旧水泥路面上加铺沥青层设计

旧水泥路面上加铺沥青层设计

汪经忠

汪经忠(珠海市交通勘察设计院有限公司广东珠海519000)

摘要：水泥混凝土路面随着使用年限增长交通量增加等原因渐渐产生破坏，需对原有路面进行适当修复和改造，从经济、通行方便、合理的角度考虑，在原有路面上加铺沥青面层是其中一种行之有效的方法。本文结合省道S272线莲洲至井岸段路面大修工程，阐述了旧水泥路面病害的原因及旧路加铺改造方案。

关键词：旧路加铺，旧水泥路面，沥青面层

一、工程概况现状省道S272线莲洲至井岸段路面始建于上世纪八十年代和九十年代，建设初期路面采用水泥砼路面结构，此后个别路段经过维修改造和改建，改建后的路面也均采用水泥砼路面，经过改建后的路面厚度等各指标与建设初期变化不大。现状道路经多年运营，存在多种病害。该段路面的破坏形式有纵横裂缝、破碎板、板角断裂、坑洞、板边损坏、脱空等破坏。其中主要破坏以纵横裂缝、破碎板为主，局部路段断角和板板破碎等病害亦较严重，但多数路段病害类型相对集中，坑洞和填料缺失、错台、麻面等病害均较少。

二、对旧水泥混凝土道路现状调查与评价(1)旧水泥混凝土道路状况评价标准水泥路面破损状况根据《公路技术状况评定标准》（JTGH20-2007）规定，采用路面状况指数（PCI）和断板率（DBL）进行评价，路面状况指数由水泥路面的病害类型、轻重程度和出现的范围或密度计算得出，断板率则由交叉裂缝、角隅断裂、纵横斜向裂缝的破损率计算而得。水泥路面破损状况评价标准见下表：

三、路面病害原因分析(1)交通量很大，特别是重车较多，主车道较超车道病害多；(2)现状道路运营多年，沉降差异累积导致了部分路面纵向不均匀的沉降和水泥混凝土板块的连续纵向裂缝和碎板；(3)横向的裂缝和碎板分布较广，尤其是纵向裂缝是道路不均匀沉降导致路基产生少量侧向推移，致板底沉降不均，产生裂缝，在多年运营过程中，纵向裂缝逐步开展，有的发展成网状或多块状的碎板。

(4)部分水泥混凝土碎板挖出后发现基层并未发生破坏，可能的原因是水泥混凝土板抗疲劳性能不足；(5)水泥混凝土板块的中度和重度网裂是由于土基或基层强度不足以及车辆荷载的重复作用产生的疲劳开裂共同造成的；(6)板角断裂大部分是因为水分沿板间接缝渗入基层，滞留在基层顶面的水分在车辆荷载重复作用下，导致基层冲刷后，板角脱空而断裂；(7)板块脱空主要是由于接缝损坏渗水或基层成形差，水因挤压而掏刷基层和底基层细料，引起基层下沉而板底脱空；四、旧水泥路面处理方案1、既有道路路面病害的处理①纵、横缝病害处理（缝宽大于5mm）水泥混凝土出现纵、横向裂缝，主要原因是板下基层或路基强度不足或沉陷而造成。处理方法：对于有纵、横向裂缝的板块需将板块裂缝切除2米范围，然后重新铺筑砼，并与旧路砼板通过植筋连接。在重新铺筑混凝土前，应对基层进行检查，若基层松散，则挖除基层松散部分（视开挖后的具体情况，进行全部或部分挖除），并进行铺前碾压加固，然后用C15混凝土作基层，再浇筑混凝土。值得注意的是，基底松散部分清理是以保证水泥板砼底整体性和强度的一种措施，施工过程中切忌为挖足基层处理层厚度而开挖过深至基层松散。

②微裂缝（缝宽小于3mm）处理对于路面板的裂缝缝宽较小，且裂缝两侧未发生沉陷等破坏时，则采用热沥青灌缝处理。

③角隅断裂病害处理角隅断裂大部分是因为水份沿板间接缝渗入基层，滞留在基层顶面的水份在车辆荷载重复作用下，导致基层冲刷后，板角脱空而断裂。

角隅断裂处理方法是锯掉断裂边角，面板板边要切齐，接缝面凿毛后，重新铺筑水泥混凝土板。

④破碎板病害处理破碎板指的是板块破碎成3块以上，其破坏原因与纵横向裂缝相似。通常破碎板对行车安全有一定的影响，因此必须将整块板凿除，处治好基层之后，重新浇筑新混凝土。浇筑前应检查基层，破碎松散的全部清除，夯实后再铺C15混凝土基层，然后浇注C40混凝土板。

