閩西山區(qū)普通公路舊水泥路面“白改黑”關(guān)鍵技術(shù)總結(jié)

■巫超平

（龍巖市公路局永定分局，永定 364100）

0 引言

中國公路交通事業(yè)經(jīng)過幾十年的蓬勃發(fā)展，正迎來公路養(yǎng)護(hù)維修的高峰期，公路養(yǎng)護(hù)的基礎(chǔ)性作用和地位也越來越重要。較多早期修建的水泥混凝土路面由于近幾年超重車輛增多、填土路基沉降、雨水沖刷等原因出現(xiàn)了嚴(yán)重的破碎現(xiàn)象，導(dǎo)致道路路用性能下降，影響正常交通運(yùn)行，甚至對(duì)行車安全造成不小的隱患[1]。公路建設(shè)重心開始由新建逐步向管養(yǎng)移動(dòng)。2017年福建省全省交通運(yùn)輸投資850億元，其中國省道路面改造計(jì)劃完成投資14.1億元，改造規(guī)模310km、修復(fù)改造面積約456萬m2。由于瀝青路面具有施工周期短、養(yǎng)護(hù)維修簡捷、表面平整、無接縫、噪聲低、行車舒適等優(yōu)點(diǎn)，在水泥混凝土路面改造過程中，得到普遍推廣。

1 “白改黑”概述

“白改黑”是道路建設(shè)中的用語，是指將原來的水泥混凝土路面（灰白色）改建為瀝青混凝土路面（黑色），達(dá)到環(huán)保、防塵、防噪和增添行車舒適性的效果。舊水泥混凝土路面的“白改黑”技術(shù)改建能有效改善舊路面的使用性能，增強(qiáng)路面與輪胎之間的附著力，車輛在處理緊急事件中制動(dòng)性能大大提高，車輛行駛更加安全、更加平穩(wěn)，且工程實(shí)踐較多，技術(shù)相對(duì)成熟，能夠充分留用原路面結(jié)構(gòu)，工期較短，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

“白改黑”路面是在原水泥混凝土路面基礎(chǔ)上，對(duì)路面板經(jīng)過灌漿、貼縫等處理措施后，直接加鋪瀝青混凝土面層，形成的結(jié)構(gòu)體系屬于典型的復(fù)合型結(jié)構(gòu)，與一般的彈性層狀體系有較大的區(qū)別，如圖1所示。由于水泥混凝土路面面板存在施工接縫、破損等原因，在環(huán)境荷載與重載交通等因素耦合作用下，“白改黑”路面的反射裂縫病害最為顯著，是“白改黑”工程必須重視的關(guān)鍵性技術(shù)難題。

圖1 “白改黑”路面結(jié)構(gòu)模型

2 項(xiàng)目概況

永定區(qū)省道309東東線“白改黑”項(xiàng)目屬永定區(qū)政府和龍巖市公路局2016年底對(duì)S309線岐嶺至城關(guān)路段（樁號(hào)219K+985～243K+605）的舊水泥砼路面進(jìn)行加鋪瀝青砼路面工程。全長23.62km，路面寬12m，工程量27.17萬m2，工作量3809萬元，在原水泥砼路面上的縱橫縫及裂縫灌寬縫處理，鋪橡膠應(yīng)力吸收層、8cm厚AC-20C型中粒式SBS改性瀝青混凝土、4cm厚AC-13C型細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土及路緣石等進(jìn)行公路改建。

3 “白改黑”改建工程技術(shù)路線

“白改黑”工程主要內(nèi)容包括：

（1）對(duì)原水泥路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的調(diào)查評(píng)估，包括路面結(jié)構(gòu)的斷裂破損率（DBL）調(diào)查、路面彎沉、路面脫空等每公里至少分別檢測(cè)2個(gè)點(diǎn)，路面病害嚴(yán)重路段還需適度加密檢測(cè)點(diǎn)，并逐段繪制舊路面彎沉、脫空情況圖等[4]。路面檢測(cè)應(yīng)特別注意面板接縫處的彎沉值大小及彎沉差，對(duì)于瀝青加鋪層中荷載型反射裂縫的產(chǎn)生及擴(kuò)展影響較大。只有了解路面病害發(fā)生的原因，才可以“對(duì)癥下藥”制定出科學(xué)、合理的改造方案，從而指導(dǎo)改造工作的進(jìn)行。

（2）交通荷載調(diào)查預(yù)測(cè)。交通量、軸載組成及增長率等，要求按照新編《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》第一層次實(shí)測(cè)車輛軸載確定交通荷載參數(shù)。

