高等級水泥混凝土路面加鋪工程的組織與管理

張海東

（杭州市路橋有限公司，浙江杭州310011）

0 引言

高等級公路的路面加鋪工程普遍存在質量要求高、施工周期短、交通組織要求高等特點，需要進行詳細的調查、設計和施工等組織和管理技術與方法。同時，隨著環境保護、可持續發展、低碳社會等理念的不斷深化，對高等級公路的加鋪工程提出了更高的要求。

本文以高等級水泥混凝土路面為切入點，詳細分析該類公路路面加鋪瀝青混凝土的加鋪對策、結構設計方法、施工工藝、施工組織與管理等技術，并依托滬青平公路的改擴建工程，對有關技術進行闡述。

1 加鋪層結構設計

1.1 舊水泥路面的性能調查與評價

在高等級公路中，為了采取合理的加鋪方案，并設計合理的加鋪層結構，需要對舊混凝土路面進行詳細的調查和評價，舊路面的調查一般包括：

（1）舊路面結構和材料組成、接縫構造及養護歷史等公路修建和養護技術資料；

（2）舊路面的損壞類型、輕重程度、范圍及修補措施等路面損壞狀況；

（3）舊路面的路表彎沉、接縫傳荷能力、板底脫空狀況、面層厚度和混凝土強度等路面結構強度信息；

（4）舊路已經承受的交通荷載作用及預計的設計使用期內的交通需求；

（5）沿線氣候條件、地下水位，以及路基和路面的排水狀況等；

（6）沿線跨線橋及下穿道路的凈空要求等。

各項內容的調查方法、評價方法和標準，可按照上海市的行業標準《公路路面養護技術規范》（DB31/T 489-2010）中的相關規定執行。其中，舊水泥混凝土路面各項指標的評價標準如表1所列。

表1 路面使用性能各項評價指標的評價等級一覽表

1.2 舊路面加鋪方案

1.2.1 舊路面的加鋪對策

在舊水泥混凝土路面綜合評定的基礎之上，根據加鋪后公路的使用要求，可選擇分離式、結合式或鋼纖維水泥混凝土加鋪及瀝青混凝土加鋪方案，并經技術經濟比較后確定。參照上海市的路面養護規范，路面加鋪對策的選擇可參照以下原則進行：

（1）高速公路及一級公路的PCI為中等及中等以下，或者二級公路的PCI為次等及次等以下時，應采取全路段修復或改建措施，包括板塊翻修、加寬路面、補強、加鋪為瀝青混凝土路面等，可根據具體情況優先采用加鋪瀝青混合料的補強方案；

（2）高速公路及一級公路的RQI為中等及中等以下，或者二級公路的RQI為次等及次等以下時，應采取刻槽、瀝青混合料罩面或加鋪層等措施以改善路面的平整度；

（3）高速公路及一級公路的SRI為中等及中等以下，或者二級公路的SRI為次等及次等以下時，應采取刻槽、罩面等措施提高路表面的抗滑能力。

對上海市的高等級公路而言，若需要實施加鋪工程，為了盡可能地減少加鋪工程對現有交通、生活、生產和環境的影響，宜選擇高性能的瀝青混凝土作為加鋪層材料。

1.2.2 舊路面的利用方案

在高等級水泥混凝土路面的加鋪工程中，如何有效地利用舊混凝土路面，是加鋪工程是否成功的關鍵技術之一。舊混凝土路面的利用應根據其使用性能狀況、加鋪后道路的使用需求和工程建設可持續、低碳化發展理念綜合確定。舊混凝土路面利用方案包括：

