浅谈溧阳1号公路白改黑改造

吴仲梅

【摘 要】随着交通工程的高速发展，为提高道路行车舒适性，降低交通噪音，近几年白改黑工程已进入大体量的改造中。溧阳1号公路部分线路在原水泥混凝土路面上进行了白改黑的优化。本文结合1号公路工程，理论联系实际，对旧水泥混凝土路面改造技术作了进一步研究，力图找到切实可行的改造措施。

【关键词】水泥混凝土路面;白改黑;优化方案;质量控制

1引言

溧阳1号公路是首批江苏省旅游风景道，全长365公里，连接该市98个行政村、312个自然村、220多个乡村旅游景点、23个美丽乡村和特色田园乡村试点村，对外快速连通周边7个县市。初步构建起“一路一景、一路一特色”的“大旅游”格局，有力助推了全域旅游发展。本人在幸近几年参与了溧阳1号公路建设。

溧阳1号公路建设有一部分线路是在原水泥砼乡道上改造而来的，而且，近年来，我国现有的水泥混凝土路面，有相当一部分已接近或超过设计年限，有的虽未达到设计年限，但由于交通量剧增，汽车轴载日益重型化或设计、施工等方面的原因，而出现路面损坏、使用品质下降的情况。旧砼路面行车舒适性差，车速难以提高的状况是目前急需解决的问题。

2旧水泥混凝土路面状况

因溧阳矿产之源比较丰富，溧阳县乡道路70、80年代均以水泥路较多，因此在近几年老路改造中基本为白改黑改造工程。除矿产资源丰富的区域道路，交通流量较大一些，重载交通相对多一些，路面相对破损严重，其余旧水泥砼路面状况均为优良。

3改造方案

3.1改造方案综述

水泥混凝土路面上的沥青加铺层具有“刚柔相济”的特点，能够大大改善旧路面的使用性能。然而沥青加铺层中可能出现的反射裂缝，往往缩短罩面层的寿命。因此前期主要把关注点放在了为了减少反射裂缝的数量和减缓反射裂缝的发展速度上。

3.2确定加铺层方案

沥青混凝土加铺层的设计厚度由结构强度和防反射裂缝两个因素控制。由于水泥混凝土面板基层强度较高，上面加铺沥青混凝土，结构强度方面一般没问题，关键是如何防止反射裂缝的产生。考虑到较薄的沥青加铺层，对防治反射裂缝无明显效果，实际施工中，尽管对旧水泥板块进行了一些处理，也并不能有效地防治反射裂缝，必须同时采用其它防反措施。本项目从几个方面考虑加铺层的防反措施，即改善沥青罩面层性能、设置中间夹层及增设补强层。

改善加铺层的结构，提高面层的变形能力，是首先考虑的防反措施之一。冬季低温时，由于水泥板的收缩，在板的接缝处对加铺层产生较大拉应力，从而导致面层开裂。这要求加铺层应具有较好的低温抗裂性。SBS改性沥青SMA则是最佳选择。

国内外的一些工程实践表明，玻璃纤维格栅对防治反射裂缝有一定的效果。为了增强加铺层防治反射裂缝的能力，在沥青加铺层底部，铺设了玻璃纤维格栅。

考虑到后期使用，1号公路旅游车辆较多，交通流量急增，因此在水泥路面上增设了18cm水泥稳定碎石补强层，以改善加铺层的应力分布。村庄段、集镇段考虑到原周边坏境配套衔接与排水问题，加铺层方案如下：

4 旧水泥混凝土路面处治

4.1修补措施

众多的改造工程经验、教训表明，旧水泥路面的处治往往影响工程成败的关键，尤其是在传荷能力较差的接缝处，板下脱空影响重大。1号公路改造工程对水泥路面的处治给予了高度重视，对水泥路面的各种破坏情况，采取了相应的修补方法，并采用单点弯沉、接缝两侧的弯沉差作为旧水泥路面修补的控制指标。

