舊水泥混凝土路面加鋪瀝青罩的病害處理

郭海濤

(江蘇省交通規劃設計院股份有限公司,福建 廈門 361000)

一、現狀路概況及水泥路面使用性能評價

1現狀路概況

通過現場走訪調查得知，該路段通車已有十余年，2005年前交通量較大，后修建了東部快速干線，分流了一部分車輛，緩解了公路的交通壓力，但轉移的車輛大多為過路貨車及長途汽車，沿線村鎮車輛仍以公路為主要進出通道。現鎮區內路段已拓寬至六車道。路面基本為水泥混凝土面層，通車十多年后，水泥路面破損較嚴重，路況較差。

公路路面結構層主要分三種類型，原路面結構層如下所示：

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K0+000～K4+000段路面結構 K7+700～K27+200段路面結構

2水泥路面破損狀況評定

路面破損狀況評定按照《公路水泥混凝土路面養護技術規范》（JTJ073.1-2001）中規定，舊水泥混凝土路面破損狀況采用路面狀況指數（PCI）和斷板率（DBL）兩個指標進行評定。

本項目調查采用斷板率（DBL）和路面狀況指數（PCI）兩個指標分別評價各路段路面損壞狀況，以最不利評價結果作為該路段的路面破損狀況評價等級。

路面破損狀況分為五個等級，各個等級的路面狀況指數和斷板率的評價標準按表1進行。

表1 路面破損狀況等級評定標準

3舊水泥砼面板彎沉檢測與評價

按照《公路水泥混凝土路面設計規范》（JTGD40-2002）要求，本次對舊水泥混凝土路面板的傳荷能力和承載能力調查采用DYnatest8000型落錘式彎沉儀（FWD，FallingWeightDeflectometer）。

二、舊水泥路面病害處理方案

水泥混凝土路面病害類型主要有四類15種，分別是水泥混凝土面層斷裂類(包括縱向裂縫、橫斜向裂縫、角隅，交叉裂縫或斷裂板)；水泥混凝土面層豎向位移類(沉陷、脹起)；水泥混凝土面層接縫類(包括填料破壞、縱縫張開、唧泥脫空、錯臺、接縫碎裂、拱起)；水泥混凝土面層表面類(包括磨損和露骨、紋網裂和起皮、活性集料引起得網裂、坑洞)，每種類型又按破壞程度分為輕微、中等、嚴重三個等級。結合該段水泥混凝土路面現狀調查，提出對主要的八種病害類型要進行處理，各種類型病害具體處理方法如下：

2.1 面層斷裂類

2.1.1裂縫處理方案

當混凝土面板上僅出現一至二條縱向、橫向或斜向裂縫，路基與基層情況良好的路段，可采用灌漿技術處理。

水泥混凝土路面裂縫形式多樣，處治時應根據裂縫的具體情況采用相應的技術措施。

A.寬度在3mm以下的非擴展性裂縫，用低粘性瀝青材料灌注，如為擴展性裂縫，則沿裂縫鑿槽，注入灌縫材料。

B.對于局部性裂縫，且裂縫寬度大于3mm時，可用低粘性瀝青與細砂攪拌均勻后直接灌注。

C.對于貫穿全厚的裂縫，則應采用條帶罩面法進行處治，具體做法如下：

①順裂縫兩側各15cm，鋸兩條深7cm的橫縫。

②兩鋸縫內側鑿除7cm。

③沿裂縫兩側20cm，每隔50cm鉆直徑為1cm，深為7cm的鈀釘孔。

④吹刷干凈后，均勻涂刷水泥漿。

⑤將鈀釘孔填滿沙漿后，把去污銹后的鈀釘插入孔內安裝。

⑥澆筑快硬混凝土，及時振搗密實，并抹平。

2.1.2換板方案

當路面板被裂縫分割成四塊以上，或水泥板的彎沉值大于60（0.01mm）的板應當將該破損板整塊挖除，處治好基層后澆筑新的混凝土板塊。重新澆筑的混凝土強度不小于舊混凝土的強度。板厚與原面板厚度一致。當原路面基層穩定性差、強度不夠時，應將基層徹底挖除，符合最小機械施工長度時，回填水泥穩定級配碎石；否則采用C20貧混凝土回填。板角斷裂等破損采用局部修補方式，即對板角斷裂的部分鑿除成正方形或矩形，在原板壁上加裝傳力桿后，在鑿除位置澆筑混凝土，其具體施工要點如下：

