刘家国
北京首控建设工程有限责任公司 100096
摘 要
随着我国经济的迅速发展,道路交通量、汽车载重量日益增高,早期修建的大量水泥混凝土道路工程因技术等级低、施工设计不合理等因素,路面结构损坏问题越来越严重,若不及时修复此类路面,必将引发剥落、断板、坑槽等严重病害,甚至会危害行车舒适性及安全,为此,必须重视水泥混凝土路面改造施工。
水泥混凝土路面具有高强度、稳定性好、养护费用低等特点，在我国上世纪60年代后得到了广泛的应用。但随着交通量的日益增多，超载重载问题愈加严重，越来越多水泥混凝土路面无法满足发展需求，甚至产生了严重的病害问题，如断板、错台、脱空等。特别是在行车荷载等因素的长期作用下，路面积水持续下渗，大大缩减了路面使用寿命，甚至对行车舒适性造成了严重影响。如何做好水泥混凝土路面改造处治成为了当前亟待解决的难题。现结合工程实例，在对旧水泥混凝土路面进行调查与评价的基础上，采取合理的措施对旧水泥混凝土路面的病害进行了处治，采用骑缝粘贴高强度抗拉防水卷材+自粘玻璃纤维格栅技术，加强了SMA沥青混凝土加铺层的施工质量控制，确保了城市主干道改造工程的施工质量。
关键词：旧水泥混凝土路面；沥青混凝土加铺层；质量控制；特殊路段
绪 论
近年来，随着国家对基础设施建设的不断投入，我国在道路交通事业得到飞速发展，原有的水泥混凝土道路已不能满足交通事业发展的需求。如何在旧水泥混凝土道路基础上改造成沥青混凝土路面，从而提高其路面结构强度、行车安全性和舒适度，已成为现在的道路交通建设方面研究的重点。
1.原水泥混凝土路面评价与沥青混凝土加铺层的施工关键
1.1原水泥混凝土路面的调查与评价
在沥青层加铺之前，应先对旧水泥混凝土路面现有的结构状态和能力进行评估，对旧水泥混凝土路面的评价和交通量是加铺层结构设计的依据。为取得较为详细的资料，对全线的水泥混凝土路面进行调查和路况检测，其主要内容为：
（1）测量。平面中桩测量、中平测量、横断面测量、桥位涵位测量、特殊路段测量；
（2）原路况调查。水泥混凝土板的裂缝、断板率、错台、沉陷和其他路面破坏类型和数量；
（3）资料收集。收集该路段地形、气候、水文资料、历史设计文件，预估设计期间需承担的交通量，以确定改造后的路面结构类型及厚度；
（4）结构能力评价。全路段弯沉检测和钻心取样检测，以了解旧混凝土路面板厚度和板下的脱空状况，确定原路面水泥混凝土板面损坏的原因，为下一步确定相应的处理方案提供依据。
1.2旧水泥混凝土板的处理方案
根据原有水泥混凝土路面的破坏程度调查与评价，针对不同的缺陷、病害，采取相应的处理方案。
原水泥混凝土路面接缝处理：水泥混凝土路面的接缝是加铺层产生反射裂缝的主要原因。为了有效地抑制该类反射裂缝，同时防止路面水渗入到基层，确保基层的强度及稳定性达到设计的标准，需要采取以下几个关键措施：
（1）采用改性沥青材料对原有的旧水泥混凝土路面接缝来进行灌缝，灌缝前要将缝隙清理干净，灌入的沥青材料要使缝隙填充饱满，不得留有空隙；
（2）骑缝粘贴高强度抗拉防水卷材，对旧水泥混凝土路面接缝进一步密封，防止水分的渗入的同时起到一定的抗拉作用，一定程度上能够抑制反射裂缝的产生；
（3）铺设土工格栅，采用高强度自粘玻璃纤维格栅，利用纤维格栅的抗拉伸性能，进一步抑制反射裂缝的产生。对重度破碎板的修补。将重度破碎的板体进行整体更换，把破碎的旧板清理掉之后，必须要把该区域清理干净，然后用C15的混凝土修复松散的基层，基层务必要有相对的横坡坡度，而且要保持基层表面平整，最后用C30混凝土对板重新浇筑。
轻微断板的修补：轻微的断板，可以用裂缝开槽注胶的方法进行修补处理。
脱空板块的处理：脱空板块最好的处理方法就是对板底进行压浆。将水泥浆液由预先钻好的孔洞注入到板下，填充板下空洞部分，使基层更加稳定。
1.3水泥混凝土路面加铺沥青层方案
应力吸收的应用：加铺应力吸收层能减少基层下的水通过板缝进入加铺层，提高加铺层结构的使用耐久性，同时又能减少路面积水通过板缝渗入基层，降低了基础泡水损坏的概率。适当厚度的应力吸收层能很好地分散柔性面层与刚性基层之间的应力，同时还有较强的粘结作用。应力吸收层施工前，必须对旧水泥路面表面的杂物清理干净，应力吸收层摊铺喷洒时应对旧水泥路面覆盖完全且厚度铺设均匀。
改性沥青的应用：改性沥青结构构成空间网络结构，使得沥青的力学性能得到提升，改善其低温稳定性和高温稳定性，从而减少沥青加铺层产生的反射裂缝。与普通沥青混凝土面层相比，采用改性沥青混合料能减少或缓解裂缝，提升了路面结构使用性能。
