混凝土路面瀝青加鋪層技術(shù)是在眾多城市道路維護(hù)改造技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)之一，國(guó)內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)表明，在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青層，能較充分地利用原有路面的剩余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而瀝青面層能極大地提高道路行駛質(zhì)量，甚至延長(zhǎng)道路的使用壽命，是一種較理想的舊水泥混凝土路面破損處治方式。
關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)
原水泥混凝土路面狀況調(diào)查及評(píng)價(jià)
對(duì)原水泥混凝土路面的進(jìn)行充分調(diào)查與客觀評(píng)價(jià)是合理設(shè)計(jì)與決策工作的先決條件，對(duì)方案的成敗起著至關(guān)重要的作用，完整的調(diào)查應(yīng)包括以下幾方面:
(1)路面材料和養(yǎng)護(hù)技術(shù)資料、路面損害狀況;(2)損壞類(lèi)型、輕重程度、范圍及修補(bǔ)措施;(3)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度:路表彎沉、接縫荷載能力、板底脫空狀況、面層厚度和混凝土強(qiáng)度;(4)交通荷載和預(yù)計(jì)交通量;(5)環(huán)境條件:沿線氣候條件、地下水位及路基路面排水狀況。
評(píng)價(jià)重點(diǎn)考察路面損壞狀況分級(jí)、承載力、接縫傳荷能力、板底脫空狀況。路面損壞狀況分級(jí)可通過(guò)統(tǒng)計(jì)斷板率和平均錯(cuò)臺(tái)量來(lái)判定，分為優(yōu)良、中、次、差;承載能力、接縫傳荷能力通過(guò)彎沉測(cè)試來(lái)判定，分為優(yōu)良、中、次、差;板底脫空判定方法:單點(diǎn)彎沉值(大于0.2mm評(píng)定為脫空)、彎沉差(大于0.06mm評(píng)定為脫空)、目測(cè)觀察來(lái)判斷、地質(zhì)雷達(dá)。評(píng)價(jià)的結(jié)果直接關(guān)系整個(gè)工程的造價(jià)與方案的設(shè)計(jì)，須認(rèn)真對(duì)待，做足工作。
原水泥混凝土路面病害處治
原水泥路面病害處治質(zhì)量的好壞將直接影響到加鋪后路面的使用壽命，目前國(guó)內(nèi)外的處治方法主要有兩大類(lèi):一是對(duì)現(xiàn)有路面各類(lèi)病害分別制定相應(yīng)的處治措施，處治之后再鋪設(shè)面層;二是將混凝土板塊打裂或破碎，用重型壓路機(jī)對(duì)破碎的板碾壓，作為新建路面的基層或底基層。對(duì)于后一種方式，其結(jié)構(gòu)與性能更接近于新建道路，國(guó)內(nèi)外均有不少成功應(yīng)用案例，其典型代表如碎石化技術(shù)等。但是在城市道路上實(shí)施的改造工程通常受到諸多限制，如標(biāo)高、復(fù)雜管線、居民區(qū)眾多、環(huán)境壓力大等，通常不大可能具備實(shí)施第二種方式的加鋪層方案的條件，更多的選擇對(duì)原路面進(jìn)行分類(lèi)病害處治，再加鋪瀝青面層方案。
對(duì)舊路面進(jìn)行綜合處治后應(yīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)目前規(guī)范尚無(wú)明確統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，主要是參照國(guó)外計(jì)算方法及相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，目前主要采用的控制指標(biāo)為處治后混凝土板彎拉強(qiáng)度、單點(diǎn)彎沉、截距、相鄰板彎沉差等。