A.板塊破碎、鑿除。先用鑿子在破碎板塊的邊角位置破出臨空面（缺口），用風鉆或鉆子成孔，再打入鋼楔子，將板塊破開，需利用的板塊應基本破為方形，尺寸不大于40×40cm。

B.基底清理。破碎板塊清運后，原路面基層松散、濕軟時，應將其徹底挖除，小范圍的用C20貧混凝土回填，大范圍的用5%的水泥穩定級配碎石材料修補。修補后的基層頂面標高按保證澆筑的面板厚度控制，表面應平整并滿足路拱要求，其相鄰的完好板塊的基層存在問題時，應將路槽掏挖5～10cm寬，并用混凝土進行修補。

C.混凝土拌和與運輸。建議采用早強混凝土修補破碎塊板，其材料配合比應通過試驗確定。投料拌和順序為：石子-水泥-外摻劑-砂-干拌30s-加水-濕拌60s至90s。拌和后混凝土坍落度應不大于1cm，其它指標滿足普通混凝土要求，拌合后的混合料應在30min內運輸至工地使用。

D.混凝土澆筑。澆筑前應在原板保留部分的壁面上均勻涂刷粘結劑，以增強新舊板塊的結合，其鄰板塊壁上應涂刷瀝青或其它隔離劑。混凝土從拌和至澆筑成型、抹面完成時間應不超過1h。

E.接縫設置。橫向縮縫采用假縫，每5m設置一道縮縫，一般應與原路面橫縫對齊，新澆筑的混凝土與舊板塊在縱向的接合處應設成工作縫。橫向兩塊板同時澆筑時應設縱向縮縫。橋涵兩端及原脹縫位置，均應設置脹縫。新換板塊必須設置傳力桿和拉桿。

F.養生。混凝土抹面完成后不遲于1h必須采用適當方法進行養生。養生時間應以新澆筑的混凝土板達到設計強度的80%為準。養生方法及養生時間可參照早強劑型號說明并依試件試驗情況而定。一般溫度、濕度均較適宜情況下，1～2d可開放交通。

G.如果路床軟弱強度不夠，采用級配碎石或水泥穩定碎石進行換填。

2.2 豎向位移類

由于基層或土基強度、剛度不足，造成混凝土板下沉或由于板的膨脹變形造成板塊拱起屬于此病害，拱起的板塊應先按照養護規范要求將其應力釋放，然后采用水泥壓漿穩板方法。面板下沉的采用深層灌漿處治，灌漿孔深度要穿透經過穩定的基層，且鉆入土基的深度不得大于7cm。

2.3 接縫類病害

2.3.1接縫填縫料損壞

原水泥混凝土路面填縫料失效、未填、填法不當或縱縫張開病害的處理辦法：挖除原縫中的失效填料和雜物，用高壓鼓風機吹干凈，然后用瀝青灌縫，要灌實、灌滿。

2.3.2縱向接縫張開

A.縱向接縫開口寬度在15mm以下時采用低粘性瀝青填縫。

B.縱向接縫開口寬度在15mm以上時采用瀝青砂填縫。

2.3.3唧泥和板底脫空

根據《公路瀝青路面設計規范》中改建路面設計FWD檢測脫空建議，本次脫空檢測認為接縫彎沉差大于0.06mm，或接縫處彎沉大于0.20mm即認為該接縫處板角可能存在脫空,施工時以此作為板塊脫空的控制標準。當接縫處平均彎沉大于0.20mm小于0.40mm，則對該路段板進行淺層壓漿。當接縫處平均彎沉大于0.40mm小于0.60mm，則對該路段板進行深層壓漿，加固路床。