沥青混合料种类的选择：采用SMA沥青混合料面层在耐久性和安全性上优势明显：SMA沥青混合料比常规混合料的车辙变形减少30%～40%；比常规混合料疲劳寿命长3～5倍；比常规混合料使用寿命长30%～40%；比常规混合料的年使用成本低15%～20%。底层采用OGFC沥青混合料同样在耐久性和安全性有着优势，特别是在南方湿热多雨地区，底层的OGFC结构层能将已经渗入的雨水及时地排除，减少水损害的发生，从而路面积水最小化，减少水雾和溅水，改善高速行车的防滑能力，同时还能降低路面噪声（见图1）。
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图1上为SMA沥青混凝土路面、下为OGFC沥青混凝土路面
1.4沥青混凝土配合比设计
配合比设计阶段特别重要，应严格遵循《公路沥青路面施工技术规范》中关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比设计、生产配合比设计及试验段试拌试铺三个阶段来确定矿料级配及最佳沥青用量。如果矿料的级配材质发生变化时，应重新进行配合比设计。
不少工程在配合比设计阶段没有严格按照以上三个阶段进行，有的项目甚至做完目标配合比后直接施工。某市政道路（324K+000-351K+000段）沥青路面摊铺及其它附属工程施工过程中，由于监督主管部门没有足够多的专业人员，不能对项目施工进行有效的监督引导作用，在集料规格发生变化时，未组织相关人员再次进行沥青混合料配合比的设计。加上施工过程中压实系数没有得到有效控制，导致整个沥青摊铺工程在通车不到一年的时间里，出现了较多车辙、裂缝、大面积的坑槽（见图2），严重浪费社会资源，同时行车安全性大大降低，交通事故频发，最终不得不在通车不到两年的时间内铣刨重新摊铺。
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图2市政道路（324K+000-351K+000段）沥青路面破损坑槽
1.5沥青混合料的生产、运输
试拌试铺结束后，试验段混合料及结构层的各项技术指标经检测结果均应符合技术要求，混合料应基本无离析、石料应无压碎现象，方可做出试铺试验路段的总结报告，在试验段发现问题解决问题并制定最终的施工方案。
沥青混合料的生产：拌和操作人员必须经过相关培训，操作要合理科学，不可全凭经验进行操作。严格控制生产过程中各个环节的温度。注意目测检查混合料的均匀性并以沥青混合料拌和均匀为度。密级配改性沥青混合料和SMA沥青混合料拌制工艺有明显差异（见表1），如果温度太高或太低以及拌制时间不足都将对生产出来的混合料的性能造成影响。
表1密级配改性沥青混合料和SMA沥青混合料拌制工艺参数
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沥青混合料的运输：为减少应装料导致的离析现象发生，装料时，汽车应前后移动使混合料在运料车内均匀分布，为了避免污染环境和保温，混合料上需用厚实的篷布覆盖。
2.加铺层施工工艺
2.1防裂贴及橡胶应力吸收层施工
为预防反射裂缝产生，需在沥青加铺层进行一层防裂贴、两层橡胶应力吸收层铺设。具体如下：
（1）防裂贴施工工艺
施工前，要保证水泥板平整、干净，并将清洁剂涂抹到基层，随后将防裂贴铺设到施工部位，并通过压辊等压平防裂贴。搭接时，可在8~10cm之间控制搭接宽度。
（2）橡胶应力吸收层施工工艺
第一，清理面层。为保证施工质量，需先清理干净面层清洁性，避免在特殊天气下进行施工。
第二，橡胶粉掺量。通过试验确定橡胶粉掺量，需加热沥青混合料，温度需达到175℃~205℃，保证掺量准确。
第三，洒布橡胶沥青。确定橡胶粉量后，可按标准将橡胶沥青洒布到路面位置。
第四，碎石撒铺。待结束橡胶沥青施工之后，需及时撒铺碎石，要求撒铺均匀，无漏洒现象。
第五，碾压施工。本工程采用胶轮压路机施工，共2台，碾压遍数控制在3~4遍。
2.2沥青混合料施工
（1）拌和施工
在堆放及供料过程中，要做好粗细集料分类工作，提前分离好不同料源的集料，并做抽样试验。在整个施工过程中要做好沥青加热温度控制工作。施工应用中，如混合料存有碳化、气泡等情况，则不得用于施工。为此，需做好拌合厂质量控制，避免混合料搅拌不均匀出现花白料、结块等，在整个拌和施工中要保证均匀拌和质量，若不符合施工要求，则不得使用。
（2）摊铺施工
在保证下层施工质量达标的情况即可开始摊铺作业。在整个摊铺施工过程中，要保证面层与粘层施工连续进行，并清理干净下面层，当路面喷洒粘层沥青之后，严禁车辆通行。此外，在混合料摊铺前，需将一层沥青涂抹到侧缘石等结构物上。为避免停机间断情况发生，需尽可能保证投料量与摊铺机的工作能力匹配。针对摊铺厚度、高程等参数同样在施工中
