水泥砼路面具有強度高,耐久,穩(wěn)定性好,施工設備和工藝簡單,材料來源廣,質(zhì)量易于控制等優(yōu)點,但同時也存在破損維修困難的不足.在90年代中后期,隨著社會經(jīng)濟發(fā)展的需要,砼路面在我國的鄉(xiāng)鎮(zhèn)道路及各等級公路中得到廣泛應用.但由于當時經(jīng)濟條件的限制,多數(shù)道路投資不足,路面結(jié)構(gòu)形式和施工質(zhì)量達不到設計、施工規(guī)范的要求,在通車后2~3年這些路面就出現(xiàn)了各種不同的破壞病害,遠未達到25~30年的使用年限,如何對這些路面進行改造維修已成為目前公路設計施工的重要課題.由于砼路面材料的特點,在對這些舊砼路面加固維修中需要解決的關(guān)鍵問題主要有加鋪厚度設計、舊砼路面的處治和防裂三方面,有關(guān)在砼板上直接加鋪結(jié)構(gòu)層(瀝青面層或水泥砼面層)的厚度設計在國內(nèi)外尚沒有統(tǒng)一完善的方法,而對舊砼路面的處治和防裂措施及其使用效果也因道路的交通條件、氣候環(huán)境、材料性能和施工質(zhì)量和產(chǎn)生破損原因的不同而不同.因此,必須針對道路的具體交通條件、破損原因采取相應的加鋪補強方案和舊路面處治與防裂措施,才能使加鋪補強達到預期的效果.筆者以南賓鎮(zhèn)舊砼路面加鋪為例,介紹了舊砼路面上加鋪瀝青面層的設計、舊路面處治及防裂措施,以供其它地區(qū)舊砼路面加固補強設計參考.
1 舊路面路況調(diào)查及原因分析
南賓鎮(zhèn)的城市面積8km2,居住人口5. 5萬人,城區(qū)街道狹窄,砼路面老化,年久失修,破損現(xiàn)象嚴重,路況差,尤其是地下管線安裝時的反復開挖,使砼路面結(jié)構(gòu)的整體性、路面接縫和外觀受到嚴重破壞,影響路況和市容.根據(jù)南賓鎮(zhèn)城區(qū)街道的破損現(xiàn)狀,以及南賓鎮(zhèn)建成“山水園林城市”的目標,結(jié)合舊城改造規(guī)劃,決定對縣城街道砼路面進行改建.為了得出經(jīng)濟合理、安全可靠的加鋪改造方案,在確定加鋪結(jié)構(gòu)和舊路面處治方案前必須對舊路面進行調(diào)查,調(diào)查的內(nèi)容包括交通量、舊路面結(jié)構(gòu)形式與厚度、破壞類型、破損面積、砼強度和路面彎沉等,為加鋪結(jié)構(gòu)厚度設計和舊路面處治提供依據(jù).
1. 1 交通量調(diào)查
南賓鎮(zhèn)是距重慶市區(qū)較遠的城鎮(zhèn),城區(qū)街道的車輛組成主要以中巴車、面包車、大客車和出租車為主,有少量東風車等重車,總體上改造路段的交通量不大.
1. 2 舊路面結(jié)構(gòu)調(diào)查
現(xiàn)場調(diào)查測試表明,舊砼路面寬度為8. 0 m左右,砼板厚20 cm,下為手擺片石基層如圖1,砼面板接縫的施工(包括寬度、順直和防水措施等)極不規(guī)范,且破壞嚴重,不但失去了應有的功能,而且成為路面滲水破壞的主要根源;路緣石的高度參差不齊,有12 cm、15cm至18 cm高度不等;出現(xiàn)了板角斷裂、斷板、錯臺、接縫破壞、坑凼、板底脫空等多種破壞病害.