（3）舊混凝土板塊病害的處理。經(jīng)過調(diào)查評(píng)估，針對(duì)路面結(jié)構(gòu)的破壞形式采取相應(yīng)的處理措施。對(duì)于破損非常嚴(yán)重的斷裂板塊進(jìn)行翻修處理；對(duì)于脫空板塊采取填封灌漿等穩(wěn)固措施。如果調(diào)查評(píng)估舊水泥路面斷板率大于20%、平均錯(cuò)臺(tái)量超過15mm且接縫傳荷系數(shù)小于31%，舊面板底出現(xiàn)嚴(yán)重唧泥、脫空或地基沉降時(shí)，直接加罩面處理方式經(jīng)濟(jì)性將較差，應(yīng)考慮整板破碎后壓實(shí)穩(wěn)定處理，再澆筑新的水泥混凝土面板或?yàn)r青混凝土路面。

（4）加鋪土工合成材料，防止加鋪層產(chǎn)生反射裂縫。常用的土工加強(qiáng)材料即土工格柵。有試驗(yàn)說明，鍍鋅鐵片、SBS改性瀝青防水卷材、無紡?fù)凉げ嫉冉ㄖ牧嫌袃?yōu)于土工格柵的加強(qiáng)性能。材料加強(qiáng)模式是以提高結(jié)構(gòu)抗剪能力為主，而不是靠張力阻止裂縫的發(fā)展[2]。

（5）加鋪瀝青混凝土面層。瀝青混合料加鋪層作為面層將承受交通荷載的作用，因此其路用性能將嚴(yán)重影響復(fù)合式路面的使用性能。應(yīng)根據(jù)道路使用情況設(shè)計(jì)合理的瀝青路面結(jié)構(gòu)。

“白改黑”工程改建技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 “白改黑”工程技術(shù)路線圖

4 “白改黑”改建工程關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

（1）病害調(diào)查與檢測(cè)

水泥混凝土面層的病害分為斷裂類、豎向位移類、接縫類和表層類，前兩項(xiàng)是“白改黑”后加罩瀝青面層反射裂縫的主要原因。接縫處的反射裂縫較為常見也是因?yàn)榻涌p兩側(cè)板塊的不同位移造成的。

針對(duì)斷裂類病害（如圖3所示），一般采用人工目測(cè)調(diào)查，根據(jù)斷裂破損程度確定是否需要重新澆筑或用其他方式處理。

針對(duì)豎向位移類病害，一般采用貝克曼梁彎沉儀進(jìn)行檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)如圖4所示。這里的彎沉概念，是指水泥混凝土路面相鄰板塊在荷載作用下產(chǎn)生的高差。根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)，在彎沉值超過0.2mm時(shí)，就可斷定為混凝土面板脫空。

依據(jù)路面彎沉檢測(cè)結(jié)果，確需進(jìn)行路基補(bǔ)強(qiáng)的路段，還應(yīng)進(jìn)一步通過鉆芯、切割、探坑等方式取樣。對(duì)水泥路面裂縫板、破碎板等病害及完好板塊處取芯，水泥路面現(xiàn)場(chǎng)取芯如圖5所示。測(cè)量水泥板的厚度，判斷基層及底基層的完整程度，對(duì)完整芯樣分別進(jìn)行室內(nèi)水泥混凝土彎拉、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，掌握路面結(jié)構(gòu)層厚度和路基強(qiáng)度等實(shí)際情況，并進(jìn)行必要的室內(nèi)試驗(yàn)分析獲取各層材料性能參數(shù)。

圖3 路面破碎病害現(xiàn)場(chǎng)照片

圖4 貝克曼梁彎沉檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)照片

圖5 水泥路面現(xiàn)場(chǎng)取芯照片

（2）板塊修復(fù)和穩(wěn)固處理

除破損嚴(yán)重板塊需要重新澆筑外，板底注漿是處理混凝土板塊脫空的常用穩(wěn)固方式。注漿處理應(yīng)該注意的問題是材料的質(zhì)量要求。以水泥注漿為例，應(yīng)保證7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于5Ma，并具有良好的可泵性、和易性、保水性，漿體過稠不能均勻布滿板底空隙，漿體過稀則干縮性大，其流動(dòng)度宜控制在20～30s之間。

（3）混凝土板接縫處理

前文提到，混凝土板間接縫是“白改黑”路面的薄弱環(huán)節(jié)，通常采用灌縫方式進(jìn)行處理。即采用粘結(jié)力強(qiáng)、回彈性能好的材料對(duì)接縫進(jìn)行填實(shí)，既能滿足溫度荷載下板間的變形，又能防止放射裂縫向面層傳導(dǎo)。圖6是一種典型的接縫處理方式。