对于脱空板处理采用将旧板破碎，运走，清扫基层;用C15混凝土修复松散基层（如有松软的素淤泥块，还应挖坑切槽，直到坚实基层），基层表面要平整，要具有一定的横坡坡度，然后重新浇筑C30混凝土。

對于有贯穿全板的纵、横、斜向裂缝的板块，也按脱空板的方式处理，即：破碎旧板→清运走碎块→清扫基层→处理基层→浇C30混凝土新板→养生→开放临时交通。

对于角隅断裂、接缝碎裂处理办法为：围绕裂缝按一定长和宽用切割机切割成矩形，破碎清除碎块，目测基层，若基层板体性差，则下挖基层，直至板体性好的层面。然后如脱空板方法一样，浇筑新混凝土，与原有道面平齐。

原水泥混凝土板的接缝采用清缝机清缝，选用性能良好的密封材料机械嵌缝。

4.2弯沉指标控制

外多年来对旧水泥混凝土路面加铺改造的经验表明，对于防治反射裂缝的各种措施中，无论是加筋的还是应力消散类的，对于水平向位移有效，而对于竖向位移都收效甚微。本次改造提出以单点弯沉以及接缝两侧板块的弯沉差控制水泥板块的修复。

接缝两侧板块的弯沉差，即在接缝区一侧板块上加载，接缝两侧弯沉的差值取正值。

对于相邻两板弯沉大于等于0.06mm的接缝，在接缝两边各50cm进行全深度切割，清除切割的旧板，目测基层，老基层板体性差，则下挖至板体性好的层面，用C15混凝土修复基层，然后浇筑C30混凝土与原有道面平齐。

单点实测弯沉值，即对板块进行逐板地毯式弯沉测量，逐板把关控制进行修补。考虑到正常地段设有18cm厚的水泥稳定碎石层，其弯沉控制指标（0.01mm）为：

（1）实测弯沉值0≤Lr≤20之间，不予处理;

（2）实测弯沉值20

（3）实测弯沉值Lr>40，按脱空板处理，整板破碎，处理基层，再新浇混凝土板块。

5 改性沥青油毡的应用

在水泥路面修补工作完成，弯沉及弯沉差达到控制指标后，采用APP改性沥青油毡对水泥路面的所有纵横缝进行贴缝处理，油毡贴缝宽度为50cm。

应用改性沥青油毡的目的，是为了能够减少地表水通过旧水泥混凝土板接缝下渗入土基，及减少地下水通过旧水泥混凝土板接缝进入加铺层、浸湿加铺结构层材料、降低无机结合料处治的粒料层强度，从而达到延长加铺层结构使用寿命的目的。同时改性沥青油毡铺设在旧水泥板与加铺层之间，还能起到应力吸收夹层的作用，减小接缝区加铺层中因两侧板块垂直与水平的相对位移而产生的应力，延缓反射裂缝的产生与发展。

6 玻纤格栅的应用

玻璃纤维格栅是一种性能优良的新型土工基材，其主要成份属硅酸盐，是一种理化性能极其稳定的材料。它具有很高的耐热性和优异的耐寒性、强度大、模量高、化学稳定性好、膨胀系数低等特点。国内外的许多研究表明，在沥青路面中使用玻纤格栅，能够起到减少车辙、推迟疲劳裂缝的产生及延缓反射裂缝发展的作用。

本工程在沥青加铺层应用玻璃纤维格栅，主要是利用其高抗拉强度、高弹性模量的特点。

玻璃纤维格栅在沥青加铺层中能起到加筋作用，提高沥青面层的抗拉强度，从而防止或减少裂缝的产生。同时玻璃纤维格栅耐高温稳定性好，摊铺热沥青混凝土时不会产生变形，便于施工。本次选用玻纤格栅为GG2000I型，技术指标见表。为了方便施工采用全幅铺设方式。