（1）路面的損壞狀況和接縫傳荷能力良好，在對舊混凝土板進行相關的技術處理之后，直接在舊混凝土上加鋪瀝青混凝土面層；

（2）如果舊水泥混凝土面層損壞狀況嚴重時，選用打裂壓穩方案或碎石化方案處治舊混凝土路面，然后將處治后的舊路面用做改建路面的基層或底基層；

（3）當舊水泥混凝土路面板塊強度達到石料二級及二級以上標準時，可回收加工作為水泥混凝土再生集料。

1.3 瀝青加鋪層結構設計

在舊水泥混凝土路面之上加鋪瀝青混凝土，根據原路面的評定等級、防止反射裂縫的要求和標高控制等因素，可設單層、雙層或三層瀝青面層，至少有一層采用密級配瀝青混合料，可根據需要設置調平層，在路面邊緣宜設置內部排水系統。

在瀝青加鋪層與原水泥混凝土面板之間宜撒布改性瀝青或鋪筑微表處、同步碎石封層，以加強層間結合，避免層間滑移。

舊水泥混凝土路面存在各類接縫和裂縫，應采取恰當的措施和設計防治反射裂縫的出現。目前可適用于大交通量道路加鋪工程的防反射裂縫的措施主要有：

（1）增加瀝青加鋪層的厚度；

（2）在加鋪層瀝青混合料中摻加纖維及橡膠等改性劑；

（3）在舊混凝土板頂面或加鋪層內設置應力吸收層、聚酯玻纖布或者土工織物夾層；

（4）瀝青加鋪層下層采用大粒徑瀝青碎石。

瀝青加鋪層下舊混凝土板的應力分析，以及瀝青加鋪層厚度的確定，可按照中華人民共和國現行的公路水泥混凝土路面設計規范進行。高速公路和一級公路的最小厚度宜為100 mm，其他等級公路的最小厚度宜為80 mm。舊水泥混凝土路面破碎穩固后作為底基層使用時，基層的厚度應不小于18 cm；舊水泥混凝土路面破碎穩固后作為基層使用，直接鋪筑瀝青混凝土面層時，瀝青混凝土面層的厚度應不小于10 cm。

1.4 加鋪層材料選擇

加鋪層材料包括混合料類型，以及瀝青、集料、填料等原材料。鑒于大交通量條件對路面使用性能的高質量要求，瀝青混凝土的加鋪層材料（多層加鋪時的磨耗層材料）宜選用SMA等高性能瀝青混合料。SMA的最大公稱粒徑應根據加鋪層的厚度按照3倍或4倍粒徑原則確定。瀝青混合料的組成設計應按照現行《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）進行。磨耗層宜采用玄武巖等具有較高抗磨耗性能的集料。瀝青應采用高性能改性瀝青，各性能要符合現行規范的要求。

2 施工組織與管理

2.1 路面加鋪工程的特點

在大交通量公路的路面加鋪工程中，其施工組織一般具有以下特點：

（1）施工工期較短；

（2）施工作業面窄；

（3）交通組織復雜；

（4）質量控制難度高；

（5）各個工序的銜接要求高。

2.2 施工工藝與質量控制

2.2.1 總體原則

為了適應大交通量公路加鋪工程的特點與需求，其施工組織應該遵循對現有交通干擾小、對沿線居民生活干擾少、對沿線企業生產干擾少、對周圍環境影響小、施工工藝快速有序、施工質量高并可控等總體原則。

2.2.2 施工標段劃分

上海市高等級公路的加鋪工程一般分年度有序實施，以縮短施工時間、減少對現有交通的干擾，因此單次加鋪工程的施工長度一般都在××km以內。為了加快施工進度，在滿足各個標段施工作業面需求的情況下，在段內可劃分為1～××標段進行施工。

2.2.3 舊混凝土路面處理

在不同的損壞和結構狀況的舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土時，需要根據實際狀況對舊混凝土路面進行必要的技術處理。

（1）對直接加鋪的舊混凝土路面，應更換破碎板，修補和填封裂縫，壓漿填封板底脫空，磨平錯臺，清除舊混凝土面層表面的松散碎屑、油跡或輪胎擦痕，剔除接縫中失效的填縫料和雜物，并重新封縫，然后在上面加鋪瀝青混凝土面層。

