泉州市寶洲路（城雕環島至泉秀東街）瀝青罩面工程設計

陳家志

泉州市寶洲路（城雕環島至泉秀東街）瀝青罩面工程設計

陳家志

城市道路“白改黑”，能有效提高城市環境的質量。本文結合工程實例，介紹了水泥混凝土瀝青加鋪設計，參考《城鎮道路路面設計規范》（CJJ169-2012）推薦的瀝青混凝土加鋪層的合理厚度，為今后的工程設計提供參考。

舊水泥混凝土路面 瀝青加鋪層 結構設計

一、工程概況

隨著泉州經濟的迅速發展，寶洲街周邊土地在近幾年內得到較大的開發利用。萬達廣場、水口大淮及浦西安置區、閩南第一城、領秀新天地舊廠房辦公區改造等建筑高密度開發項目已經建成或正集中建設，其所產生和吸引的交通出行規模日益增大。現有的道路狀況已無法滿足城市發展的需要、現狀水泥砼路面受到不同程度的損壞，對寶洲路進行改造是當務之急。

近年來，福建省多個城市都在對水泥混凝土路面進行“白改黑”（將道路從原水泥路面改造成瀝青罩面），以達到環保、防塵、降噪和增添行車舒適性的效果。相對于原先的水泥混凝土路面，“白改黑”后的道路路面與輪胎之間附著力增強，車輛在處理緊急事件中制動性能大大提高，車輛行駛起來更加安全、更加平穩；車輛行駛過程中產生的噪音將大大減小，為降低城市噪音起到了重要的作用；黑色瀝青路面吸塵性能較好，能有效提高城市環境的質量，因此本次寶洲路路面也進行“白改黑”改造，以提高道路整體性能。

二、舊水泥混凝土路面現狀調查

寶洲路位于泉州市豐澤區中心區域沿江地段，是泉州市中心城區六縱六橫的重要組成部分，為城市主干路，雙向四車道。近年來，由于交通量日益增加，現狀水泥砼路面受到不同程度的損壞，路面服務質量明顯下降，需進行路面改造以提升其服務水平。

在進行舊混凝土路面加鋪層設計之前，應調查如下內容：道路修建和養護技術資料、路面損壞狀況、路面結構強度、交通需求和環境條件等。

（一）舊水泥混凝土修建和養護資料收集

根據相關資料，修建于20世紀90年代，已經使用多年，也在逐年的養護之中，由于長期的車輛荷載，目前路面部分破損較為嚴重，影響行車安全和城市路容美觀，已不能適應城區發展的要求。

（二）現狀路面損壞狀況調查

本項目經過多年的運營，在自然和汽車的荷載的作用下，道路機動車道多處路面出現多種病害，主要表現為：砼板破碎、下沉、縱橫斷板、裂縫、錯臺、脫空等，從現場調查情況分析和統計，車行道水泥砼路面破損主要集中在橋頭、交叉口路段以及萬達廣場路段，其中縱橫斷板、砼板破碎、混凝土板脫空是其主要病害。

現狀路面主要存在如下幾種破損形式：

1.裂縫類

縱向裂縫、橫向裂縫、交叉裂縫、角隅斷裂等在本段道路上均有發生，這些裂縫在全路段均有分布。

（1）縱向裂縫

根據現場調查，縱向裂縫在本段道路比較普遍、存在形式有的是沿水泥混凝土路面板塊中心斷裂，有的是在距板塊邊緣約0.5～1.5米處斷裂，有的是幾個板塊同時斷裂，有的板塊上縱縫縫隙較大。

（2）橫向裂縫

本段道路橫向裂縫存在比較普遍，主要形式為裂縫垂直和斜向道路中心線，有的是規則的，有的是鋸齒狀，其產生原因是交通量過大，尤其是重型交通較多，累積荷載大于路面結構設計的承載力。

（3）交叉裂縫和破碎

交叉裂縫和破碎表現形式為縱向裂縫和橫向裂縫交織在一起，將一個完整板塊分裂成3塊以上不同大小的板塊。

（4）角隅斷裂

這種破壞形式為從板角到斜向裂縫兩端的距離小于1.8米的角隅斷裂。通過調查統計，本段道路角隅斷裂也是比較普遍的，幾乎全線都有零星存在。這類破壞原因主要是接縫填料老化脫落后沒有得到及時修復，導致雨水涌入到路基，從而降低了路基的承載力和不均勻沉降。同時，還有重型交通的不斷作用。

