基于旧沥青路面改造碾压混凝土基层应用分析

郑玉佩

佛山市公路勘察规划设计所有限公司 广东 佛山 528000

1 应用背景

现阶段国省道干线及地方公路沥青路面使用年限[1]日渐增长，甚至接近沥青路面使用寿命，随着交通荷载等级[2]日益增大，部分公路沥青路面出现结构强度偏低现象，路面结构性破损的病害频发，寻常的沥青路面病害修复方式已经难以经济、合理、可行地解决大面积路面病害修复和路面结构补强等问题。

目前，公路路面养护常用的基层补强方式有水泥混凝土基层补强、碾压混凝土基层补强和水泥稳定粒料基层补强等三种方式，由于三种基层补强方式的整体性、结构承载力、施工工艺和造价存在较大的差异，如何根据工程实际需要，选择出经济上比较合理、技术上可行的基层补强方式尤为重要。

与水泥混凝土相比，碾压混凝土是干硬性贫水泥混凝土，结构强度和承载力不低于水泥混凝土，可进行流水化大面积施工，造价较低；与水泥稳定粒料基层相比，碾压混凝土基层作为路面结构主要承重层，整体性更好、结构承载力更高，补强效果更好，一般而言造价稍高。

因此，旧沥青路面改造补强中较多的采用全断面加铺碾压混凝土基层的补强方式，经济上比较合理、技术上可行，能较好地解决路面病害修复及路面结构强度补强的问题。

2 应用设计方案

根据现状公路概况，如沥青路面病害情况、路面结构强度薄弱情况和交通量分析，旧沥青路面改造补强应从路面病害修复和路面结构补强等两方面进行。

2.1 路面病害修复

旧沥青路面加铺补强结构前，应彻底处理路面病害[3]。只有彻底处理旧路面病害，才能保证加铺路面补强结构，能改造路面在满足现状交通荷载等级的前提下良好的运营。

1）铣刨重铺：一般龟裂和坑槽病害宜采用铣刨重铺方式，彻底处理破损的沥青面层；车辙病害宜采用铣刨重铺方式，处理至沥青中面层或下面层。重铺的面层结构按现状结构层恢复。

2）封缝处理：裂缝宽度3mm以内，宜采用清灌缝的方法；裂缝宽度大于3mm宜采用裂缝两侧压浆、清灌缝及贴抗裂贴的处理方式。严重裂缝一般是由基层的刚性开裂或者结构强度不足基层底部局部松散向上引起的结构层开裂，采用压浆的方式，能有效的填充基层底面局部松散部位，结合清灌缝和贴抗裂贴使用，按照以往的工程经验，处理效果比较理想。

3）挖补措施：对严重龟裂、翻浆等基层结构破损病害，宜采用挖补方式处理破损基层结构。

2.2 路面结构补强——碾压混凝土基层应用

旧沥青路面结构强度满足原设计规范和原设计交通荷载等级要求，结构强度普遍较高，但随着交通荷载等级增大，部分公路沥青路面仍出现结构层偏弱现象。

沥青路面补强结构设计应满足现行《公路沥青路面设计规范》相关要求，结合旧路面结构薄弱程度，计算并预测现阶段和未来交通量及其等级[4]，进行路面结构补强方案设计。

总体设计步骤：收集现状沥青路面的结构层资料和现状交通量数据，结合现行《公路沥青路面设计规范》，通过计算确定结构层的薄弱程度和交通荷载等级，以确定加铺结构沥青面层和基层层数，完善路面结构补强方案。

根据计算现状公路的交通荷载等级、路面结构薄弱程度，旧沥青路面碾压混凝土基层补强方案[5]可参照表1执行：

表1 推荐的旧沥青路面结构补强方案

注：方案一面层数选取：重交通荷载等级国省道干线不少于3层，中交通荷载等级国省道干线不少于2层，县乡道不少于2层；方案一碾压混凝土基层28d弯拉强度选取：国省道干线不小于4.0MPa，县乡道不小于3.0MPa。