1. 3 舊水泥路面的彎沉測試
為了評估舊砼路面的強度及采取的相應加固補強措施,在病害調(diào)查中還測試了舊路面的彎沉并對每一板塊進行編號、彎沉測試對應記錄,以對不同彎沉的板塊采取不同處治措施.彎沉測試結(jié)果(由于篇幅限制,從略)表明,原路面強度普遍較低,主要原因是原路面采用了強度較低的手擺片石,在有破碎或坑凼部位,不但彎沉大,而且有積水;在一些板塊完好處的彎沉也較大,說明原板塊可能脫空
1. 4 舊水泥砼路面破損與病害類型及原因根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,本次路面加鋪改造工程的舊水泥砼路面破壞主要有以下6種類型:
1)板角斷裂
由于路面基層采用的是手擺片石,其強度低,而板角處是砼路面撓度大,應力集中的部位,同時在該處容易產(chǎn)生滲水,在車輛荷載和水的作用下,板角處產(chǎn)生唧泥,導致板底脫空,板角斷裂.板角斷裂有2種:①是板角斷裂后無明顯錯臺;②是板角斷裂后有明顯錯臺,并有進一步斷裂發(fā)展的趨勢,如圖2.
2)網(wǎng)裂
由于砼板強度低和路面基層強度不均勻等原因,導致砼路面的網(wǎng)裂破壞,網(wǎng)裂破壞板的破壞程度亦明顯不同,有的板斷裂后有不均勻沉降和錯臺、唧泥等;有的則沒有明顯錯臺,但裂縫呈網(wǎng)狀,其原因主要是砼板強度低導致的疲勞破壞,如圖3.
3)接縫破壞及板塊接縫不規(guī)則
由于未設傳力桿和接縫防水措施失效等原因,使砼板在接縫處產(chǎn)生板角破壞、錯臺、斷板唧泥等病害;有的接縫未按規(guī)范要求設置,寬度太大,遠遠超過規(guī)范規(guī)定的縮縫寬度3~8 mm,脹縫寬度2~2. 5cm的要求;有的接縫則由于管線埋設、開挖而被切開較寬,形成不規(guī)則的接縫,使接縫破損、唧泥、開裂破壞,如圖3、圖4.
4)錯臺
在接縫兩側(cè)的板塊由于不均勻沉降和未設傳力桿,使板塊產(chǎn)生沉降、錯臺,有的板塊錯臺并未開裂破壞如圖5,有的則既錯臺又開裂破壞.
5)坑凼
由于板邊或塊角處不均勻沉降,使板塊產(chǎn)生斷裂、唧泥的大變形下沉與碎裂,在行車地面水作用下形成明顯的路面積水坑凼.
6)板底脫空
由于接縫滲水和基層強度不均,在車輛荷載作用下板底基層材料被沖刷和壓縮,導致板底脫空,有的板底脫空后板塊已斷裂,表面破壞明顯,而有的則脫空后再斷裂破壞,外觀上難以判斷,如圖5.因而必須通過彎沉測試進行分析判斷.
以上破壞形式有的在一塊板中只有一種,有的則幾種病害同時出現(xiàn),其產(chǎn)生的原因也比較復雜,這些破壞將影響加鋪路面的結(jié)構(gòu)受力與使用性能,產(chǎn)生反射裂縫,影響加鋪面層的使用壽命,在施工前必須采取適當?shù)姆椒ㄟM行認真加固處理.
2 加鋪路面方案的確定
砼路面加鋪改造方案可采用加鋪水泥路面和瀝青路面2種,但與一般道路砼路面改造不同,城鎮(zhèn)街道路面改造加鋪厚度必須考慮現(xiàn)有人行道標高、排水和建筑門面的影響,而舊砼路面處治必須考慮對交通和周圍居民生活的影響.根據(jù)南賓鎮(zhèn)現(xiàn)有舊城街道標高和周圍建筑情況,若采用新鋪水泥路面改造,則必須把舊水泥路面全部挖除,工期長,對周圍居民生活干擾大,同時浪費資源;直接加鋪水泥砼面層,受兩側(cè)人行道的標高限制;而采用加鋪瀝青路面則可以基本滿足目前街道路面與人行道間的標高限制,且工期較短,對居民生活影響較小,因此決定采用在舊水泥路面上加鋪瀝青砼路面的改造方案.