瀝青加鋪層厚度的確定
一般來(lái)說(shuō)瀝青面層厚度越大對(duì)反射裂縫越不敏感，因?yàn)檩^厚的瀝青面層可以減小原混凝土面板的溫縮應(yīng)力，同時(shí)反射裂縫通過(guò)較厚的瀝青面層需要較長(zhǎng)的時(shí)間。但瀝青面層過(guò)厚不僅經(jīng)濟(jì)性較差，還可能帶來(lái)其它諸如車(chē)轍等問(wèn)題，且根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究資料來(lái)看，僅僅依靠增加罩面層厚度來(lái)防治反射裂縫的并不是明智的選擇。
目前我國(guó)規(guī)范尚未明確“白改黑”加鋪層厚度的計(jì)算方法，而是規(guī)定根據(jù)具體道路等級(jí)、交通量等的實(shí)際狀況，在處理好原路面病害的基礎(chǔ)上，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定，實(shí)際操作時(shí)基本是參照國(guó)外的計(jì)算方法結(jié)合經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，目前主要參照的計(jì)算方法有:AＲE(AustinＲesearch Engineers)法、AI(美國(guó)地瀝青學(xué)會(huì))法、)AASHTO法、)加州大學(xué)Berkeley分校的設(shè)計(jì)方法、COE法。其中AASHTO是較為完善經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，以新建水泥混凝土路面設(shè)計(jì)方程為基礎(chǔ)，考慮舊路面的剩余壽命，對(duì)影響路面使用性能的其他因素也作了較全面的考慮，并引入了可靠度的概念，概念明確，易于操作。
我國(guó)相關(guān)規(guī)范給出了加鋪層小厚度值:《城市道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ36－2006)規(guī)定在水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土的厚度不得小于80mm;《城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ169－2011)要求“在穩(wěn)定的舊水泥混凝土板上加鋪瀝青層時(shí)對(duì)快速路主干道或中及中以上交通厚度不宜小于100mm，其他道路不宜小于70mm”;《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTGD50－2006:“在穩(wěn)定的原水泥混凝土板上加鋪瀝青層時(shí)對(duì)高速公路一級(jí)公路或中等及中等以上交通厚度不宜小于100mm，其他公路不宜小于70mm的規(guī)定”。由于計(jì)算預(yù)測(cè)瀝青加鋪層疲勞開(kāi)裂壽命的相關(guān)理論分析方法以與相關(guān)結(jié)果還有待實(shí)踐進(jìn)一步驗(yàn)證，因此確定經(jīng)濟(jì)合理的加鋪層厚度仍在不斷探索研究。
水泥路面和瀝青路面層間結(jié)合
由于水泥混凝土路面與瀝青混合料兩種材料本身性質(zhì)的差異，加上加鋪層的本身厚度一般較薄，層間結(jié)合問(wèn)題就顯得很突出了。如不注重對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行表面處理與加鋪瀝青材料的高溫穩(wěn)定性的控制，會(huì)導(dǎo)瀝青面層推移、擁包、脫落等病害過(guò)早期出現(xiàn)。解決這類(lèi)問(wèn)題主要手段有:(1)材料方面:采用性能更有的瀝青混合料，如改性橡膠瀝青，SMA及添加改性劑和纖維瀝青混合料等;(2)工程措施:噴灑粘層油、銑刨拉毛、噴砂打毛等。
防治舊水泥混凝土路面反射裂縫的措施