2.接縫類

（1）接縫填料損壞

接縫填料損壞主要是脹縫中接縫填料出現老化，擠出缺損等情況，水和硬質材料易滲入或擠入。本段大多數脹縫中普遍存在較為嚴重的接縫填料損壞現象，其他接縫也存在不同程度的接縫填料損壞現象，且沒有得到及時的養護。

（2）縱向接縫張開

縱向接縫張開主要原因是拉桿失效造成。本段道路的縱向接縫張開主要存在于機動車道外側兩板塊之間的縱向接縫。

（3）接縫碎裂

接縫碎裂形成原因是接縫填料老化脫落后，沒有得到及時養護，路面雨水滲入到路基，路基受到軟化后承載力降低，在重交通的不斷作用下，累計荷載超出路面結構自身所具有的支撐力，板塊邊緣在其薄弱處出現碎裂。

（4）錯臺

錯臺是相鄰板塊邊緣存在一定的高差，本段道路上也較為常見，主要存在于機動車道兩板塊之間，機動車道與非機車道的連通道部分混凝土板塊間存在輕微錯臺現象。

3.水泥混凝土面層表面類

（1）磨損或露骨

磨損或露骨主要是水泥混凝土板塊面層已被磨損，露出碎石集料，從而導致車輛行駛時出現振動。主要是交通量增大，車輪反復作用所造成的。

（2）坑洞

這類路面破損主要是因外界作用所致，在車行道上有少量存在，坑洞較小。

4.其他類

雨水井沉陷、雨水口破壞，這類破損現象主要是由于雨水井下沉導致井蓋標高低于道路標高及雨水井周邊混凝土碎裂，致使車輛行駛時產生顛簸。

（三）現狀路面結構強度檢測

查閱舊路竣工資料，機動車道路面結構層為：24cm厚C35水泥混凝土+20cm厚5%水泥穩定碎石層+20cm厚級配碎石。路面取芯檢測結果為路面結構層厚度大于設計厚度的占95.4%，芯樣強度大于設計強度的占98.6%。全路段路面強度和厚度基本滿足要求。

路面板脫空檢測采用落錘式彎沉儀，視路況每塊板選一測點，在橫向接縫板邊距板角30～50cm處測定彎沉，全面了解水泥混凝土路面的承載能力情況。

舊水泥混凝土路面的斷板率調查和計算按照《公路養護技術規范》（JTG H10-2009）的規定進行，通過外觀檢查與評定，對現狀的砼路面板的破碎量進行調查，全線的破板率為10%，根據《城鎮道路路面設計規范》（CJJ169-2012），本項目的路面損壞狀況等級為中等標準。錯臺調查采用錯臺儀量測接縫兩側板邊的高程差，量測點的位置再錯臺嚴重車道右側邊緣內30cm處。

（四）交通量調查

根據交通量預測和服務水平分析，綜合考慮擬建項目在泉州城市網中的地位、作用、功能和適應的遠景交通量，再結合資金、施工技術等因素，該路段遠景交通2033年折算為小客車的單向高峰小時交通量為1472pcu,服務水平為C級，采用雙向四車道，可以滿足交通量需求。

（五）環境條件

泉州地區屬亞熱帶海洋性季風氣候條件，適合瀝青混凝土施工；舊路排水設施采用管道排水，現狀道路部分雨水口間距較大，且部分路段的縱坡較小，因此需對現狀道路進行雨水口加密處理。另外部分雨水口損壞或堵塞，舊混凝土路面板塊間接縫填料損壞、凹坑和錯臺等部位，雨水大量滲入路基，導致路基泡水，使面板發送松動，加劇路面損壞，影響路面服務質量。

三、舊混凝土路面狀況評價

通過現場調查和舊路路面檢測結果，舊水泥路面整體狀況良好，路面結構承載能力和路面的強度滿足設計要求。車行道表面病害不符合規范要求的板塊多集中在車輛較多的中間道板塊、道路交叉口范圍、萬達廣場段板塊以及橋涵兩端路段，舊混凝土路面通過整治后加鋪瀝青砼可有效地改善路面的平整度，提升服務水平。

