舊混凝土路面加鋪瀝青層組合設計應用研究

黃飄

摘要 文章以某水泥混凝土路面為例，圍繞在舊混凝土路面加鋪瀝青層組合設計要點展開分析。首先簡要概述了工程概況，而后從舊混凝土路面板處理、面板底脫空處理、面板縫處理、錯臺處理等方面，詳細概述面板補強應用設計研究，并對各層設計要點進行了詳細闡述。經施工后期檢驗可知，各項指標均達到預期效果，希望可為同類工程應用提供技術參考。

關鍵詞 混凝土路面；舊翻新；加鋪瀝青層；組合設計；應用研究

中圖分類號 U418.6文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）14-0066-03

0 引言

舊混凝土路面加鋪瀝青層是一種常見的道路升級改造、病害路面維修補強方法，尤其是城市舊混凝土路面升級改造或大修養護，運用較為普遍。通過對部分嚴重毀損的混凝土路板進行破除修復，整體加鋪瀝青面層，新舊結構和材料構成一體后，可以有效增強和再利用舊混凝土路面結構性能，形成全新補強升級的改造路面。該技術具有利用舊路面殘余強度、延長舊基礎使用年限、充分發揮結構和材料組合功效、改善形成新路用性能、施工操作簡便、工期相對短、對環境交通影響小以及相對節省工程造價等技術和工程應用優勢。案例工程在舊混凝土路面加鋪瀝青層工程中，把握舊混凝土路況狀態，做細舊混凝土路面板補強應用設計研究，加強舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結構組合設計，圓滿完成了工程改造任務。這里結合工程實踐，梳理介紹相關研究、設計以及工程應用效果，以為同類工程借鑒應用提供技術參考。

1 工程概況

1.1 工程簡介

某公路原為水泥混凝土路面，總長3 297 m。機動車道經過拓寬，原雙向四車道擴建為雙向六車道，增設了人行道、非機動車道和機非隔離帶，道路縱坡較大但排水狀態良好，機動車道未發生過積水現象。為了提高道路的使用性能，市政府將該路列為市政重點工程，進行了瀝青面層加鋪改造以及對人行道、非機動車道和兩側的綠化帶實施升級改造。改造后路面紅線寬度50.00 m，具體結構尺寸為機動車道道路橫截面22.50 m+機非隔離帶2×3.00 m+非機動車道2×3.50 m+人行道2×3.00 m+綠化帶2×4.25 m。原道路結構層為水泥混凝土路面24.00 cm+二灰碎石18.00 cm+二灰土18.00 cm。雖然整體道路狀態良好，但局部存在唧泥、錯臺、斷板、角隅斷裂和掉角等病害，影響了其使用性能，使路面上行駛的車輛會產生跳車和噪聲等不適感。

1.2 路況狀態

根據水泥混凝土舊路面的實際情況，進行綜合調查評估。采用設備實驗和人工觀察相結合的方法，組織2個小組，全線逐塊進行調查，并相互核實，確保調查全面。記錄路面板病害形式、具體位置、車道信息及損害程度。調查完成后，制作詳細的病害分布圖，標明車道、樁號、病害程度和形式，根據公路規范的路面功效評測指標DI、CR、SRI、DBL、PSSI、PCI來評估舊混凝土路面狀態，對各車道的路面抗滑性能指數、道路厚度、路面結構強度指數、裂縫率以及鉆芯取樣調查。病害路面如圖1所示[1]。

圖1 病害路面

調查結果表明，舊混凝土路面殘余強度在C30，并根據道路狀況性能情況進行評分。據表1顯示，道路整體狀況良好。經過工程計算，獲得DI=8.99。根據表2的理想點法對路面性能的級別劃分標準，泉新路被評為良，滿足加鋪瀝青的基礎條件。此評估方法在實際道路狀況及調查數據中得到驗證，表明其合理性。因此，只需對部分不合格的板塊施以改造，清理道路接縫，用接縫材料重新充填，即可加鋪瀝青面層[2]。

2 舊混凝土路面板補強應用設計研究

舊混凝土路面上加鋪瀝青面層前，應該補強修復舊路面。更換嚴重斷裂的板塊，虛空板底部分需要注漿充填，并全面清理去除橫縱縫中的泥土、失效填縫料等雜物。清除完成后，應對路面進行清掃并重新灌注縫料，然后進行修補[3]。

2.1 舊混凝土路面板處理

根據表1顯示，路面板的斷板率非常低。為確保新路面質量，針對破碎舊板塊（即裂縫貫穿整塊板、分成2塊或以上的板塊），都將實行破碎更換。對于角隅嚴重斷裂的板塊，在角隅區域給予切割和植筋處理。破損的板塊更換后，采取兩層混凝土加固補強。墊層使用C20混凝土澆筑，面層使用C35混凝土澆筑。在新舊板面的橫縫之間配置傳力桿，在新舊板面的縱縫間設置拉桿，在角隅配置角隅鋼筋[3]。