防治反射裂縫是混凝土路面加鋪層技術(shù)的難點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外也積累不少經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)。技術(shù)措施方面概括起來(lái)主要為以下幾類(lèi):(1)使用防裂效果更好的面層，如改性橡膠瀝青混合料等;(2)增加瀝青面層厚度;(3)設(shè)置各類(lèi)夾層，主要應(yīng)力吸收層、如土工織物、土工網(wǎng)格或格柵、玻璃纖維、高性能防水卷材(應(yīng)力吸收貼、防裂貼)等;(4)原路面碎石化處理。各類(lèi)方法各有優(yōu)劣，嚴(yán)格控制好材料及工藝，都有很多成功應(yīng)用案例;(5)提高對(duì)原路面病害處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然也有幾類(lèi)方法綜合運(yùn)用的，效果更佳。
應(yīng)用實(shí)例
成都市在城市道路改造實(shí)踐中對(duì)混凝土路面加鋪瀝青技術(shù)進(jìn)行了不少有益探索，現(xiàn)介紹其近期用于混凝土路面加鋪瀝青層的一種典型結(jié)構(gòu)形式(應(yīng)用于城區(qū)ＲL道路):4cm改性瀝青瑪蹄脂碎石SMA－13+5cm改性瀝青SBSAC－20改性瀝青混合料+卷材(高性能應(yīng)力吸收貼)+整治合格的混凝土板塊。
原路基本狀況
城區(qū)ＲL道路長(zhǎng)約2km，2000年初建成通車(chē)，水泥混凝土面層，快車(chē)道為雙向6車(chē)道，快車(chē)道結(jié)構(gòu)為24cmC30混凝土+15cm二灰砂礫基層+20cm二灰砂礫基層，總體狀況較好，部分板塊脫空、裂縫、接縫破損、板角碎裂、井周沉陷等病害，此外交叉口線性也較差，統(tǒng)計(jì)換板處理量接近占總量的10%。
原混凝土板病害處理
重點(diǎn)是對(duì)破碎板塊、脫空、裂縫、板邊、板角斷裂的處治。
(1)換板處理。對(duì)于破碎板塊及不具備維修價(jià)值的混凝土板，直接破除重新澆筑混凝土板，若板塊破除后發(fā)現(xiàn)基層也存在病害，則對(duì)基層進(jìn)行換填，換填可采用低標(biāo)號(hào)混凝土。這里換板的判定的標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要，參考國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)規(guī)范及同行的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)滿足一下任一條時(shí)，可進(jìn)行換板處理:混凝土板塊破碎開(kāi)裂形成3個(gè)及以上大小接近塊狀時(shí);混凝土面板存在一條明顯貫通、貫穿全板裂縫，且裂縫兩側(cè)存在明顯錯(cuò)臺(tái)時(shí);混凝土面板角隅破碎面積大于板1/4，同時(shí)裂縫出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、沉陷或擠漿時(shí);混凝土面板破碎嚴(yán)重或伴有沉陷、擠漿、連續(xù)多板塊破碎時(shí);板塊間錯(cuò)臺(tái)大于20mm的。
(2)裂縫修補(bǔ)。對(duì)于達(dá)不到換板標(biāo)準(zhǔn)的混凝土板存在的輕微裂縫，采用改性環(huán)氧樹(shù)脂灌縫處理，再進(jìn)行板塊注漿。
(3)板邊、板角斷裂修補(bǔ)。水泥混凝土板塊局部存在板邊、板角混凝土斷裂、破損并且小于板1/4板塊時(shí)，采用局部切割為矩形進(jìn)行修復(fù)，在同一個(gè)板塊內(nèi)不能有兩塊及兩塊以上的修補(bǔ)塊，否則按破碎板塊處理方法進(jìn)行處理。
(4)混凝土板塊脫空。采用混凝土板注漿措施來(lái)處理，嚴(yán)格控制好漿液質(zhì)量。注漿須進(jìn)入基層一定深度但不穿透基層，漿液宜選擇流動(dòng)性高，具有一定微膨脹能力的水泥漿。水泥漿的主要技術(shù)性能應(yīng)達(dá)到如下要求:
