應力吸收層在白改黑路面工程中的應用

閆 廣 文

(山西省公路局大同分局，山西 大同 037006)

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應力吸收層在白改黑路面工程中的應用

閆 廣 文

(山西省公路局大同分局，山西 大同 037006)

通過對某舊水泥路面病害的調查分析，提出了兩種路面設計方案，闡述了在舊水泥混凝土與瀝青加鋪層之間設置應力吸收層的方法，并對橡膠瀝青應力吸收層的性能特點進行了介紹，指出其能有效抑制反射裂縫的產生。

應力吸收層，瀝青，混凝土，路面

0 引言

由于荷載應力和溫度應力的作用，經過多年的使用，且都已達到大修年限，路面出現了沉陷、斷板、角隅破碎、唧泥、拱起、磨損、露骨、錯臺、裂縫、坑洞修補損壞等各種病害，為了恢復路面的使用性能，并合理的利用舊路剩余能力，就需要多方比較選取合理的改造方案，由于舊水泥混凝土路面損壞程度不同，需要根據其損壞程度采用不同的改造方案，目前國內外常采用的改造方法有：直接修補更換損壞的混凝土板塊，主要適用于破損較少的舊路狀況；對損壞的混凝土板塊進行更換及修補后，加鋪新水泥混凝土面層或瀝青混凝土，主要適用于斷板率小的情況；對舊混凝土板塊進行碎石化處理后再加鋪基層，加鋪瀝青混凝土面層，主要適用于斷板率大的情況。瀝青路面由于其良好的使用性能，在舊水泥路面的加鋪改造中應用越來越廣泛。

山西省道積大線積兒嶺至陽高K22+270～K56+000段、陽高至三條澗K56+000～K94+950段是該條線路的重要組成部分，對大同市乃至整個山西省的交通建設、經濟發展起著重要的作用。近幾年來，由于交通量的增加特別是大噸位車輛的增加，致使該路段內的路面出現不同程度的損壞，路面多處出現角隅斷裂、路面板斷裂、路面蜂窩麻面等。交通堵塞現象時有發生，嚴重影響干線公路的整體運行能力，并造成了很大的社會反響。

1 對舊水泥路面調查與分析

1.1 現有路面結構

K22+270～K57+000段舊路為水泥混凝土，修建于1999年。舊路結構為：20 cm砂礫墊層上鋪筑20 cm三灰碎石基層(石灰粉煤灰水泥)后澆筑25 cm水泥混凝土板塊。

K57+000～K97+065段舊路為水泥混凝土，修建于1999年。舊路結構為：20 cm砂礫墊層上鋪筑20 cm三灰碎石基層(石灰粉煤灰水泥)后澆筑27 cm水泥混凝土板塊。

1.2 路面病害及病因分析

積兒嶺至陽高K22+270～K56+000段、陽高至三條澗K56+

000～K94+950段路面主要病害表現為路面多處出現角隅斷裂、路面板斷裂、路面坑洞麻面等。路面存在較多縱向裂縫，且重載車道(道路左側)較輕載車道(道路右側)病害情況嚴重。

病因分析：所需改造路段原路面修建時間為1998年和2000年，道路修建時間較長，由于道路超載、交通量增加，且路基沉降引起的道路縱向裂縫、角隅斷裂、路面板斷裂等病害(見圖1，圖2)。調查過程中發現破碎板大多產生在相鄰板中的各個板角中，首先會有一兩塊板先出現裂縫，在荷載反復作用下，斷裂后的板角很快發展成為嚴重破碎，并不斷擴大直至相鄰板塊破碎，使破碎板塊擴大增多。平行或大致平行路面中心線的縱向裂縫，主要以半填半挖處以及新舊路基結合處產生。相鄰板塊的縱、橫向接縫寬約50 cm范圍內，接縫處混凝土的開裂、斷裂或成碎屑形成接縫破碎，坑洞的產生大多因為混凝土原材料中的砂石材料混進小泥塊或雜質，在車輛反復荷載作用下而引起的。路面磨損甚至露骨現象也很多，主要與砂石材料中的含泥量及砂偏細等有關外，還與水泥有關。

1.3 路面狀況調查和評定

該路段為水泥混凝土路面，首先應對舊水泥混凝土路面進行病害調查，劃分出病害類型及對相應工程量進行統計，該調查采用人工調查的方法，即人工徒步實地逐板調查，將水泥混凝土路面上的明顯病害的類型、數量、特征等一一記錄?？偨Y后得出該路面的斷板率在11%～15%之間，因此可見，該段斷板率不是太大，但坑洞裂縫較多。

1.4 路面鉆芯和室內試驗

從鉆芯可以看出，破碎板、縱橫裂縫整體貫通(見圖3，圖4)，混凝土完好的板塊，芯樣也是完整的。

2 路面設計方案

采用兩種方案進行比較設計。

2.1 方案一

首先更換破碎板為單層鋼筋網混凝土板，并對有1道裂縫混凝土板及板與板之間的縫進行灌封處理，裂縫及縱橫縫采用橡膠瑪脂應力吸收帶粘貼，然后加鋪1.5 cm橡膠應力吸收層，最后加鋪(4+5)cm瀝青混凝土，上下面層之間設置粘層。

