淺談城市道路水泥混凝土路面提質改造設計

胡建冬

（湖南省建筑設計院，湖南 長沙 410011）

0 前言

隨著湖南省湘陰縣城市經濟的不斷發展，在完善縣城區路網結構、構筑快捷交通的同時，縣城也在加快老城區的提質改造，以滿足日益增大的交通量需求。老城區中有許多水泥混凝土路面已使用多年，濱江大道作為湘陰縣城臨湘江的南北向的城市主干路，長約3 km，寬24 m，原有水泥混凝土路面出現了局部裂縫、破損、坑洞、接縫破壞等病害，已不能滿足縣城的交通需求，建設單位決定對濱江大道進行提質改造，將原有水泥混凝土路面改成為瀝青混凝土路面。

1 加鋪原理分析

1.1 荷載和穩定對水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土的影響

水泥混凝土路面加鋪瀝青面層,由于水泥混凝土板縫和接縫的存在,故在外力荷載作用下,瀝青混凝土加鋪層處于復雜的三維應力狀態。車輛行駛經過不連續的板體時,瀝青混凝土加鋪層中由于接縫兩側相鄰板塊產生豎向位移差而出現剪切應力,若板底脫空,接縫兩側相鄰板將產生更大的豎向位移,同時若板間還存在錯臺,那么在接縫處還將產生應力集中,從而產生更大的剪切應力,此將導致瀝青混凝土加鋪層產生荷載型反射裂縫。另外,由于路面暴露在大氣中,受氣溫周期性變化的影響,瀝青加鋪層和舊路面板都會縮脹,并產生溫度應力。

根據研究發現,溫度變化引起的水平位移是產生反射裂縫的主要原因。下層道面板產生的水平位移,使瀝青加鋪層在接縫、裂縫處產生較大的拉應力。而瀝青混凝土在低溫時不宜變形,當拉應力超過瀝青混凝土的抗拉強度時,即出現開裂。在溫度、濕度應力和機輪荷載的綜合作用下,裂縫不斷向上開展,最后反射到加鋪層表面上來。

1.2 現有規范中對水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土的相關內容

《城市道路工程設計規范》（CJJ37-2012）對舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土設計無明確規定，目前城市道路提質改造參照《公路水泥混凝土路面設計規范》（JTJD40-2011）中的相關條文進行設計。

該規范8.5節中規定：當舊混凝土路面的破壞狀況和接縫傳荷能力評定等級為優良、中等、次等以上時，可采用瀝青混凝土加鋪方案。加鋪時必須對原水泥混凝土路面進行處治，應更換破碎板，修補和填封裂縫，壓漿填封板底脫空等病害處理，對破損狀況嚴重時，宜選用打裂壓穩方案或碎石化處治舊混凝土路面。

2 水泥混凝土路加鋪瀝青混凝土設計要點

2.1 老路損壞情況評定措施

目前國內對舊水泥混凝土路面加鋪改造對豎向變形通過測定彎沉值來控制，因此本工程中提出對舊水泥混凝土板塊施工時應檢測板塊四周彎沉，作為原水泥混凝土板加鋪瀝青混凝土依據。對傳荷能力較差的舊混凝土路面接縫處進行改造，對脫空板塊進行壓漿加固或者更換。

2.2 對現狀混凝土板的處理

2.2.1 板塊裂縫補損設計

（1）貫穿全厚的大于3 mm、小于15 mm的中等裂縫補損可采取條帶罩面的形式進行補損：

（2）寬度大于15 mm的嚴重裂縫采用全深度補塊。根據裂縫的長度及位置等現場實際情況采用集料嵌鎖法或者設置傳力桿法進行補損。

2.2.2 破損嚴重的進行新建更換

混凝土面板出現沉陷，坑洞等嚴重破損，采取新建整塊混凝土面板的方法。當開挖舊板發現基層破損嚴重時，應新建基層后再進行面板的新建。

2.2.3 接縫處理

板塊間接縫無填料或者是原填料喪失、老化，接縫內有砂、石、土等雜質阻礙板塊運動的，必須清除縫隙內的異物，用鋼絲刷清刷縫壁再采用熱熔改性瀝青灌縫，漲縫清縫后，縫下部填塞硬泡沫板，上部7 cm內灌熱熔瀝青