要利用自动找平装置加以严控，最大限度提高工程质量。
（3）压实施工
紧随摊铺机进行碾压施工，按照施工要求，一般需分三个阶段完成施工。初压时，可采用振动压路机进行2~4遍碾压，速度控制在1.5~2.0km/h；复压时则同样可选择振动压路机进行4~5遍碾压，并配合胶轮压路机进行3~4遍施工，速度控制在3~3.5km/h；终压时采用轮胎压路机施工即可，遍数为2~3遍，速度为2.5~3.5km/h。在碾压施工中，严禁转变速度、急转弯。
3.特殊路段特殊处理
沥青路面讲究整体性，一旦局部破损，容易导致破损扩散。特殊路段的沥青路面又是最容易出现破损的区域，所以特殊路段地区的沥青摊铺要做出有别于常规路段的施工方案。
3.1地势坑凹多雨水路段
此类路段的损害多为水损害，汽车经过时，通过轮胎的动态荷载下，进入路面空隙的水不断产生动水压力和真空负压抽吸反复循环作用。水分逐渐渗入沥青与集料的接口，使沥青与集料的粘附性降低并逐渐失去粘结力，沥青膜从集料表面脱离，沥青混合料出现掉粒、松散，继而形成沥青混凝土路面水损害坑槽（见图3）。此类路段在排水设施排水效果不理想时损害更加严重，项目地区又是南方湿热多雨地区，所以该类路段施工时一定要特别注意排水问题。同时施工过程中应提高压其实度，控制该路段的渗水系数，从而减少水损害的发生。
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图3沥青混凝土路面水损害实例及原理示意图
3.2陡坡路段
通过观察（324K+000～351K+000段）沥青路面摊铺及其它附属工程段附近的情况，发现同一段陡坡的左右幅破损情况存在明显差异，车辆上坡一幅的破损情况比下坡一幅破损情况明显（见图4）。由于经过该路段的大货车较多，在上坡过程中大货车爬坡时轮胎与路面的作用力除了竖向的荷载外，还有对路面横向的剪切力。坡度越大、车辆越重，横向剪切力越大，越容易使沥青层产生剥离。针对该类路段破损原因分析，主观因素：结构层的受力方向变化，客观因素：货车超载、车辆换挡顿挫等。该路段的加铺层可改为水泥混凝土加铺层，避免了陡坡路段坑槽破损的发生，提供行车安全性。
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图4陡坡路段上坡一幅车辙坑槽
3.3十字路口
十字路口是交通比较繁忙的地段，而且车辆的加减速都非常大甚至急刹车，对沥青层有横向剪切破坏的作用力。同时，部分车辆出现漏机油情况，机油能对沥青混凝土中的沥青产生溶解作用，使得沥青混凝土表面的沥青与集料的粘附性极度降低，在十字路口停留时集中的在此路段漏机油对该路段的侵害也是非常严重的（见图5）。针对十字路口这些综合因素，在该特殊路段也可用水泥混凝土结构层代替沥青加铺层，这样减少了坑槽的发生，也减少了修修补补的小工程对车辆行驶的限制。
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图5 十字路口沥青混凝土路面破损情况
结 论
旧水泥混凝土路面加铺沥青层的改造还没有完全成熟的方法理论。由于各种条件因素不同，相同的方法有时甚至会得出相反的结论。本文探讨了水泥混凝土路面加铺沥青层工程中的一些问题，并总结以下几点经验：
（1）对原有水泥混凝土路面进行调查、评价，针对不同病害分析其原因后采取相应的处理措施；
（2）基层的缺陷、病害处理一定要因地制宜，特别是对脱空板、沉陷等难处理的病害，要制定适宜的修补方案，并确保处理完成的质量；
（3）结构组合设计和混合料设计应综合考虑各因素，以改善沥青混凝土结构层的温度稳定性和水稳定性，特别考虑南方湿热地区沥青路面的水损害现象；
（4）采用改性沥青洒布碎石应力吸收层和土工格栅能防止表面水渗到混凝土板表面和减少面层的反射裂缝；
（5）在不考虑造价前提下，底层使用OGFC沥青混合料，面层使用改性沥青混凝土或改性沥青SMA效果会更好；
（6）新建道路施工过程中，不论是水泥路还是沥青路都要严格控制路基填料和压实度，如果控制不当，道路修成后容易出现各种病害，而且对后期道路修复、提升都将是一大难题。
参考文献
［1］曹敬初,黄文胜.水泥混凝土路面加铺沥青面层的技术探讨［J］.交通世界(下旬刊),2019,(02).
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［3］胡昌斌.福建水泥混凝土路面加铺沥青关键技术与新进展[Z].福州大学土木工程学院.2018，70-71.
附 录