圖6 砼路面板接縫的處理

（4）加鋪夾層提高結(jié)構(gòu)抗剪性能

加鋪瀝青面層前設(shè)置薄夾層來延緩或者防治反射裂縫技術(shù)在工程實(shí)踐中逐漸發(fā)展起來，所謂的薄夾層主要類型有防水卷材、應(yīng)力吸收層、土工布、改性瀝青油氈和玻纖格柵。由于夾層造價(jià)較高，反射裂縫一般發(fā)生在混凝土板接縫處，因此可以采用“騎縫鋪”的方式進(jìn)行，但是施工較為繁瑣。如路面損壞較多，或者以工期為主要考慮因素時(shí)，可以采用“全面鋪設(shè)”的方式。由于夾層較薄，本身抗剪性能有限，應(yīng)考慮與接縫處理措施綜合使用，效果較為明顯。

（5）攤鋪瀝青混凝土面層

攤鋪式應(yīng)力吸收層應(yīng)采用粘結(jié)力大、彈性恢復(fù)能力強(qiáng)的改性瀝青砂粒式或細(xì)粒式瀝青混凝土。本項(xiàng)目溫度區(qū)劃，屬于1-4區(qū)（溫度）夏炎熱，最熱月平均最高氣溫大于30℃，且為重載交通路段，孔隙率過小、飽和度過高路面易產(chǎn)生車轍，對(duì)路面高溫穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。根據(jù)工程特點(diǎn)，面層攤鋪選用8cm厚AC-20C型中粒式SBS改性瀝青混凝土+4cm厚AC-13C型細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土。

SBS改性瀝青材料具有很好的耐高溫、抗低溫能力；彈性和韌性好，有較好的抗車轍能力；提高了路面的抗疲勞能力，特別是超載嚴(yán)重的公路上具有良好的應(yīng)變能力，可減少路面的永久變形；粘結(jié)能力強(qiáng)，明顯改善路面遇水后的抗拉能力；提高路面抗滑能力；增強(qiáng)路面承載能力；減少因紫外線輻射而導(dǎo)致的瀝青老化現(xiàn)象等[3]。選用4.5%的瀝青用量，孔隙率為設(shè)計(jì)中值、飽和度為設(shè)計(jì)下限，對(duì)高溫穩(wěn)定性與水損害都有一定的良好效果。

5 結(jié)語

（1）水泥混凝土路面“白改黑”改造是較為成熟的技術(shù)，但是在應(yīng)用時(shí)應(yīng)一事一議，根據(jù)實(shí)際情況充分論證，因地制宜選擇合理的處理方式和技術(shù)手段。

（2）做好舊水泥路面的現(xiàn)狀調(diào)查、交通量預(yù)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)必要的檢測(cè)工作以及對(duì)病害產(chǎn)生原因的分析是“白改黑”工程的前提。

（3）舊水泥混凝土板塊病害的處理是“白改黑”工程成功實(shí)施的關(guān)鍵，增加瀝青面層厚度不僅增加工程造價(jià)，對(duì)于反射裂縫的開展影響效果有限。因此，妥善處理混凝土板塊的病害能夠有效降低加鋪瀝青面層的厚度，降低施工成本。

（4）攤鋪材料的選擇也是“白改黑”至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臏囟取④囕v通行情況、大車超載情況、年降水量等進(jìn)行充分調(diào)研，選擇合適的瀝青材料。

（5）“白改黑”技術(shù)也在實(shí)踐中不斷改進(jìn)，反射裂縫的防治依然是困擾公路養(yǎng)護(hù)的一大難題。養(yǎng)護(hù)工作者應(yīng)結(jié)合“白改黑”工程后養(yǎng)護(hù)情況，對(duì)路面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，收集養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)，為類似工程積累經(jīng)驗(yàn)。

[1]楊芳.淺談水泥混凝土路面“白改黑”工程中防反射裂縫技術(shù).建材與裝飾，2016（1）：268-270.

[2]王敏,張東長,竇彥磊.“白改黑”工程中常用反射裂縫防治材料效果分析研究.公路交通技術(shù)，2010（4）：38-42.

[3]王濤,才洪美,張玉貞.SBS改性瀝青機(jī)理研究.石油瀝青.2008（6）；

[4]福建省公路局.福建省普通國省干線公路舊水泥混凝土路面改造為瀝青路面建設(shè)指導(dǎo)意見.