2.3 原有水泥混凝土板上加鋪玻纖格柵的分析

玻璃纖維土工格柵有強度高、伸長率低、耐高溫、模量高、重量輕、韌性好、耐腐蝕、壽命長等特點，具有經、緯雙向很高的抗拉強度和較低的延伸率，并具有耐高 溫、耐低寒、抗老化、耐腐蝕等優良性能，可給路面增強、補強，防止路面車轍疲勞裂紋，熱冷伸縮裂紋和下面的反射裂紋，并能將路面承載應力分散，延長路面使用壽命，高抗拉強度低延伸率，無長期蠕變，物理化學穩定性好，熱穩定性好，抗疲勞開裂，耐高溫車轍，抗低溫縮裂，延緩減少反射裂縫。在處理瀝青路面反射裂紋應用上，已成為不可替代的材料。

在原有水泥混凝土路面上滿鋪玻纖格柵后再攤鋪熱瀝青混凝土，其不會變形，當路面承受較大應力時，還能通過玻纖格柵均勻擴散應力，能有效的減少瀝青面層的沉降和位移，從而減少反射裂縫的產生。

2.4 改性瀝青的應用

為了使舊水泥混凝土路面加鋪效果好，改善道路行車條件，抑制或延緩加鋪層發射裂縫的出現，對面層瀝青的適用要求加鋪層的瀝青混凝土面層具有低溫抗變形能力和特性，同時瀝青的高溫穩定性不能降低，對湖南地區溫差變化較大的地區目前已大量采用改性瀝青。

改性瀝青是摻加橡膠、樹脂、磨細的橡膠粉或其他填料等外摻劑(改性劑)，或采取對瀝青輕度氧化加工等措施，使瀝青或瀝青混合料的性能得以改善制成的瀝青結合料。

改性瀝青已廣泛應用與公路路面中，以應對交通流量和行駛頻度急劇增長，貨運車的軸重不斷增加，普遍實行分車道單向行駛，要求進一步提高路面抗流動性，即高溫下抗車轍的能力；提高柔性和彈性，即低溫下抗開裂的能力；提高耐磨耗能力和延長使用壽命。

2.5 瀝青碎石調平層的設計

由于本工程是老路改造過程，縱斷面設計原則上是在原有路面上加鋪12 cm厚的瀝青混凝土，但由于現狀水泥混凝土路面由于多年來車輛行駛及沉降，現狀坡度已經不能滿足道路設計規范要求，因此在改造過程中為了保證縱斷面坡度和豎曲線能滿足規范要求，在老路上就必須加鋪一定厚度的調平層。

級配碎石、水泥穩定碎石、瀝青碎石、瀝青混凝土均可作為道路的調平層，通過綜合經濟技術比較，本工程采用瀝青碎石作為調平層，用瀝青材料作為膠結料，可增強礦料間的粘結力，強度也比級配碎石高，剛度比水穩碎石小。

3 加鋪路面結構設計

通過對加鋪的原理和技術要點的分析，根據濱江大道的實際情況，擬定加鋪路面結構，見圖1。

圖1 加鋪路面結構示意圖

細粒式瀝青混凝土（AC-13C型） 4 cm；

乳化瀝青粘層油；

粗粒式瀝青混凝土（AC-25C型） 8 cm；

乳化瀝青下封層；

玻纖格柵；

碎石調平層（根據縱斷面設計取厚度）；

現狀混凝土面層。

4 結語

湖南省湘陰縣濱江大道提質改造工程中的路面改造方案經過專家多次的方案論證最終形成，且取得了較好的效果。目前湖南省內乃至全國均在進行城市道路的提質改造，老路加鋪瀝青混凝土在具體道路設計與施工中，影響因素較多，應根據實際情況結合道路景觀要求合理的選定改造的路面方案。

[1]趙述曾,吳超凡,臺電倉.水泥混凝土路面加鋪瀝青面層技術研究[J].公路交通技術,2006(5).

[2]林愛萍.水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層反射裂縫的防治措施[J].科技信息,2009(3).

[3]黃曉明.水泥路面設計[M].北京:人民交通出版社,2003.

[4]JTJD40-2011,公路水泥混凝土路面設計規范[S].