水泥漿的水灰比宜控制在0.4～0.5之間，24h齡期的抗壓強(qiáng)度不小于5MPa;具有自流淌密實(shí)性;早期具有一定微膨脹性能，砂漿14d水養(yǎng)護(hù)膨脹率大于0.02%;初凝時(shí)間不早于2h，終凝時(shí)間不超過(guò)3h;漿液結(jié)石率應(yīng)達(dá)到100%，固結(jié)過(guò)程不得析水。
處理后混凝土板質(zhì)量檢驗(yàn)
采用FWD逐板檢測(cè)板角處的彎沉，根據(jù)不同荷載下彎沉曲線的截距小于50μm、單點(diǎn)彎沉小于0.2mm，相鄰板塊的彎沉差小于0.06mm，質(zhì)量合格，否則進(jìn)行復(fù)灌，兩次復(fù)灌仍不滿足要求，破除混凝土板重新澆筑，必要時(shí)再處理基層。
混凝土板接縫及層間結(jié)合處理措施
(1)接縫處理。混凝土板塊接縫(包括脹縫、縮縫、施工縫及部分修補(bǔ)裂縫)應(yīng)采用灌縫處理后粘貼卷材(高性能應(yīng)力吸收貼)。板縫寬度＜1cm的采用橡膠瀝青灌封膠填縫，填縫前采用干法銑縫，徹底清縫;板縫寬度≥1cm的采用細(xì)石混凝土填縫，其中至少每120m應(yīng)留1道脹縫不填細(xì)石混凝土而采用橡膠瀝青灌封膠填縫。卷材(高性能應(yīng)力吸收貼)主要技術(shù)指標(biāo):拉力1200N/50mm，延伸率30%，高溫抗剪(500°C)≥0.12MPa。卷材(高性能應(yīng)力吸收貼)裁剪為50cm的幅寬，粘貼前先涂刷一層乳化瀝青或其它瀝青質(zhì)粘層油，卷材采用縱縫壓橫縫、逆行車(chē)方向粘貼、順行車(chē)方向搭街的粘貼方式，搭接長(zhǎng)度10cm。
(2)層間結(jié)合處理措施。由于線路縱坡較小，沒(méi)有考慮采用對(duì)原混凝土路面進(jìn)行銑刨拉毛，而是使用專(zhuān)業(yè)路面清掃車(chē)進(jìn)行仔細(xì)清掃，在清掃后混凝土路面及各瀝青層層間，灑布改性乳化瀝青粘層油。
應(yīng)用效果
本此實(shí)的施改造工程于2011年底完成，運(yùn)營(yíng)使用至今近2年半時(shí)間，采用這種結(jié)構(gòu)的路面狀況均良好，在平時(shí)日常保養(yǎng)及常規(guī)檢查未發(fā)現(xiàn)明顯反射裂縫，也為出現(xiàn)剝落等層間粘結(jié)問(wèn)題，總體經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益較好。
結(jié)語(yǔ)
(1)城市道路改造工程受到外部制約因素較多，在交通組織、成本及工期控制方面均較一般道路改造困難，混凝土路面加鋪瀝青層這種復(fù)合式的路面結(jié)構(gòu)充分利用了舊的水泥混凝土路面強(qiáng)度，具備堅(jiān)實(shí)的基層，平整、舒適的瀝青面層，實(shí)施時(shí)對(duì)交通影響相對(duì)較小，具有較高綜合效益。(2)從成都的經(jīng)驗(yàn)看，所選用的加鋪層厚度并不算厚(8～12cm)，總體效果良好。主要得益于對(duì)于原道路處理質(zhì)量的嚴(yán)格要求及施工工藝控制，所有板塊、板縫處理完了均需檢驗(yàn)驗(yàn)收，合格后才能進(jìn)行加鋪層施工。另外一方面是材料要求的標(biāo)準(zhǔn)也較高，采用了性能較好的SMA，SBS改性瀝青，粗骨料還采用了玄武巖。(3)本案例中道路狀況相對(duì)較好，總體技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行，若原路面修補(bǔ)量太大，其檢測(cè)、維修費(fèi)用將會(huì)很高，對(duì)于使用年限過(guò)長(zhǎng)，混凝土強(qiáng)度不足、破碎老化嚴(yán)重的路段，采用該方案時(shí)應(yīng)充分論證、比選。(4)隨著相關(guān)材料、工藝等技術(shù)不斷進(jìn)步，尤其是高性能瀝青面層材料發(fā)展，混凝土路面瀝青加鋪層技術(shù)在厚度、反射裂縫等方面的瓶頸會(huì)逐漸突破，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、理論也有待工程技術(shù)人員結(jié)合實(shí)踐進(jìn)一步探索研究。