（2）對原有水泥混凝土路面板的防水滲透，宜采用聚脂改性瀝青油氈或聚脂玻纖布，切成50 cm寬的長條，清除水泥混凝土路面板表面雜物后，騎縫覆蓋在接縫及其他裂縫上。

（3）當采用沖擊破碎和振動破碎對舊混凝土路面進行破碎利用時，破碎工藝應符合設計要求。重要路段的舊水泥混凝土路面板塊破碎應經過試驗，確定適當的破碎工藝。舊水泥混凝土路面板塊破碎前，應查明并標出涵洞、地下管線、排水管等的位置；破碎時，在涵洞、地下管線、排水管等位置不得而知進行沖擊破碎。

舊水泥混凝土路面板塊沖擊破碎后的最大塊度應不超過60 cm；振動破碎后的最大塊度應不超過30 cm。破碎后的舊水泥混凝土路面應用振動壓路機（25 t）或重型輪胎（15 t以上，輪胎最小充氣壓力為7 kg/cm2）進行振動碾壓，碾壓速度為2.5 km/h，往返碾壓6次。

（4）若將舊水泥混凝土路面板塊加工作為水泥混凝土再生集料使用時，在舊水泥混凝土路面板現場破碎后的最大塊度應不超過80 cm。

2.2.4 層間結合處理

在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層，為防治反射裂縫，并增加瀝青混凝土面層和舊路面之間的結合力，防止層間滑動，需要設置應力吸收層或封層，并可采取玻璃纖維格柵等措施。

為了縮短施工周期，提高粘結效果，層間結合處理可采用噴灑改性乳化瀝青、改性熱瀝青、稀漿封層、微表處、同步碎石封層等。在同步碎石封層中還可添加纖維以提高封層的抗反射裂縫能力。層間處理宜在舊路面清理后立即進行，并采用瀝青灑布車、稀漿封層機和同步碎石封層機等機械化施工裝備，以提高施工質量和速度。若需要在舊水泥混凝土路面接縫及其他裂縫上鋪設玻璃纖維格柵時，應遵循以下原則：

（1）根據縱橫端面設計，用瀝青混凝土調平舊水泥混凝土路面；

（2）根據裂縫和接縫位置圖，把帶背膠寬120 cm的玻璃纖維格柵居中覆蓋在舊水泥混凝土路面的接縫及裂縫位置上，拉直并固定壓實；

（3）格柵的縱、橫向的搭接長度不小于20 cm。

2.2.5 加鋪層的施工

瀝青混凝土面層的施工宜在封層施工完成后，立即進行。瀝青混凝土加鋪層的施工應采用按照現行《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40)進行，并符合設計的要求。從原材料輸入、混合料拌合、混凝土攤鋪與碾壓等各個環節對施工質量進行控制。由于高等級公路的路面加鋪工程的施工時間短，各個工序的之間的銜接緊，建議采用一些快速測試設備實時跟蹤測試，及時反饋施工效果。若條件許可，可委托第三方專業單位進行施工過程跟蹤與測試。

2.3 交通組織

對大交通量道路進行加鋪，應盡可能地減少對現有交通的影響，包括機動車、非機動車和行人的通行。

高等級公路的加鋪工程，一般不允許中斷交通施工。在施工作業面許可的條件下，盡可能采用保持通車車道數量不變的交通組織方案。在施工現場應設置醒目、足夠的交通標志和標線來引導交通。當施工需要占用、封閉已有車道時應安排在非高峰時段快速實施。如需要在夜間施工，其工序的安排不得影響沿線單位和居民的生產、生活。