對破碎混凝土面板必須進行更換的方式處理，因其已經喪失整體性，不具備抗彎拉能力。為提高水泥面板的整體協同受力性能，新澆筑水泥板中應配設單層鋼筋網片。通過板角彎沉檢測方法對行車道兩側(左前、左后、右前、右后共4個點)進行脫空檢測后進行評定，采用注漿方式加以處理。全線也有幾處高填方處出現沉陷段，路基沉降段采用注水泥粉煤灰漿穩定方式進行處理。注漿施工中應合理控制注漿壓力，避免壓力過大導致相鄰路面出現拱起。

由于混凝土面板，在車輛、溫度等荷載作用下，產生破損變形，且基本全部在破損、裂縫處釋放，舊混凝土路面的縱橫向裂縫以及板塊的縱縫、橫縫等裂縫和接縫較多，而裂縫頂面的瀝青層不足以抵抗變形在裂縫處集中釋放所產生的拉應力和剪應力，瀝青混凝土結構層加鋪后,下面為水泥混凝土，剛柔結合，兩種材料性能相差比較大，在溫度及荷載的作用下，產生水平以及豎向位移，舊水泥板上的接縫和裂縫就會傳遞到瀝青混凝土加鋪層上，當傳遞上的拉應力超過了瀝青混凝土結構層的抗拉強度時，瀝青混凝土結構層也會在與舊水泥混凝土面板所對應的裂縫、接縫處產生裂縫，裂縫并向接縫處兩側一定距離延伸，最終導致同一位置處出現裂縫。

舊水泥混凝土路面加鋪瀝青層主要解決的問題是反射裂縫的產生，為了有效防止裂縫的產生，國內一般采用以下幾種方法：增加瀝青層厚度、設置橡膠瀝青應力吸收層、土工織物類應力應變吸收薄膜夾層、加纖維織物、土工網瀝青層，設置石屑、砂隔離層以及碎石化處理等，但由于不同方法適用條件不同，并且與舊路狀況有關，根據病害不同，采用不同的方案，可以有效的抑制和減緩反射裂縫的產生，通過分析比較以及參考以往的資料分析研究，本項目最終確定采用設置橡膠瀝青應力吸收層。

2.2 方案二

對舊混凝土板進行碎石化處理后，加鋪(4.0+5.0)cm瀝青混凝土+20.0 cm厚水泥穩定碎石基層。

2.3 方案比較

1)碎石化是一般適用于舊混凝土路面破碎面積較大，并喪失了整體承載能力，已不能達到結構強度的要求時所采用的一種最終處理方法，整體挖除不利于環保且費用也較大，壓漿等處治方式已不能恢復其使用功能并且造價較高效果也不是很好。根據檢測結果目前原路面強度較好，應用碎石化較為浪費。

2)碎石化原路面板時，由于設備的沖擊力影響，會產生反射裂縫，導致道路沿線的其他構造物產生破壞，施工不易控制，且工期長。

3)碎石化原路面會產生嚴重的環境污染。方案二加鋪后使舊路抬高29 cm，對一些限制高度如下穿鐵路橋以及大的平交等處，需要另外設計，且為減少占地，修小矮墻，小矮墻的修建不利于行車安全，方案一抬高高度為10.5 cm，可以將原路邊石抬高利用。

3 材料要求

橡膠瀝青應力吸收層性能特點：

1)抗反射裂縫。

通過對舊混凝土少量的破碎板進行換板處理，并對裂縫灌縫處理，裂縫及縱橫縫采用應力吸收帶粘貼后的舊路面上鋪裝橡膠瀝青應力吸收層(SAMI)是國際公認的抗反射裂縫最有效的解決方案(見圖5)，因為橡膠瀝青具有較強的粘性，有效解決加鋪層與半剛性路面的粘結問題，并且橡膠瀝青與單一粒徑的碎石強力粘結，形成約1.5 cm厚彈性良好的防裂層，致使原路面的各種裂縫將很難穿透該橡膠瀝青應力吸收層向上傳播。

2)抗水損壞。

橡膠瀝青應力吸收層，可以作為一個良好的防水層，用量較大的橡膠瀝青在舊水泥混凝土形成防水保護層，可以有效的防止雨水的下滲。

4 結語

在舊水泥路面瀝青加鋪結構中，應力吸收層介于舊水泥混凝土路面與瀝青加鋪層之間，對于反射裂縫的抑制，其效果顯著，因此，無論是從應力吸收層材料特性還是從其結構特性來看，都能有效減少瀝青加鋪層的應力集中現象，抑制反射裂縫的產生，延長新加鋪面層的使用壽命，取得良好的經濟效益和社會效益。

[1]JTG D50—2006,公路瀝青路面設計規范.

[2]JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術規范.

The application of stress absorbing layer in white to black pavement engineering

Yan Guangwen

(DatongBranch,ShanxiHighwayBureau,Datong037006,China)

Through the investigation and analysis on an old cement pavement disease, this paper proposed two kinds of design schemes, described stress absorption layer setting method between old cement concrete and asphalt overlay layer, and introduced the performance characteristics of rubber asphalt stress absorbing layer, pointed out that it could effectively inhibit the production of reflection cracks.

stress absorbing layer, asphalt, concrete, pavement

1009-6825(2015)21-0129-02

2015-05-19

閆廣文(1971- )，男，工程師

U416.2

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