四、舊混凝土路面加鋪瀝青混凝土結構設計

項目位于城市中心路段，路面加鋪瀝青厚度受道路周邊店面室內標高、小區路口、人行道標高和排水等影響，舊混凝土路段的改造還需考慮改造過程中對交通和周邊居民出行生活的影響。采用利用舊混凝土路面加鋪瀝青的改造方案，具有最大程度減小交通設施的影響、工期短、對居民生活的影響小等特點。

（一）舊水泥混凝土路面板塊的處理

在舊砼路面上加鋪瀝青路面，舊水泥砼路面的處理往往是影響工程成敗的關鍵，尤其是負荷能力較差的接縫處，板下脫空影響大，對水泥路面的各種破壞情況，應采取不同的修補方法。

具體要求如下：

1.裂縫處理

對于縫寬小于1.0cm的縫，先用清縫機清縫，再用環氧砂漿進行灌縫。清縫時，縫壁應垂直，如縫寬小于0.5cm，則擴縫寬度為0.6～1.0cm，深度2.5～3.0cm，再采用環氧砂漿進行灌縫，如縫寬大于0.5cm，則在清縫后采用環氧砂漿直接進行灌縫處理。

當縫寬大于1.0cm、小于1.5cm，若裂縫處無翻漿，且彎沉不大于20（0.01mm），說明基層未受影響，在不影響行車安全及舒適性的前提下，清除縫內的一切雜物，深度不小于5cm，然后采用環氧砂漿進行灌縫。

當縫寬大于1.5cm，采用全深補塊處理，即對現狀路面結構層全深度進行處理，墊層用20cm級配碎石填筑，基層采用20cmC15混凝土填筑，面層采用C35水泥混凝土修復。

處理后的混凝土板應滿足彎沉（BZZ-100）不大于20（0.01mm），彎沉差（BZZ-100）不大于6（0.01mm）的技術要求。

2.板邊、板角修補

板邊輕度剝落的修補，應將表面清理干凈，并用瀝青混合料或接縫材料填充、整平，板邊破損嚴重時，做全深度補塊。板角修補按斷裂面的大小切縫，清楚鑿除范圍，復原鋼筋，對接封面涂刷瀝青，然后現澆水泥砼，切接縫槽并灌入填料。

3.斷板、板塊破碎、沉陷及彎沉＞0.45mm處理

損壞嚴重的舊混凝土路面板，如破碎、斷裂、沉陷以及彎沉＞0.45mm等，需挖除舊板澆注新板。清除舊板時，應以一塊路面板為最小單位。鑿除時應注意保護基層及周邊混凝土路面，基層不良時，可采用C15混凝土澆注基層。澆注新板時，要求混凝土板強度不應小于舊混凝土板強度（C35），應選用早期強度高、后期強度穩定且收縮性小的混凝土，并按要求摻外加劑以控制凝結時間，防止過早凝結或影響瀝青面層的施工時間。當傳力桿或拉桿與相鄰板黏結牢固時，應予以保留并盡量減少破除舊板過程中對其的擾動。當傳力桿或拉桿已經松動、折斷或嚴重扭曲時，應進行更換或恢復。

4.板塊脫空處治

水泥混凝土路面的板底脫空主要是由“水—路基—路面—行車荷載”相互作用造成的。由于基層的剛度遠小于混凝土面板的剛度，在行車荷載的作用下，基層產生塑性變性，同時溫度及濕度的變化引起板的翹曲，這些都為水的侵入創造了條件。水的滲入和荷載的作用逐漸形成板底脫空。

對板底脫空的評定標準：現狀砼板按接縫處主點彎沉≤0.2mm、差異彎沉≤0.06mm，則采取灌漿法進行處理。

5.錯臺處理

5mm＜錯臺高差≤20mm的錯臺，可采用銑刨處理，將較高一側的板塊邊緣在50cm范圍內，按斜度削平至與下沉板邊緣齊平；錯臺高差＞20mm的嚴重錯臺，采用灌漿頂升，頂升后剩余的錯臺采用銑刨，銑刨后相鄰板的相對高差控制在5mm內。