2.2 舊路面板底脫空處理

到達工程現場后，應對現場路面板塊的彎曲和沉降進行全面檢測。根據板縫兩側的實際彎曲和沉降值，對舊水泥路面板塊進行修復或更換。如果不合格，則需要進行注漿補強或重建。

（1）根據水泥混凝土路面板角單點彎曲和沉降值的大小，判斷板底是否好空，并采取相應的處理措施。

1）單點實測彎沉形變值40≤Lr時，表明水泥混凝土板底存在嚴重脫空情況，需將該板塊破碎重鑄。具體操作可參照表3（0.01 mm）。

2）單點實測彎沉形變值40＞Lr≥20時，需對舊混凝土路板做鉆孔壓漿處理，完成壓漿后進行3 d養護，然后對注漿區域單點檢測彎沉形變。檢測結果滿足40＞Lr≥20時，需重新進行壓漿處理。注漿完成后再進行彎沉形變檢測，直至單點實測彎沉形變Lr＜20且相鄰板塊彎沉形變值差不得超過6。若無法滿足要求，則需要重新澆注處理或進行地基深層壓漿。

3）在單點實際測量彎沉20＞Lr時，不需要對水泥板進行處理。但是如果相鄰板塊的彎沉值差異超過6，就需要進行注漿處理。在進行處理時，如果出現了橫縫或者縱縫啃邊、角隅掉角等現象，需要將啃邊角隅處切割為不低于50 cm的長方形，然后用風鎬將破損部分鑿除，形成垂直平面，并于鑿好的混凝土槽內植筋，然后澆筑混凝土。

（2）針對脫空板的處理方式，我們采用壓縮漿的方法。每塊板上有5個孔，孔邊距離板邊為0.50 m，呈現梅花形分布。壓漿的順序應從較大沉降量的區域開始，按照由大到小、由遠及近的原則，鉆孔應穿透基層至底層。壓漿時，壓力應控制在1.00～3.00 MPa之間，停留時間為3～5 min。若漿液從接縫處或其他注漿孔冒出，則可認為該孔已完成注漿，在堵好孔口后進行養護3 d。隨后，我們將采用貝克曼梁法對板角彎曲情況進行測定，彎曲量一定要低于20（0.01 mm）才合格。若彎曲量高出20（0.01 mm），則需標記該位置，并進行補孔、重新注漿直至單點彎曲量小于20。待所用注漿砂漿強度達到3 MPa時，才可用木塞堵住孔口。

2.3 舊路面板縫處理

在舊路面彎沉符合要求后，才可對板縫進行處理。普通縱縫、橫縫、施工縫、縮縫的深度應為30.00～

40.00 mm，寬度應為3.00～8.00 mm。脹縫深度應為30.00～40.00 mm，寬度應為20.00～25.00 mm。要先將原有縫內的垃圾清理干凈，并確保干燥干凈，然后注灌硅酮或聚氨酯類嵌縫料。

對于存在沉降縫或溫縮縫等不規則裂縫，在測試彎曲和凹陷滿足要求后，需要修復各種裂縫。輕微的裂縫，寬度低于5 mm，可以采用擴縫灌漿的方法，即使用切割機將縫口擴大至縫寬8.00～10.00 mm，縫深不超出板厚的2/3，然后清理得干凈，最后使用灌封機注灌硅酮或聚氨酯嵌縫料來填充裂縫。寬度＞5.00 mm的裂隙，通常是由于強度不足導致的。在路基處理好的前提下，應該先破除板塊，澆筑混凝土路面，并配置相應的傳力桿或拉桿等輔助措施。在新舊混凝土連接處切割并灌注嵌縫材料以加固[4]。

2.4 舊路面板錯臺處理

水泥路板存在明顯的高差即為錯臺，可能因為不均勻沉降、板底拱起或虛空等原因引起。完成板底脫空處理后，需檢測錯臺路板的彎沉是否符合要求。若滿足條件，則可進行磨平處理。否則，根據實際情況破除或注漿混凝土路板，以修復基層，并重新澆注混凝土路板。

3 舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層結構組合設計

在進行瀝青鋪裝時，需要考慮路面反射裂縫和高程控制的要求。重新設計以后，新路橫縱截面保持不變，其結構層順序為玄武巖SBS改性瀝青AC-13厚度4 cm＋黏層瀝青＋中?；炷疗胀r青AC-20厚度6 cm＋黏層瀝青＋應力吸收SBS改性瀝青AC-5層厚度2 cm＋黏層瀝青＋玻纖柵格（用于施工縫、橫縫和縱縫處）＋改性抗裂貼（用于施工縫、橫縫和縱縫處）[5]。

