旧水泥混凝土路面加铺层设计

肖庭峰

（深圳市市政设计研究院有限公司）

水泥混凝土路面是我国的主要路面形式之一,由于近年来国民经济持续高速发展,道路交通量也相应迅猛增长,很多20世纪90年代初期修建的水泥混凝土道路已经不堪重负,提前进入了大修期。采取何种修复措施来恢复或提高旧水泥混路面的使用性能成为押在广大道路工作者面前的一道重大课题。

1 路面损坏状况调查及评定

旧水泥混凝土路面补强设计是在对现有路面结构性能做出准确评价的基础上进行的,因此需通过资料收集与分析、目测调查,实测调查等手段对路面损坏状况进行调查研究评价,对路面的结构状况和承载能力进行试验测定和评定。

1.1 资料收集与分析

湖里大道西起港中道,东至疏港路。

1.2 调查内容

为获取较详细的分析资料,对现有水泥混凝土路面,就设计、施工、养护及使用状况从以下几个方面进行全面的调查：路面结构；路面破损状况；排水状况；施工资料；养护资料；交通状况。

1.3 调查方法

不同时期修建的水泥混凝土路面,其设计指标、施工工艺及施工控制技术各异,使用过程中受到自然、行车等影响及破坏情况也不尽相同。因此在按上述调查内容进行全面调查前,必须将现有混凝土路面划分为若干不同的段落,以便通过调查,分析不同损坏原因,采取相应的养护对策。

1.4 试验测定和评定

旧水泥混凝土路面试验测定主要采用弯沉测定。弯沉可以采用落锤弯沉仪进行测定,也可以采用汽车轮载和贝无曼梁进行测定,它是一项无破损试验,对路面结构损害小,对交通的干扰少,测点数量多,因此被广泛应用于路面结构性能的评定。

2 水泥混凝土路面的维修技术

2.1 裂缝处治技术

灌缝材料有环氧树脂类、聚氨脂与改性聚氨脂类、烯类及沥青橡胶类。环氧树脂缝材料有耐热、活性高、内聚力高、粘附力强,收缩率较低等优点,但它本身延伸率低,脆性大,因此需对环氧树脂进行改性,加入低分子液体改性剂、增柔剂、增韧剂等。常用的改性环氧树脂类材料有聚硫改性环氧灌缝材料,双组分快速固化灌缝材料。

2.2 错台处治技术

对出现错台的板块,先采用压浆调整,恢复平顺,调整后仍有高差,且错台量小于10mm,可用建筑磨平机打磨掉高出的部分或人工凿除高出部分,凿除（打磨）宽度一般为10～30 cm。错台量大于10mm的,在低的一侧用沥青砂或细粒式沥青碎石衬平,衬补长度按高差的1％～2％,也可用聚合物水泥砂浆薄层修补,修补前应用钢丝刷将原路面清理干净。

2.3 非结构性病害处治技术

大面积麻面、露骨、平整度差等结构性病害,常采用沥青混凝土罩面处理,处理厚度应大于2.5,施工前应满足《沥青路面施工技术规范》要求,罩面前要对破碎板及整个路面进行修补和压浆处理。

2.4 脱空板处治技术

路面使用期间出现的裂缝、破碎板几乎都与板底脱空有关：即使一些当时看来既没有破碎又没有裂缝的板块,其板底仍可能存大脱空,这种病害较隐蔽,但其危害性却非常之大。在路面修复中,若脱空板若不处理,即使加铺层达到20 cm以上,也无法防止反射裂缝的出现。

3 旧水泥混凝土中面的修复设计

3.1 接缝处理

用清缝机清除接缝内杂物,选用性能良好的改性橡胶沥青机械嵌缝。

3.2 裂缝的修补

对较小的裂缝应及时将缝隙内的尘土清除干净,再灌沥青砂或沥青玛蹄脂,或用环氧树脂胶结对较大的裂缝,应先将松动部分凿掉并清除干净后,在干燥情况下用液体沥青涂刷缝壁,再填入沥青砂捣实,烫平,并以细砂覆盖。

3.3 错台的处理

错台不大于5mm的可不予处理,错台大于5mm的板块,将错台高出的一侧的板块边缘30～50 cm范围内,按斜坡凿至与下沉板边缘齐平。

3.4 脱空板的处理

采用灌浆的方式予以补强,灌浆孔位布设应根据水泥混凝土面板尺寸,裂缝状况及灌浆机械等确定,一般为3～5孔。灌浆压力的控制应视水泥混凝土板的损坏及脱空情况具体确定。一般为3～5孔。灌浆压力的控制应视水泥混凝土板的损坏及脱空情况具体确定。

3.5 断裂的修理

对非贯通性断裂,可根据断裂位置把水泥混凝土板凿成深约5～7 cm的长方形槽,刷洗干净后,用水泥砂浆涂抹槽壁和底面,然后以水泥混凝土填补。贯通性断裂,应将凹槽壁凿至贯通整个板厚,并在整个凹槽边缘板厚中央打洞,洞深10 cm,直径3～4 cm,水平间距30～40 cm。每个洞应先将其周围润湿,插入一根直径18～20 mm,长约20 cm的钢筋,然后用最大粒径为5～10 cm的细石混凝土填塞捣实。