7 改性沥青的应用

本次改造工程为了抑制或延缓加铺层反射裂缝的出现，对面层沥青的使用提出了特殊要求，既要有较好的高温稳定性，又要有较好的低温抗裂性，同时考虑到工程经济性，仅在上面层使用改性沥青。改性沥青的种类繁多，大量的试验表明SBS对沥青的高、低温性能均有明显的改善，SBS改性沥青已成为国际上最有前景的改性沥青。

因此本工程选用SBS改性沥青，其中一半采用进口成品改性沥青，一半采用现场加工的SBS改性沥青。

现场加工改性沥青在拌合厂生产，边产边用。研究表明，SBS含量达到3%时，才会对沥青产生明显的改性作用。SBS用量视实际情况和要求而定，一般为3%～ 6%。分别取3%、4%、5%、6%四种SBS含量进行改性试验，结合本工程的特点和改性试验情况，SBS含量选用4.5%。

试验表明，沥青改性后针入度指数PI变大，表明温度敏感性降低;软化点升高、60℃粘度增大，表明高温性能变好;低温延度的显著增大，说明沥青的低温抗裂性能得到改善。试验数据表明现场加工的改性沥青已达到或超过进口的改性沥青性能。

8 SMA的应用

因1号公路有些地处天目湖、社渚矿产比较丰富区域，考虑到加铺层受力状况复杂，既要密实防水，又要具有较好的抗裂、抗滑性能。普通沥青混合料很难同时满足这些要求，因此决定上面层采用SMA结构。SMA用做上面层能减少和延缓病害的产生，延长路面使用寿命。改性沥青则使SMA如虎添翼，各项性能显著提高，对江苏高温、多雨地区尤其适用，是水泥路面沥青加铺层的理想选择。为了进一步增强面层的抗裂性能，适当增大了沥青用量，改性沥青SMA的油石比为6.5%。

9 路面使用现状

路面改造后，使用期间，每季度进行观测一次。各路段通车至今，经过近两年的运营，均完好如初，至今没有反射裂缝出现;各路段路面未出现损坏现象;SMA路面构造深度较大，表现出优良的抗滑性能，行车舒适性极佳。

10 结论

10.1通过对原路况的全面调查和客观评价，对旧水泥混凝土路面出现不同破坏情况，提出了對应的修补措施，并采用弯沉及弯沉差作为旧水泥路面修复水平的控制指标。工后观测表明，旧水泥路面得到了较好的处治，修补措施是可行的、有效的。

10.2通过对加铺层进行了详细的力学分析与评价。1号公路建设以来，各加铺方案历经冬季低温、春季多雨、夏季高温的考验，至今表现良好。

10.3成功地探索了对普通沥青进行现场改性的生产及应用。通过试验研究，确定了基质沥青的标号、改性剂的品种和用量，试验表明现场加工的SBS改性沥青达到了进口改性沥青的品质。

10.4在借鉴国内外经验的基础上，并结合1号公路改造工程的特点，进行了SMA应用研究，成功地将改性沥青SMA与普通沥青SMA应用到改造工程中，解决了一些施工工艺难题。

10.5对旧水泥路面的加铺改造，从调查、评价、方案设计、新材料的应用及施工工艺，提供了一整套方法。并根据研究需要，并对各方案进行了经济分析和定期检测。每段、每板块均收集了大量的数据，为以后的研究提供了宝贵的资料。

本课题结合工程改造实例，依照科研应用于生产、服务于生产的原则，通过以上研究，推进SMA、改性沥青、格栅等新技术、新材料在道路工程中的应用，也为以后旧水泥混凝土路面的加铺改造收集资料、积累数据，逐步完善了旧水泥混凝土路面的改造方案实施。

参考文献：

[1]公路水泥砼路面施工技术规范（JTG F30-2018）

[2]公路工程技术标准（JTG B01-2014）

[3]公路路基施工技术规范（JTG/T 3610-2019）

[4]公路沥青路面设计规范（JTG D50-2017）

[5]公路沥青路面施工设计规范（JTG F40-2004）

（作者单位：溧阳市交通工程咨询监理有限公司）