在進行結(jié)構(gòu)方案設計時考慮以下主要因素:
1)舊砼路面的處治 舊砼路面的處治方法有全部沖擊破碎、局部補強修復兩大類,根據(jù)街道路面破損情況及盡量減小施工對居民生活和交通的影響,對舊砼路面采取局部破損修復的處治方法.
2)防裂 防止反射裂縫是砼路面加鋪設計的關(guān)鍵,一般采用的防裂材料有土工布、防水油氈和土工格柵等.由于格柵具有價格低,施工簡便,強度高的特點,本次加鋪補強采用自粘式玻纖格柵進行防裂.根據(jù)原路面破損嚴重,面積大,破損板塊分布極不均勻的情況,采取滿鋪.
3)結(jié)構(gòu)厚度 結(jié)構(gòu)厚度確定是砼路面加鋪設計的難點之一,主要是由于原舊砼路面經(jīng)補強后,路面整體強度提高,用瀝青路面結(jié)構(gòu)設計方法計算其加鋪厚度會得出不合邏輯的結(jié)果.本次設計根據(jù)舊路面的強度和局部修復后的狀況、街道的交通量,加鋪層的作用主要是抗磨耗,同時滿足施工厚度和防裂、以及路緣石標高等要求,確定其厚度為5 cm.由于該地區(qū)冬夏溫差大,因此選擇了高溫和低溫穩(wěn)定性較好的SBS改性瀝青.
4)舊砼路面的整平 為了防水和整平,加強瀝青砼面層結(jié)構(gòu)與舊砼面板間的連接,在舊砼路面表面設置瀝青砂結(jié)構(gòu)層,并在鋪瀝青砂之前在舊水泥砼路面表面灑布透層瀝青.
根據(jù)上述主要因素,確定的加鋪路面結(jié)構(gòu)如圖6.
3 舊砼路面的加固處治
對舊砼路面接縫及破壞病害進行加固處治對于防止反射裂縫,使加鋪面瀝青砼面層達到預期的效果具有十分重要的意義.施工中必須嚴格要求,認真對待.
在舊砼路面上加鋪瀝青面層時,常用的舊砼路面處治方法有兩種,一是對舊路面進行全部破碎,然后在上面加鋪水泥穩(wěn)定碎石或其它基層,再鋪瀝青面層;另一方法是對舊砼路面進行局部修復加固處治,然后加鋪瀝青砼面層.根據(jù)南賓鎮(zhèn)街道舊砼路面的破壞狀況與病害類型,改造工程位于市區(qū)以及路面標高受限等實際情況,用全部破碎方法處治,不但工期長,且噪音大,對交通和居民生活影響大,因此,采取了局部修復補強對舊砼路面進行處治.具體處治方法如下.
3. 1 接縫處理
1)對于接縫寬度被挖開或?qū)挾容^大(大于2. 5cm)的脹縫和縮縫,沿縫長度按2. 5∶1的長寬比范圍內(nèi)把舊砼板挖除,若板沿接縫已破壞,則必須把所有破壞部分的板挖除,然后用C30砼回填至原路面標高,整平;若開挖面板后,基層潮濕有積水現(xiàn)象,則必須把所有潮濕軟土挖除,然后用水泥穩(wěn)定碎石(5% ~6%水泥)回填到基層標高,再用C30回填到舊路面標高,并振搗密度,如圖7.
2)對于寬度較小(≤2. 5 cm),兩側(cè)板塊完好的接縫,先把縫內(nèi)的填縫料和雜物清除,用切縫機不帶水沿縫壁來回清理兩次,然后用空氣壓縮機壓縮空氣清除縫內(nèi)雜物,清理完畢后,用瀝青膏漿填縫.
3. 2 板角破壞處理
在板中僅有板角破壞,其余部分完整時,挖除斷裂板角,然后用C30砼回填至原舊路面高度并振搗密實(如圖8);若破壞的板角處有錯臺和積水現(xiàn)象,在挖除砼板角后還必須把濕軟的基層和土基清理干凈,然后用水泥穩(wěn)定碎石(5% ~6%水泥)回填至原基層頂面高度,然后再用C30砼回填至原舊路面高度(如圖9).
