“白加黑”路面反射裂縫處理方案設計

吳 昊

(合肥市市政設計研究總院有限公司,安徽 合肥 230041)

0 引 言

“白加黑”，是指在原來的水泥混凝土路面(灰白色)的基礎上，加鋪瀝青面層，變?yōu)闉r青混凝土路面(黑色)。現(xiàn)階段，“白加黑”改造的方式很多，常規(guī)的處理方式為整板利用和破碎利用。整板利用，即直接在水泥混凝土舊路面上加鋪瀝青面層；破碎利用是將混凝土面板碎石化后再鋪設瀝青面層[1]。

本文結合作者設計的工程實例，通過真實的檢測數(shù)據(jù)，分析白加黑路面上產(chǎn)生反射裂縫的原因，針對現(xiàn)階段常規(guī)處理方案的優(yōu)缺點分析，并結合微裂均質(zhì)化再生技術。旨在為同行設計人員提供一個新的處理反射裂縫的技術參考。

1 工程概況

滁州市上海路是市中心城區(qū)“兩縱四連十射”的骨架路網(wǎng)形態(tài)中重要的一縱，同時也是連接城北工業(yè)組團、滁州市區(qū)、城南組團的重要通道。道路全長約7.5 km，道路紅線寬50 m，雙向六車道。上海路2012年之前為水泥混凝土路面，后隨著周邊地塊企業(yè)進一步增多，沿線的貨運交通量逐年遞增，水泥路面無論從外觀還是耐久度上，已經(jīng)不滿足行駛的舒適性與安全性。滁州市建設部門于當年進行了白加黑路面改造的設計與施工。但改造成瀝青路面后時間不久，面層就產(chǎn)生了大量的有規(guī)則的橫向反射裂縫，被當?shù)乩习傩辗Q作“搓衣板路”，由此可見路面的病害是非常嚴重。

2 “白加黑”改造方案

在確定舊路處理和改造方案之前，必須對舊水泥路面進行科學而又全面細致的檢測和分析。[2]檢測的主要內(nèi)容包括路面平整度檢測、破損檢測、車轍檢測、彎沉值檢測、抗滑能力檢測、取芯等。后期設計過程中根據(jù)檢測結果進一步分析，從而找出病害問題所在，并提出解決方案。

2.1 現(xiàn)場檢測

本次針對上海路的現(xiàn)狀，我們主要對現(xiàn)狀路面的平整度、破損程度、彎沉值進行檢測以及取芯檢測。檢測的結果如下。

2.1.1 平整度檢測

根據(jù)路面平整度人工評定標準(表1)，確定全新路面行駛質(zhì)量RQI的平均值為77.8，評價等級“中” ，其中左幅RQI為78.2，評價等級“中”；右邊幅RQI為77.4，評價等級“中”，需對路面進行養(yǎng)護工作。[3]

表1 路面平整度人工評定標準

2.1.2 破損檢測

橫向裂縫共計1 690條，總長約19 555 m；縱向裂縫總長約7 203 m。其中橫向裂縫占單個評定段比例最大約92%，最小約31%，橫向裂縫寬度大于3 mm以上的占比100% ，縱向裂縫大于3 mm以上的占比84%。 橫向裂縫的間距普遍為4.8至5 m，分布較為規(guī)律，且車行道內(nèi)均為貫穿式橫縫。根據(jù)PCI等級分析，如圖1所示,28個評定單元中，全線路面狀況指數(shù)平均值為75，約72.6%的評定單元需進行養(yǎng)護。

圖1 PCI等級分析圖

2.1.3 彎沉值檢測

上海路現(xiàn)狀為瀝青路面，檢測出的數(shù)據(jù)為瀝青面層的彎沉，不能真實地反映混凝土層的彎沉值，這對于前期設計存在的一定難度。因此在檢測之前，提出了根據(jù)現(xiàn)場裂縫的位置，制定彎沉檢測的方案，如圖2所示。得出主彎沉值和彎沉值差這兩個數(shù)據(jù)，并通過這兩個數(shù)據(jù)來分析混凝土板塊的具體情況。

圖2 彎沉檢測方案

2.1.4 取芯檢測

全線共取芯47個。機動車道瀝青面層下普遍分布有一層混凝土板塊和一層二灰碎石，其中瀝青面層平均厚11.8 cm； 第一層混凝土板塊平均厚23.6 cm；第二層二灰碎石板塊芯樣斷裂多段，基本不成型,平均厚20.9 cm，底基層(素土)呈黃色、稍濕狀態(tài)，結構較為穩(wěn)定。