3.6 整板修复

在旧水泥混凝土面板的结构损坏较严重,裂缝分布遍及全板,对损坏板进行修复后再采到其他措施已不经济时,应对旧面板进行整板修复。采用移动式电动落锤破路器将该板块击破挖除,检查基层情况,若基层亦存在较多裂缝时还应重做基层,然后再按新建路面结构浇筑新水泥混凝土板。

4 最小加铺厚度的计算

沥青混凝土加铺层设计没有统一的方法。采用厚加铺层方案时,通常应用经验法（主要方法有弯沉法、补足厚缺额法等）确定厚度。在实际设计中选用了AASHO经验法。

AASHO经验法是补足厚度缺额法中的一种,它不考虑加铺后旧水泥混凝土路面的进一步开裂,计算比较简便,其设计公式为：

hou=A（hd-hef）

hef=Cbj×Cbd×Cbf×Hex

式中：hef为旧水泥混凝土面层折算为同等强度新水泥混凝土表层的换算厚度,cm；hou为所需的沥青混凝土加铺层设计厚度。水泥混凝土厚度缺额的涵数,由下式确定

A=2.223+0.001 53（hd-hef）2

0.060 4（HD-Hef）

5 道路纵断面设计

在完成最小加铺厚度计算后,必须进行道路纵断面设计,以确定不同路段沥青混凝土的具体加铺厚度。道路纵断面设计原则如下：

（1）满足路面排水要求。

（2）与周边建筑物、堆场、铁路、相交道路顺接。

（3）在保证现状道路最小补强厚度的基础上尽量与现状道路面高程吻合,尽可能利用现有道路,减少加铺厚度以降低工程造价。

6 沥青混凝土加铺层结构设计

设计人员必须依据沥青混凝土加铺层厚度的不同分别确定不同的加铺层结构,具体如下：

（1）加铺厚度13～14 cm,采用如下路面结构；4 cm厚SMA13（5％SBS改性沥青混凝）土+9～10 cm厚SC-16C（7％PE改性AH-70）沥青混凝土+土工布+粘层沥青+原水混凝土路面结构。

（2）加铺厚度15～19 cm,采用如下路面结构；4 cm厚SMA13（5％SBS改性沥青混凝土）+5 cm厚AC-16C（7％PE改性AH-70）沥青混凝土+5-10 cm厚AC（AH-70沥青混凝土+土工布+粘层沥青+原水泥混凝土路面结构。）

（3）加铺厚度20～27 cm,采用如下咱面结构：4 cm厚SMA13（5％SBS改性沥青混凝土）+5 cm厚AC-16C（AH-70）沥青混凝土+4-11 cm沥青碎石+土工布+粘层沥青+原水泥混凝土路面结构。

（4）加铺厚度≥28 cm,采用如下路面结构；4 cm厚SMA 13（5％SBS改性沥青混凝土）+5 cm厚AC-16C（AH-70）沥青混凝土+透油层+12-25 cm厚5％水泥稳定碎石+修复后的旧水泥混凝土路面结构。

7 加铺沥青层修复施工技术

（1）处理破碎板：将原路面严得破碎板、严重裂缝、板角断裂等破碎板块挖除,用早强混凝土或早强钢筋混凝土进行修补至与原路面齐平,原路涵洞盖板铺装层出现破碎的也应一并处理。

（2）稳定原路面板：对卿泥、脱空的混凝土面板及轻微、中等裂缝的面板进行板底压浆处理,使混凝土面板处于稳定状态。对使用时间较长,原路面基层为石灰土等水稳定性不良结构的路段,为保险起见,可对全部原有的混凝土面板进行压浆处理。

（3）提高原路面防水能力：对所有缩缝、纵缝、裂缝清缝后,用填缝料灌缝。然后在原混凝土路面上加铺土工布隔离层或加铺1.5～2.5 cm沥青混和料隔离层,不做隔离层的应洒布粘层油,以减少路表下渗井提高加铺层与原路面的结合能力。

（4）加铺沥青层：在隔离层（粘层）上加铺沥青混凝土面层一般应分为二层,下面层较厚（一般4～8 cm）采用热稳定性较好的开级配粗粒式或中粒式沥青碎石或沥青混凝土,上面层较薄（一般厚2～9 cm）,采用防水性能较好的密级配细粒或中粒式沥青混凝土。原水泥混凝土路面横坡较小时,通过沥青面层调整路面横坡不小于1.596。桥面部分可仅加铺上面层,桥头两端50m内的下面层应进行调坡。面层原材料技术要求、配合比设计、拌和、摊铺等与常规沥青路面施工相同。只在碾压时,选择压实机具呈吨位应考虑沥青层的厚度。防止过振引起沥青混合料二次细粒化。

8 结束语

旧水泥混凝土路面补强设计应紧紧抓住“损坏调查与评定——路面修复——路面加铺”这一主线,才能有的放矢,把旧水泥混凝土路面补强设计工作做好。

[1]姚祖康.水泥混凝土路面设计[M].安徽科学技术出版社,1999.

[2]余荣庄等.市政工程质量通病及防治[M].北京：中国建筑出版社,1998.