當裂縫板塊及破損的板塊沉陷量不大，且其板塊尺寸較大時，板底脫空應進行壓漿處理，充填混凝土板底的脫空部分，使其為混凝土板提供均勻支撐。如果破損后沉陷量較大或板塊尺寸較小時，則不宜采用灌漿處理板底脫空問題，而應當將破碎板全部挖除后重新澆筑新面板。另外，一些看來既沒有破損又沒有裂縫的板塊，其底仍有可能存在脫空，亦應該確定下來，進行壓漿處理，嚴重的采用破板新建處理。

唧泥病害處理措施與板底脫空處理一致，均采用穩板壓漿方法處理，壓漿處理后應及時灌縫。

2.3.4錯臺

錯臺的處治方法有磨平法和填補法兩種，本項目全部采用磨平法，從錯臺最高點開始磨平至相鄰兩塊板齊平為止，并進行此處填縫料的養護。

2.3.5接縫碎裂

在破碎部位外緣，應切割成規則圖形，其周圍切割面應垂直于板面，底面宜為平面，然后清孔，采用瀝青砂填補。

2.3.6拱起

拱起的板塊應先按照養護規范要求將其應力釋放，然后采用水泥壓漿穩板方法處理。

2.4 表面類

對于表面起皮、漏骨、剝落、麻面的病害，由于病害對整個路面結構承載力和行車舒適性影響很小，可不予以處理。

三、罩面加鋪路面結構方案設計

3.1 防止反射裂縫措施

瀝青混凝土加鋪層設計即設計瀝青加鋪層厚度，厚度由行車荷載和防反射裂縫兩個因素控制。由于水泥混凝土面板本身強度較高，將其做為基層，在其上再加鋪瀝青混凝土這種路面結構，強度一般沒問題，關鍵是防止反射裂縫的產生。防止反射裂縫的措施可通過改善瀝青罩面層性能、設置中間夾層來實現。

本次設計提出了四個防止反射裂縫的方案：①聚酯玻纖布+熱瀝青封層;②橡膠瀝青應力吸收層+玻纖格柵；③高粘度瀝青封層+聚酯長絲單面燒毛土工布；④Strata應力吸收層。

在混凝土板加鋪后，瀝青混合料因其承受荷載、溫度應力最大，又直接暴露在空氣中，所以必須選擇抗車轍、抗裂縫、抗磨耗能力強及穩定、耐久、密水、粗糙抗滑的瀝青混合料類型。其加鋪層厚度的確定，除改善路面結構承載能力和抵抗混凝土板反射裂縫外，還應考慮加鋪層施工難易程度和經濟性等。而反射裂縫的處治是水泥混凝土路面瀝青加鋪設計的關鍵和難點，實踐證明，瀝青加鋪后產生反射裂縫是難以完全避免的，只能在混凝土板病害處治較好的基礎上，采用優質瀝青混合料，并從加鋪層結構設計中采取一定的反裂措施，以減少和延緩反射裂縫的產生。目前，主要的防治措施有：①在瀝青加鋪層上鋸切橫縫；②采用厚加鋪層；③加鋪裂縫緩解層；④設置各種夾層。本工程采用瀝青碎石及聚酯玻纖布+熱瀝青封層作為抗反射裂縫的主要措施。

3.2 加鋪層瀝青混合料類型選擇

3.2.1上面層

目前高速公路瀝青路面抗滑層混合料技術比較成熟的級配類型為AC、SMA、OGFC等類型，還有一種新興的路面材料橡膠瀝青ARAC，結合本工程的特點，提出了AC、SMA、OGFC及AR-AC四種路面結構方案進行比較，決定取舍的依據主要在于投資費用和施工的難易性。SMA、OGFC混合料工程投資相對較高，綜合性能最優，施工備料及攤鋪壓實質量要求最為嚴格；AR-AC效果等同于SMA，價格較SMA便宜，但施工控制難度大，需要專用的機械設備及專業技術人員現場指導，目前國內尚沒有統一的技術標準；AC混合料綜合性能適中，根據地區特點對其級配進行適當改進后基本能夠滿足使用要求，工程投資費用適中，石料備料及施工難度相對較小，積累的工程應用經驗最為豐富，是我國最為傳統的瀝青混合料。從本項目實際需要和綜合各方面工程條件考慮，本項目路面上面層全線擬采用AC-13C改性瀝青混合料。