2.2 病害分析

結合檢測報告，可以看出上海路基本上的病害主要為反射裂縫。根據(jù)定義，反射裂縫分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫兩種類型。非荷載型裂縫主要是溫度型反射裂縫，它是由溫度變化引起的反射裂縫；荷載型裂縫是由車輛荷載引起的裂縫。[4]

現(xiàn)場的裂縫主要為橫向裂縫，且分布較為規(guī)律，可認為是非荷載型反射裂縫。

2.3 現(xiàn)階段改造方案比選

從目前的實際情況來看，水泥路面的翻修改造正在全國各地大范圍的開展。各地都進行了不同程度的改造工程，各種工藝、方法都有試用，但始終沒有找到一個常規(guī)的、理想的施工方案。

如果不去處理路基，只處理病害，然后直接加鋪瀝青面層，難免會產(chǎn)生問題。本項目前期就是一個很好的事例，瀝青面層鋪好沒過多久就產(chǎn)生了反射裂縫。如果對混凝土面板打碎搬走，按標準重建基礎，無異于修兩條路，成本抬高，難以接受。[4]現(xiàn)階段主要的改造方案為破碎方案，按照破壞特性的不同分為3種：打裂壓穩(wěn)、破碎壓穩(wěn)、碎石化。三者的目的都是通過將整塊的混凝土板進行縮小，但是縮小的尺寸不同。

由于現(xiàn)狀是瀝青路面，彎沉值的計算是基于瀝青面層的基礎上，對混凝土面進行推算得來。因此處理方案的選擇是一個比較難問題。通過前期的調(diào)查與溝通，了解到滁州定遠、爐橋、鳳陽等地有多條已經(jīng)施工完成的“白加黑”路面，并且運行了3～5年，效果良好。因此與建設單位實地考察了這些公路實際狀況，并與當?shù)仞B(yǎng)護單位進行溝通，以上項目均采用微裂處理后，再加鋪瀝青面層。

通過實際案例以及我單位設計人員的工作經(jīng)驗，針對本項目，擬采用破碎方案中的打裂壓穩(wěn)的形式進行設計。

3 微裂均質(zhì)化再生技術

微裂均質(zhì)化再生技術是打裂壓穩(wěn)技術的一種“升級版”，其首先采用專用設備對現(xiàn)狀混凝土板進行打裂處理，使得面板表面形成以受力點為中心呈發(fā)散式的微小裂縫，從而以部分結構性的損失來換取傳荷能力的增強。其原理是將混凝土板塊上水平方向上的位移減小到瀝青面層可以接受的程度，從而達到阻止反射裂縫的產(chǎn)生。

然后在微裂后也進行壓穩(wěn)處理，用以消除混凝土板的脫空等病害，恢復了支撐作用。

最后在舊水泥混凝土路面微裂壓穩(wěn)后，用貝克曼梁法對所有板塊進行彎沉檢測，根據(jù)檢測結果確定需注漿或換板處理的板塊。每塊板檢測 4 個點，即4個板角各一點。將舊水泥混凝土路面微裂壓穩(wěn)后實測彎沉值(L實測)與舊水泥混凝土路面均質(zhì)化處治后的設計彎沉值(L設計)進行比對。

(1) 當 0

(2) 當L實測-L設計>30(0.01 mm)時，原則上進行挖除換板，但同時要結合板塊是否錯臺、沉陷等因素綜合確定換板還是注漿處治。

混凝土路面均質(zhì)化處治后，應重新檢測路段的平整度情況，如不滿足設計要求，需調(diào)整調(diào)平層厚度。[5]

4 結束語

“白加黑”路面由于水泥混凝土面板本身強度較高，將其作為基層，在其上再加鋪瀝青混凝土這種路面結構，強度一般可以滿足要求，主要是防止反射裂縫的產(chǎn)生。[6]本文作者以滁州市上海路工程為實例，闡述了“白加黑”過程中反射裂縫的處理方案[7]。

在方案設計過程中，充分考慮了現(xiàn)場為瀝青面層的實際情況，通過對瀝青面層裂縫、彎沉值等數(shù)據(jù)的分析，采用主彎沉值和彎沉差進行計算，得出混凝土層的基本參數(shù)，并結合參數(shù)數(shù)據(jù)及成功案例選擇微裂均質(zhì)化再生技術，解決了反射裂縫等病害，不光保證了工程質(zhì)量，而且大幅度縮短了施工工期。對于工業(yè)區(qū)市政道路兩側重載交通較多，混凝土路面病害嚴重的道路白加黑改造具有借鑒意義[8]。