层的附着力。然后，使用预先配制好的胶乳混凝土填充坑槽，并喷洒养护剂进行养护。养护期结束后，路面即可通车。

三是使用适当的修补材料：修补材料的选择十分重要。道路专用的快凝混凝土是常用的修补材料，它具有良好的流动性和早期强度，并且不会产生较大的水化热。这种材料适合填充缝隙和坑槽，并能够有效地修复路面。

需要注意的是，在进行修补前，应先将病害区域彻底清理干净，确保没有杂物和碎屑。通过采用适当的修补方法和材料，可以有效修复路面的缝隙和坑槽，提升道路的平整度和使用寿命[4]。

3.4 加铺应力吸收层

应力吸收层主要由细集料、矿物填料和高弹性聚合物改性沥青胶结料组成。它能够与水泥混凝土基层密实地黏结，并具有良好的自愈能力。在基层发生变形时，应力吸收层能够随之变形，从而减少应力的传递，避免裂缝的产生和扩展。此外，应力吸收层还具有不渗水的性能，有效防止水分渗入基层，进一步保护路面的稳定性。该方案具有如下优点：

第一，既有路利用率高，可彻底处置板底脱空。应力吸收层技术能够有效处理水泥混凝土路面的板底脱空问题。通常，水泥混凝土路面的病害主要集中在伸缩缝和裂缝位置，而其他区域的混凝土强度较好。通过地聚合物注浆填充和补强板下脱空部分，并使用强夯机进行微裂均质化处理，可以使整个路面及其下部变得紧密、充实。由于既有混凝土路面板位置不变，板缝互相吻合，形成具有刚性和温度稳定性的基层。

第二，加铺层较薄，对既有路面标高影响极小。与传统的加铺方式相比，应力吸收层技术只需在水泥混凝土路面上进行覆盖，增加的高度相对较小。该工艺仅需增高13cm，前后接头段的长度仅为20～40m。原有设施如龙门架、悬臂式标志标牌等满足公路净空要求（5m），行车过程中对于该段高程变化无明显感知。

第三，粉尘少，施工影响小，交通影响小。传统的混凝土破除过程需要大量机械操作和物料外运，同时会产生噪声和难以利用的废弃料，需进行外运处理。相比之下，应力吸收层技术在施工过程中几乎无粉尘生成，且减少了物料运输量，对施工现场环境影响较小。此外，由于施工工艺简化，对交通影响也较小。

第四，成本低，节能减排优势明显。与其他工艺相比，应力吸收层技术所需的破碎混凝土总量较少，不会产生大量废料，也无须进行新材料加工和运输等额外工艺。因此，相对而言，应力吸收层技术的施工成本较低，且节能减排效果显著。

4 结语

在工程实践中，微裂均质化、地聚合物注浆、修补表面坑槽以及加铺应力吸收层等技术的广泛应用尤其是在高等级公路上使用，已经取得良好的效果。在高等级公路上，由于对道路基层的强度、承载力、平整度和舒适性有更高的要求，需要更为精细和专业的施工技术，该工程在实施后的表现比较符合验收要求和使用功能，适用于升级高等级路面。为了提高高等级公路的路面性能并兼顾节约成本、提升资源利用率和增强路面使用效能，需要依据具体工程概况、地表状况和地下病害等情况进行详细的调查和标记，并提前制订有效可行的施工方案，这可以确保工程在实际应用中能够顺利进行。