3.2.2中面層

為了抵抗行車荷載的垂直壓應力在中面層產生較大的壓縮變形，要求中面層應有較高的強度和良好的抗永久變形能力，同時具有良好的抗滲水能力和耐久性。綜合考慮工程投資和施工難易性等因素，本項目中面層全線擬采用AC-20C型改性瀝青混合料，平交口添加0.3%的抗車轍劑。

3.2.3下面層

在荷載作用下受重復拉應力作用下，下面層應具有一定的抗重復疲勞和抵抗疲勞開裂的能力。同時，為了抵抗舊水泥混凝土板接（裂）縫在下面層層底形成應力集中而造成的反射裂縫，須有一定的骨架結構形成足夠的強度和一定的空隙率釋放集中應力、延緩反射裂縫的擴展。綜合考慮，本項目水泥混凝土路面加鋪罩面瀝青下面層擬采用ATB-25瀝青碎石，新建半剛性基層瀝青路面下面層采用AC-25。

表2 路面加鋪方案經濟指標表

3.3 路面結構方案比較

根據舊水泥混凝土路面的驗算結果，加鋪兩層瀝青混凝土就可以滿足設計要求，結合本工程的特點，提出了AC、SMA、OGFC及AR-AC四種路面結構方案進行比較，各方案詳見表2。

本方案以17cm作為瀝青加鋪一般控制厚度，可以滿足今后15年的使用要求,并且有足夠的安全儲備,采用瀝青碎石和聚酯玻纖布作為抗反射裂縫的雙重保障，可有效減緩舊砼板的反射裂縫的產生,該路面結構施工難度小，在國內應用廣泛，有成熟的應用經驗，是比較可靠的加鋪結構。

四、關鍵技術問題措施

4.1 舊水泥砼板處理要求

對舊混凝土面板的各種病害需要進行處理，對原有混凝土板上的板縫，除凈板縫里面的雜物外，應用純瀝青填封。

4.2 表面抗滑技術措施

面層采用具有高含量粗集料、高礦粉、較大瀝青用量、骨架密實結構，有良好的高溫抗車轍、低溫抗開裂、抗滑、密水性及耐久性的改性AC-13C瀝青混合料。

4.3 抗車轍技術措施

根據對加鋪罩面層受力分析，面層3～8cm剪應力最大，且隨著軸載增加，剪應力作用深度增加；表面層以下4～9cm溫度最高；底面層主要作用是抗剪切變形和車轍；所以中面層是最易發生嚴重車轍和剪切變形的層位。中面層選用SBS改性瀝青AC-20C，平交口中面層添加0.3%的抗車轍劑。

4.4 抗反射裂縫技術措施

反射裂縫主要是荷載型和溫度型反射裂縫，由于本路段過境重車、超載車占較多，且舊路面板的橫縫沒有設傳力桿，路面板整體性差，路面傳荷能力差，板縫彎沉差、板邊彎沉大，所以荷載型反射裂縫是主要問題。舊水泥板上灑鋪熱瀝青封層，然后滿鋪聚酯玻纖布。

4.5 減少水損害技術措施

瀝青路面的水損害是瀝青路面破壞的主要問題，應采用如下措施減少水損害：1）加強瀝青封層設計、施工；2）采用摻加劑提高集料與瀝青的粘結性，要求提高到5級；3）改善路面結構內部的排水、防水功能，設置邊部排水設施；4）加強瀝青砼密實度、空隙率的控制要求：

結語

舊水泥混凝土路面加鋪瀝青罩面在全國舊路改造中應用越來越廣泛，但是有些地方改造后的道路出現了不同程度的損壞，該門技術有待于建設工作者認真對待、進一步深入試驗研究。對舊水泥混凝土病害的處理和防止反射裂縫產生的處理，設計、試驗研究、施工應高度重視、精心設計、認真施工，嚴格控制各項技術指標，為我國城市改造、美化環境作出貢獻。

[1]JTJ073.1-2001.公路水泥混凝土路面養護技術規范[S].

[2]JTGD40-2011.公路水泥混凝土路面設計規范[S].

[3]JTGD50-2006.公路瀝青路面設計規范[S].