3. 3 網(wǎng)裂處理
①若損壞斷裂面積大于整塊板面積的50%;②一塊板中損壞部分小于50%但有3個以上角出現(xiàn)較嚴重損壞時;③當一塊板被裂縫分成4塊以上.當出現(xiàn)3種情況中的一種破壞情況時,整塊板應挖除,重新用C30砼澆筑回填至原舊路面高度.若網(wǎng)裂部分板塊有積水或基層潮濕,則必須在挖除面板后,把所有潮濕軟弱的基層和土基挖除,用水泥穩(wěn)定碎石(5%~6%水泥)回填至原基層頂面標高,然后再用C30砼澆筑回填至原舊路面高度.
3. 4 錯臺處理
相鄰兩塊板出現(xiàn)明顯錯臺時,把下沉的板塊清除,然后用C30砼回填,至與相鄰板塊齊平.若有積水或基層潮濕,則必須在挖除面板后,把所有潮濕軟弱的基層和土基挖除,然后用水泥穩(wěn)定碎石(5% ~6%水泥)回填至原基層頂面標高,然后再用C30砼澆筑回填至原舊路面高度.
3. 5 板下脫空處理
對于接縫未破壞,但彎沉較大,彎沉≥20×10-2mm,甚至有泥漿冒出的板塊,說明板下基礎已脫空,對這種板塊應采取板下壓漿封堵處理.壓漿的水泥漿標號40#(參考水灰比0. 38),灌漿壓力控制在0. 8MPa以內(nèi),其施工順序為:鉆孔→堵縫→配漿→吹孔→壓漿→封空→清掃,壓漿時,保證板下密實,并防止板塊抬升.
3. 6 加寬路面的加固補強
對于兩側(cè)各加寬0. 5 m的路面基礎處理時,先開挖至舊路面基層底部高度,若原路面有浸水或土基潮濕,則必須把所有潮濕土體挖出,用水泥穩(wěn)定碎石(5% ~6%水泥)回填至原基層頂面標高,然后用C30砼澆筑至舊路面齊平.
3. 7 舊路面鑿毛
為了加強瀝青面層與砼間的連接,在鋪瀝青面層之前,必須對舊砼路面進行打毛處治,其方法和要求如下:對于新澆筑修補部分的砼表面,在砼澆筑完成后,進行拉毛處理;對于舊砼路面表面,采用人工鑿毛或機具鑿毛,間距10 cm左右,鑿毛點呈花形分布.
4 施工程序與玻璃纖維格柵施工及要求
4. 1 施工程序
(1)路緣石和雨水井標高的調(diào)整; (2)舊砼路面修復補強,表面鑿毛; (3)灑粘層油; (4)鋪瀝青砂;(5)鋪玻璃格柵; (6)灑粘層油; (7)鋪瀝青砼面層.
4. 2 璃纖維格柵施工與要求
玻璃纖維格柵質(zhì)量要求如表1.
1)張拉:鋪設玻璃格柵時,應先用水泥釘或膨脹螺絲或射釘將其一端固定,然后用機械或人力拉緊,張拉伸長率1. 0%~1. 5%,然后用水泥釘或膨脹螺絲固定另一端.
2)搭接:相鄰兩幅格柵橫向搭接寬度為8~10cm,并根據(jù)攤鋪方向,將后一端壓在前一端之下,搭接處用鉛絲綁扎固定,固定間距不大于1. 5 m.縱向攤鋪時,縱向接頭處搭接寬度5~8 cm,并在搭接處用水泥釘固定.
3)鋪設的玻璃纖維格柵不得有鼓脹、松弛、卷曲現(xiàn)象,灑油車和其它施工車輛不得在格柵表面掉頭轉(zhuǎn)向
5 結(jié) 論
舊砼路面的處治和防裂是舊水泥路面加鋪補強的關(guān)鍵,而所采取的處治和防裂措施又因路面的破損狀況和破損原因而異.采用上述舊路面處治和防裂措施后加鋪的瀝青面層經(jīng)兩年的應用,除當時未作處治的局部有反射裂縫外,尚未發(fā)現(xiàn)有反射裂縫,說明本次加鋪采取的舊砼路面處治方法和防裂措施是可靠的,達到了預期的效果.