（1）上面層。某市長期使用的AC瀝青混凝土因其結構緊密、均勻，成為人們的首選。玄武巖碎石的強度和硬度都比碳酸鈣碎石要高得多，因此在防治磨損和車轍方面具有優點，并且在某地區的應用效果良好。為了提高瀝青混凝土的承載能力、抗車轍、抗高低溫能力，我們選擇SBS改性瀝青材料。它除了彈性恢復能力強、黏結力強、穩定性好等特點外，還能夠提高混凝土的性能表現。

（2）下面層。下層材料的選擇需要考慮到承受不斷增長的車輛荷載以及防止瀝青混凝土移位變形和減緩反射裂縫的產生，同時也要考慮到成本因素。因此，選擇使用常規瀝青和碎石AC20。

（3）應力吸收層。應力吸收層通常由改性瀝青聚合物、礦物填充料和細骨料構成，與混凝土面板結合良好，表現出以下特點：成型堅實密實，黏結牢固，防水效果良好，膨脹系數接近舊水泥路面板。

（4）玻纖格柵。玻璃纖維格柵是一種優異的合成土工材料，具有延緩反射裂縫、減緩地基沉降的功能。它能夠加固道路結構，顯著提高瀝青鋪裝層的抗拉和剪切能力，從而延緩和減少反射裂縫的產生。在案例工程中使用的玻璃纖維格柵，其經緯方向抗拉強度都在50.00 kN/m。

（5）抗裂貼?？沽奄N又稱防裂貼，其表面以瀝青質基材制成，具有極強的表面黏著力、延展性和韌性。在25 ℃條件下，可自黏于路面；或在播撒黏層瀝青或乳化瀝青后晾干至褐黑色，直接鋪于裂隙處，再以輕型壓路機給予碾壓，即可堅固地附著于舊瀝青層面或混凝土路面上。該抗裂貼具有高強度的抗拉性能，可用于水泥路面裂隙處鋪置。由于其具有極強的延展性，所以可以有效地防止溫度變化和垂直荷載所引發的裂隙反射到面層。鋪貼在混凝土面板接縫處時，抗裂貼下涂層的高分子物質充填混凝土路面縫隙時，其下涂層瀝青胎基可以構成一層有均勻厚度的夾層，從而起到防裂防水的作用。

（6）加鋪層組合。結合地區同類型工程經驗，根據案例路的現狀評測，運用整治反射裂隙措施來解決道路強度衰減問題，同時考慮到工程經濟性、合理性和施工便利性等方面，制定了組合結構方案（詳見表4）[6]。

4 工程檢測驗證

案例路完成施工后，實施了平整度、厚度和彎沉檢測，結果均為優良，至今運行良好，平整無嚴重開裂。唯一的瑕疵在于公交站臺處，因為公交大巴頻繁地碾壓、載荷集中和不均勻，導致在一處公交站臺區域出現了兩道相對較大的反射裂隙。

根據路面鉆芯驗證，路面采用了4 cm厚的玄武巖SBS改性瀝青AC-13、6 cm厚的中?；炷疗胀r青AC-20、2 cm厚的SBS改性瀝青AC-5以及24 cm厚的原混凝土面層，均滿足設計要求。

5 結語

該文對案例舊水泥路面增鋪瀝青面層的設計應用進行了梳理，內容包括：

（1）該改造路面的舊有路況狀態。

（2）結合案例論述加強舊混凝土路面板補強設計研究所重視的幾個主要技術點，包括舊混凝土路面板、板底脫空、板縫、面板錯臺等4個方面的設計研究關注及處理技術要點。新瀝青層加鋪前須對原破碎路板塊、路面裂隙、板底虛空、嚴重錯臺給予更換板塊、注漿填充、必要修復，這是保證新路面質量的重要一步。

（3）介紹了案例所應用的舊面層加鋪瀝青層的結構組合設計處置要點，內容涉及上面層、下面層、應力吸收層、玻纖格柵、抗裂貼、加鋪層組合等關鍵結構層處理及材料應用方式。SBS改性瀝青應力吸收層、抗裂貼、玻璃纖維網格等應用是新路面防范反射開裂的必要技術措施。玄武巖磨耗層具有抗車轍、耐磨耗，抵御路面老化的技術功效。

（4）通過新路面功效檢測結果，驗證了設計和技術應用的合理適用性。

參考文獻

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[3]楊亦丁. 舊水泥混凝土路面加鋪瀝青層的設計分析[J]. 工程技術研究， 2020（13）： 141-142.

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