2.3 碾压混凝土基层应用要点[6]

1）碾压混凝土基层强度确定：采用28d弯拉强度作为碾压混凝土基层试验配合比设计指标，考虑到施工控制的方便性和及时性，采用7d抗压强度作为施工过程质量检验控制指标，28d弯拉强度用于工程验收评定；碾压混凝土弯拉强度、抗压强度试件按压实度97%成型，误差应在1%以内。

2）碾压混凝土改进VC值按规范要求进行控制，搅拌机出口改进VC值宜5-10s，碾压时改进VC值宜控制在20-30s。碾压混凝土基层的水泥用量为220-260kg/m3，最小水泥用量不小于200kg/m3。

3）不掺用粉煤灰时，为防止碾压混凝土基层开裂，宜使用强度等级较低的水泥，如普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。水泥的初凝时间4h以上，终凝时间6h以上且不超过10h，快硬水泥、早强水泥以及已受潮的水泥不得使用。

4）粗集料公称最大粒径不应超过31.5mm，对所采用的碎石应预先筛分成3个不同粒级，配合使用；细集料应采用河砂，河沙应采用中砂，河砂的比例为15%-30%。

5）配合比设计：碾压混凝土基层采用正交试验进行配合比设计，在保证设计弯拉强度的基础上严格控制水泥剂量及水灰比，确保改进VC值满足设计要求，保证满足工作性及施工和易性的要求，采用最大理论湿密度进行控制。配合比重量允许误差不大于：水泥±1%，粗、细集料±3%，水±1%。

6）碾压混凝土拌和应采用间歇强制式搅拌机，最短纯拌和时间应比普通混凝土延长15-20s，全部原材料到齐后最短纯拌和时问不宜短于45s。根据实际施工条件的需要，适当选用外加剂，以保证路面碾压混凝土的和易性。

7）碾压混凝土拌合物的摊铺是非常关键的工序，也是碾压混凝土施工难度最大的工序，摊铺工序控制的重点是预压实度和平整度的控制。碾压混凝土未凝固前不同于普通混凝土，凝固后与常规混凝土的性能很相近，摊铺机不能选用水泥混凝土摊铺机，应选用带有强力熨平板的高密度沥青混凝土摊铺机，摊铺机应具有均衡供料系统和自动找平装置。

8）碾压混凝土基层摊铺宽度一般5-6m，最大不应超过8m。摊铺机的摊铺速度一般控制在0.6m/min-1.0m/min范围，摊铺作业应均匀、连续，摊铺过程中不得随意变换速度或停顿。

9）碾压混凝土路面的碾压按初压、复压和终压三个阶段进行作业，初压、复压和终压作业应密切衔接配合、一气呵成；中间不应停顿、等候和拖延，不得互相干扰。压实后表面应及时覆盖，并洒水养生。

碾压混凝土路面的初压和复压宜选自重10-12t，振动频率40HZ以上，双轴变速振动，碾压轮直径和宽度较大的振动压路机。终压宜选15-25t气压式轮胎压路机，同时还需配备1-2t(1台)小型振动压路机，用于边缘压实。初压速度为1-2km/h，复压速度2-3km/h为，终压速度2.5-3.5km/h为宜。碾压长度一般以30-40m为宜。

10）养生是碾压混凝土强度形成的必要工序，碾压混凝土水分少，如果不能及时很好的进行养生，将会造成水分损失，严重影响碾压混凝土的强度发展。碾压混凝土成型后立即进行养生，养生采用洒水加覆盖塑料薄膜的方式进行，为保证碾压混凝土有充足的水分水化，特别重视前3d的养生效果，每天中午气温较高时定时向薄膜内补灌水分。养生期不得少于7d，养生期间完全封闭交通。