若在施工時需要占用非機動車道或人行道，應開辟施工便道供非機動車或行人使用。

3 滬青平公路加鋪工程實例

3.1 工程概況

滬青平公路是318國道中的一段，是上海通往外省市的一條主要干道，對上海市的發展具有重要作用。滬青平公路全線為一級公路，橫斷面為雙向四快兩慢共6車道布置（見圖1）。隨著社會經濟的快速發展，滬青平公路的交通量增長迅速，重型車輛通行比例高。道路經過多年運營，路面出現不同程度的損壞，水泥混凝土板的沉陷或斷裂嚴重，平整度和摩阻性能下降，嚴重影響了車輛行駛的安全和舒適。為了提高公路的使用性能，并進一步擴充公路的通行能力，上海市公路管理部門決定對滬青平公路分期實施加鋪和拓寬工程。其中一期工程于2010年10月建成通車，其范圍為K14+920～K17+670，以及 K19+300～K23+870。

3.2 舊混凝土路面的利用方案

根據舊混凝土路面的調查和評價結果，在滬青平一期工程中采用兩種方案對舊混凝土路面進行利用：

（1）對損壞較嚴重的混凝土板塊翻挖修復，對部分底部有脫空的舊水泥混凝土板實施注漿加固，在加固后的混凝土板作為底基層使用。

圖1 滬青平公路的橫斷面圖（單位：m）

（2）采用共振法破碎舊混凝土板的處治方案，將處治后的舊路面作為加鋪層的基層使用。

3.3 加鋪對策

針對不同的舊路面利用方案，滬青平一期工程采用兩種加鋪對策：

（1）將舊混凝土板處理后作為底基層使用，采用0.8 cm瀝青碎石纖維封層作為結合層，在之上鋪筑9 cm厚的水泥乳化瀝青半柔性高強度基層，再加鋪5 cm厚的AC-20瀝青混凝土（0.4%抗車轍劑）和4 cm厚的SMA-13(SBS改性)。結構示意如圖2所示。

圖2 半柔性基層方案結構示意圖

（2）將舊混凝土板采用共振破碎處理后作為基層使用，采用0.8 cm瀝青碎石纖維封層作為結合層，在之上加鋪8 cm厚的AC-25瀝青混凝土，6 cm厚的AC-20瀝青混凝土（0.4%抗車轍劑）和4 cm厚的SMA-13（SBS改性）。結構示意如圖3所示。

圖3 共振破碎方案結構示意圖

在這兩個加鋪方案中，為防治反射裂縫和其它病害的過早出現，都做了充分的設計，并采用了一些新的工藝措施：采用共振法破碎水泥混凝土板，在保證舊水泥混凝土板強度的基礎上，消除了原有的接縫和裂縫，減少了產生反射裂縫的應力來源；在同步碎石封層中添加了適量的纖維可進一步提高防反射裂縫的能力；在中面層中添加了抗車轍劑可提高中面層的抗車轍能力；高性能SMA-13具有良好的抗車轍性能和防水功能。

3.4 施工組織與質量控制

為了快速實施滬青平公路的改擴建工程，并減少對周邊沿線單位和居民的影響。滬青平公路上海段的改擴建工程分三期進行實施。第一期工程分為4個標段組織實施。為了獲得有效的加鋪效果，4個標段中根據舊水泥混凝土路面的實際狀況采用了兩種加鋪對策：水泥-乳化瀝青半柔性基層和共振破碎方案。

水泥-乳化瀝青半柔性基層方案的施工流程包括：先行施工混凝土板塊翻修混凝土板的脫空注漿瀝青碎石纖維封層攤鋪水泥-乳化瀝青半柔性混合料攤鋪中粒式瀝青混凝土及襯墊施工排砌側平石攤鋪SMA瀝青混凝土面層標志、標線、綠化等工序。

共振破碎方案的施工流程包括：采用共振機械破碎就混凝板處理破碎后的表面鋪設瀝青碎石纖維封層攤鋪粗粒式瀝青混凝土攤鋪中粒式瀝青混凝土攤鋪SMA瀝青混凝土標志、標線、綠化等工序。