⑤对于无病害水泥混凝土板块在加铺沥青混凝土面层及在现状水泥砼板上直接加铺水泥砼板前需对现状水泥板进行拉毛处理，拉毛以0.5cm为宜。

⑥对于设计填高小于32cm路段（即直接铺沥青混凝土路面路段）需要对现状水泥砼路面进行清缝和灌缝处理，清缝采用锯缝方式，灌缝可用热沥青或常用灌缝的沥青膏，保证水泥砼板不至雨水下渗。

⑦对新建的维修板块，表面应做成粗糙面，可不用刻槽或拉毛。

在加铺沥青混凝土面层前，应清除旧混凝土面层表面的松散碎屑、油迹以及车辆轮胎擦痕等，保证沥青混凝土路面与水泥砼路面有良好的粘附性。

现状水泥砼路面病害维修时注意对现状路面胀缝和缩缝的钢筋保护，病害维修时应恢复现状路面胀缝、缩缝钢筋。

2、沥青加铺层防反射裂缝措施①增加沥青罩面层厚度国际上通用的结论是需要将沥青面层厚度增加至15cm～25cm。

同济大学基于有限元的方法计算研究表明每增加1cm沥青层厚度，可减少加铺层底面弯沉差5%左右；但是增加到一定厚度，防治反射裂缝的效果不明显，而会将大幅度增加路面造价，也不经济。有关资料表明：5cm厚的加铺层，当年冬季就有部分反射裂缝发生，使用4年后有加铺层全部发生反射裂缝；10cm厚加铺层，使用4年后有95%反射裂缝；15cm厚加铺层，使用4年只有24%的反射裂缝；另一方面可能会受到路面标高的限制，而且夏季高温时沥青混合料高温蠕变易产生车辙，而会削弱由于旧水泥混凝土板作基层而产生的强基薄面的优势，故这一方法有很大的局限性。

②设置应力或应变吸收夹层在旧水泥混凝土路面和加铺层之间设置夹层，可以使沥青层底面应力或应变离开应力集中的接缝或裂缝端部而减低，同时也改变了加铺层结构（包括夹层在内）的抗拉和抗剪能力。其主要类型有橡胶沥青应力吸收夹层（SAMI）、土工织物夹层、土工格栅夹层等三大类，这种结构一般设置于加铺层底部，其目的是减少裂缝尖端的拉应力，起到应力缓解和加筋作用。能消散裂缝或接缝在荷载作用下的应力集中，也缓解来自车辆荷载的应力。同时可解决新建路面半刚性或刚性基层后期产生温缩、干缩裂缝引发路面早期反射裂缝的问题。

采用土工格栅和土工布作为夹层其防反射裂缝机理是土工织物和纤维格栅内应力通常随着降温速率的减少而增大；自身具有较高的抗拉模量，可以消散裂缝尖端的应力集中。另外土工织物和纤维格栅在一定程度上破坏了层间的连续状态，降低了结构的整体性，影响土工织物和格栅防裂作用的发挥。故采用土工织物时，一定要做到铺设平整，粘层油洒布均匀。

③设置裂缝松弛/延缓层在沥青加铺层和旧水泥混凝土路面之间设置一层由开级配沥青碎石混合料或级配碎石组成裂缝缓解层。经试验检测表明，其防裂效果良好。实践效果也是很好的。

④沥青层锯切横缝在罩面层上，对准旧水泥混凝土路面上的横缝位置锯切新横缝，并灌缝，可控制随意裂缝的出现。实践统计，锯缝和灌缝可以减少反射裂缝64%。施工关键在于切缝位置，必须在原有接缝25mm范围内切缝，否则会出现次生反射裂缝，因此对施工工艺要求较高，这种措施在我国几乎没有应用。

五、结束语原水泥路面病害处治的好坏直接影响路面使用效果。如何防止和控制沥青加铺层的反射裂缝是关键。

参考文献：[1]人民交通出版社.《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2011）。

[2]人民交通出版社.《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1—2001）。

[3]人民交通出版社.《公路技术状况评定标准》JTG_H20-2007。

[4]人民交通出版社.《公路养护安全作业规程》JTG_H30-2004。