11）48小时内，当碾压混凝土基层达到设计强度的25%-30%时锯缝。当昼夜平均气温在15-25℃时，20 小时左右即可锯缝。收缩缝间距一般不大于20m，缝深控制不宜小于板体厚的1/4，缝宽控制为3-5mm。

3 应用成果

3.1 应用成果（一）：国道G359线南海区简村至高明大桥段路面改造工程

国道G359线南海区简村至高明大桥段路面破损严重，现状沥青路面使用年限接近15年，老化现象普遍，同时出现较严重的路面病害，包括：龟裂，纵、横向裂缝，坑槽，翻浆，车辙等病害。该路段病害情况严重，破损率较高，路面损坏状况（PCI）为中（72.9）；经分析该路段交通荷载等级为重交通等级，验算可知现状路面结构强度偏弱；若采用常规沥青路面病害修复方式处理病害后罩面沥青面层，路面结构强度仍不满足现行《公路沥青路面设计规范》和重交通等级的要求，因此需要采用经济上合理、技术上可行的基层补强方式。

根据现状公路交通荷载等级、路面结构薄弱程度，路面结构补强方案见表2：

表2 路面结构补强方案

3.2 应用成果（二）：国道G324线佛山顺德南海K576+023-K582+585段灾毁恢复重建工程

国道G324线佛山顺德南海K576+023-K582+585段路面破损严重，现状沥青路面使用年限接近15年，大部分出现了老化现象，部分路段出现龟裂，纵、横向裂缝，坑槽，翻浆，车辙等病害。该路段病害情况严重，破损率高，路面损坏状况（PCI）为中（70.3）；经分析该路段交通荷载等级为重交通等级，验算可知现状路面结构强度偏弱；若采用常规沥青路面病害修复方式处理病害后罩面沥青面层，路面结构强度仍不满足现行《公路沥青路面设计规范》和重交通等级的要求，因此需要采用经济上合理、技术上可行的基层补强方式。

根据现状公路交通荷载等级、路面结构薄弱程度，路面结构补强方案见表3：

表3 路面结构补强方案

3.3 应用效果分析

《国道G359线南海区简村至高明大桥段路面改造工程》、《国道G324线佛山顺德南海K576+023-K582+585段灾毁恢复重建工程》按相应的路面结构补强方案设计施工，运营至今3年，通过对交工验收、竣工验收和运营期间路面状况和交通量的调查和监测数据分析，改造后的路面运营状况较好，未发现路面结构出现强度不足引起的病害，改造所采用的路面补强结构方案满足现行《公路沥青路面设计规范》和现阶段交通荷载等级的需求，采用加铺碾压混凝土基层补强路面结构的方式技术上可行、经济上合理。

由于佛山地区碾压混凝土基层应用少，工程经验积累不足，碾压混凝土配套的拌合站、拌和设备、摊铺机和碾压机械等控制严格。施工初始阶段，局部出现拌和、施工摊铺方面施工工艺控制不良的现象，经过及时调整、纠正，较好的解决了以上施工问题，为后续碾压混凝土基层施工积累了宝贵经验。

4 结语

随着现状公路沥青路面使用年限增长，交通荷载等级逐渐增大，部分公路沥青路面出现结构强度偏低现象，路面结构性破损的病害频发。旧沥青路面结构补强及病害整治是当下及未来沥青路面改造的趋势，如何确定旧沥青路面结构补强方案是改造的首要任务；而碾压混凝土基层作为旧沥青路面的补强结构层，在经济上比较合理、技术上可行，施工工艺和强度上能满足当下旧沥青路面改造的需求。

现阶段碾压混凝土基层在旧沥青路面结构补强或者改扩建中应用较少，工程经验积累不足，然而碾压混凝土基层相比较水泥混凝土基层和水泥稳定粒料基层优势明显，在保证经济合理的前提下尽可能大的满足路面结构强度需求，是比较经济可行的基层方案选择，应加大碾压混凝土基层在沥青路面上的应用。