對施工質量的控制采取從各個工序入手，全方位、多單位控制的手段。在執行中采取材料供應商自檢、材料購買方核查、施工單位自檢、監理單位監控、行業管理單位檢查、質檢部門核查等多個部門聯合的方法加以控制。質量標準嚴格按照國家有關規定和設計要求進行。其中為了提高SMA-13的施工質量，特別聘請了同濟大學的有關專家作為施工的技術顧問，嚴格把關各施工工序中的質量問題。

3.5 施工交通組織

為有效保證滬清平公路改擴建工程的施工工期，在征得交通管理部門支持的條件下，滬清平大修工程計劃施工交通組織的原則為：施工期間保證兩來兩去四根機動車道，具體施工分為兩個階段，交通的有限通行封閉如下：

第一階段：主要施工內容為修建臨時人行便道、混凝土板塊破碎、瀝青混凝土攤鋪、側平石鋪設等；在道路兩側拓寬人行道位置修建2.5 m寬人行便道（保證明溝排水通暢），將非機動車流移至兩側便道上，機動車道半幅封閉交通進行施工，另外半幅四根車道（半幅15 m寬）雙向通行，依次施工南、北半幅。

第二階段：主要施工內容為排水管道鋪設、人行道拓寬結構層等；將交通流恢復到原位置，封閉便道位置，施工新建排水管道工程及人行道拓寬。

3.6 工程實施效果

滬青平公路一期工程建成通車半年多來，承受了大交通量和惡劣天氣的考驗，到目前為止路面外觀均勻、道路平整、路面不滲水、未出現任何裂縫和車轍，道路使用性能優良。一期的許多成功經驗，如碎石化技術、纖維封層技術、SMA-13技術等被推廣應用到了滬青平公路的二期施工之中。

4 小結

本文對上海市高等級水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土的施工組織和管理技術進行研究，現小結如下：

（1）詳細探討了舊水泥混凝土路面的評價內容，明確了適用于上海市的各個路面使用性能指標的評價標準；

（2）給出了不同舊水泥混凝土路面狀況條件下的加鋪對策，建議對路面損壞較嚴重的高等級水泥混凝土路面優先考慮采用高性能的瀝青混凝土加鋪對策；

（3）明確了高等級公路舊水泥混凝土路面的3種利用方法：原地修復后使用、打裂或破碎后使用和回收加工成粒料使用；

（4）推薦加鋪的磨耗層采用高性能的SMA，并進一步明確了防反射裂縫的各項技術措施和各結構層的厚度要求；

（5）明確了高等級公路的加鋪工程的特點與需求，與此相適應建議其施工組織應該遵循對現有交通干擾小、對沿線居民生活干擾少、對沿線企業生產干擾少、對周圍環境影響小、施工工藝快速有序、施工質量高并可控等總體原則；

（6）以滬青平公路的改擴建一期工程為例，詳細闡述了高等級公路的舊路處理、結構設計、材料選擇、施工工藝、交通組織和質量控制等各個環節的組織與管理技術。

跟蹤觀測表明，該工程的實施效果良好。

[1]DB31/T 489-2010，公路路面養護技術規范[S].

[2]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范[S].

[3]JTG D40-2002，公路水泥混凝土路面設計規范[S].

[4]付智,李紅.舊水泥混凝土路面加鋪改建與拓寬 [J].公路,2011，（1）:20-26.

[5]張紅日,孫方.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪結構設計研究[J].山東交通科技,2010，（6）:35-38.

[6]毛朝國.水泥混凝土路面加鋪方法對比分析 [J].交通標準化,2011，（1）:128-132.

[7]拾方治,孫大權.舊水泥混凝土路面瀝青層加鋪技術及設備[J].筑路機械與施工機械，2004,21(11):9-11.

[8]董元帥,唐伯明.中國舊水泥混凝土路面加鋪技術現狀 [J].中外公路,2010,30(2):68-72.