6.坑洞修補

遇到有坑洞的板塊應對坑洞進行修補；清除洞內雜物，用水泥砂漿等材料填充，達到平整密實，并保持與原混凝土面板齊平。

7.接縫維修

接縫填縫料損壞維修，應符合下列規定：接縫中的舊填縫料和雜物，應予清除，并將縫內灰塵吹凈；在脹縫修理時，應先將熱瀝青涂刷縫壁，再將接縫板壓入縫內，對接縫板接頭及接縫板與傳力桿之間的間隙，必須用瀝青或其他填縫料填實抹平，上部用嵌縫條的應及時嵌入嵌縫條；用加熱式填縫料修補時，必須將填縫料加熱至灌入溫度，宜用嵌縫機填灌，填縫料應與縫壁粘結良好和填灌飽滿；在常溫式填縫料修補時，除無須加熱外其施工方法與加熱式填縫料相同；填縫料的技術要求與施工質量驗收標準應符合有關施工規范的規定。

縱向接縫張開維修，應符合下列規定：當相鄰車道面板橫向位移，縱向接縫張口寬度在10mm以下時，宜采用聚氯乙烯膠泥、焦油類填縫料和橡膠瀝青等加熱施工式填縫料；當相鄰車道板橫向位移，縱向接縫張口寬度在10mm以上時，宜采用聚氨酯類常溫施工式填縫料進行維修；當縱向接縫張口寬度在15mm以上時，采用瀝青砂填縫。

接縫出現碎裂時，接縫維修應符合下列規定：破碎部位邊緣應切割成規則圖形，其周圍切割面應垂直于面板，底面宜為平面，應清除混凝土碎塊，吹凈灰塵雜物，并保持干燥狀態，用高模量補強材料，進行填充維修，其材料技術性能應符合相關規范要求。

8.混凝土鑿除

局部維修混凝土塊采用人工破碎的辦法破除舊混凝土塊，應用切割機具把破碎部分和保留部分切割分離，確保保留部分不受損傷。整塊換版維修可采用液壓鎬鑿除舊混凝土板，大面積換板應使用撞擊式破碎機破除。

（二）反射裂縫的防治措施

由于水泥混凝土路面接縫的存在，在溫度變化和交通荷載的作用下，瀝青加鋪層在接縫附近不可避免地產生應力集中，當溫度變化和交通荷載綜合作用下的結構應力超過瀝青混凝土的強度時即產生裂縫。隨著溫度變化和交通荷載的重復作用，裂紋擴展貫通至加鋪層頂面或底面，形成反射裂縫。反射裂縫的存在，不僅破壞路面結構的整體強度，而且一旦地表水沿反射裂縫向下滲透，易使面層逐漸失粘脫落，路基強度降低，嚴重影響路面使用壽命。

本項目采用橡膠瀝青作為應力吸收層減小瀝青加鋪

層的反射裂縫，橡膠瀝青經行車碾壓后會二次熔化，可以充分填充面層混合料底部的縫隙，排除層間存水的可能，起到防止水損壞的作用；另外其具有超強的粘性，提高瀝青路面與舊混凝土路面的粘結性。

（三）舊水泥混凝土路面加鋪層結構設計

AC-13C和AC-20C是福建省范圍內城市道路“白改黑”最為常用的面層結構，因此本路段也采用以上的2層面層結構。

根據《城鎮道路路面設計規范》（CJJ169-2012），本道路破損的舊砼路面采用更換破碎板、修補開裂板塊、脫空板灌漿處治后，路段代表彎沉值低于20（0.01毫米），計算了路面當量回彈模量，其值為609.4MPa。根據本項目的交通量預測數據，運用HPDS路面計算軟件進行計算，采用4cm厚細粒式改性瀝青混凝土AC-13C+6cm厚中粒式瀝青混凝土AC-20C可以滿足設計要求。

五、結論

本項目分三個標段施工，2015年初已經完成兩個標段的瀝青加鋪改造完成，從投入兩年時間的運營情況來看，路面狀況良好，并未發現反射裂縫，得到業主和群眾的一片好評。

在進行舊混凝土路面加鋪瀝青設計之前，應對舊道路修建的資料、路面損壞狀況、路面結構強度檢測、交通量需求和環境條件，作出正確的評價，并采取合理整治措施，這些是進行舊混凝土路面改造成功的關鍵；采取有效措施延緩和減少反射裂縫需重點考慮，關系到加鋪瀝青路面的使用壽命。

[作者單位：悉地（蘇州）勘察設計顧問有限公司]