基于舊瀝青路面改造碾壓混凝土基層應(yīng)用分析

鄭玉佩

佛山市公路勘察規(guī)劃設(shè)計(jì)所有限公司 廣東 佛山 528000

1 應(yīng)用背景

現(xiàn)階段國(guó)省道干線及地方公路瀝青路面使用年限[1]日漸增長(zhǎng)，甚至接近瀝青路面使用壽命，隨著交通荷載等級(jí)[2]日益增大，部分公路瀝青路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度偏低現(xiàn)象，路面結(jié)構(gòu)性破損的病害頻發(fā)，尋常的瀝青路面病害修復(fù)方式已經(jīng)難以經(jīng)濟(jì)、合理、可行地解決大面積路面病害修復(fù)和路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)等問(wèn)題。

目前，公路路面養(yǎng)護(hù)常用的基層補(bǔ)強(qiáng)方式有水泥混凝土基層補(bǔ)強(qiáng)、碾壓混凝土基層補(bǔ)強(qiáng)和水泥穩(wěn)定粒料基層補(bǔ)強(qiáng)等三種方式，由于三種基層補(bǔ)強(qiáng)方式的整體性、結(jié)構(gòu)承載力、施工工藝和造價(jià)存在較大的差異，如何根據(jù)工程實(shí)際需要，選擇出經(jīng)濟(jì)上比較合理、技術(shù)上可行的基層補(bǔ)強(qiáng)方式尤為重要。

與水泥混凝土相比，碾壓混凝土是干硬性貧水泥混凝土，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和承載力不低于水泥混凝土，可進(jìn)行流水化大面積施工，造價(jià)較低；與水泥穩(wěn)定粒料基層相比，碾壓混凝土基層作為路面結(jié)構(gòu)主要承重層，整體性更好、結(jié)構(gòu)承載力更高，補(bǔ)強(qiáng)效果更好，一般而言造價(jià)稍高。

因此，舊瀝青路面改造補(bǔ)強(qiáng)中較多的采用全斷面加鋪碾壓混凝土基層的補(bǔ)強(qiáng)方式，經(jīng)濟(jì)上比較合理、技術(shù)上可行，能較好地解決路面病害修復(fù)及路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度補(bǔ)強(qiáng)的問(wèn)題。

2 應(yīng)用設(shè)計(jì)方案

根據(jù)現(xiàn)狀公路概況，如瀝青路面病害情況、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度薄弱情況和交通量分析，舊瀝青路面改造補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)從路面病害修復(fù)和路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)等兩方面進(jìn)行。

2.1 路面病害修復(fù)

舊瀝青路面加鋪補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)前，應(yīng)徹底處理路面病害[3]。只有徹底處理舊路面病害，才能保證加鋪路面補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，能改造路面在滿足現(xiàn)狀交通荷載等級(jí)的前提下良好的運(yùn)營(yíng)。

1）銑刨重鋪：一般龜裂和坑槽病害宜采用銑刨重鋪方式，徹底處理破損的瀝青面層；車轍病害宜采用銑刨重鋪方式，處理至瀝青中面層或下面層。重鋪的面層結(jié)構(gòu)按現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)層恢復(fù)。

2）封縫處理：裂縫寬度3mm以內(nèi)，宜采用清灌縫的方法；裂縫寬度大于3mm宜采用裂縫兩側(cè)壓漿、清灌縫及貼抗裂貼的處理方式。嚴(yán)重裂縫一般是由基層的剛性開(kāi)裂或者結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足基層底部局部松散向上引起的結(jié)構(gòu)層開(kāi)裂，采用壓漿的方式，能有效的填充基層底面局部松散部位，結(jié)合清灌縫和貼抗裂貼使用，按照以往的工程經(jīng)驗(yàn)，處理效果比較理想。

3）挖補(bǔ)措施：對(duì)嚴(yán)重龜裂、翻漿等基層結(jié)構(gòu)破損病害，宜采用挖補(bǔ)方式處理破損基層結(jié)構(gòu)。

2.2 路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)——碾壓混凝土基層應(yīng)用

舊瀝青路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足原設(shè)計(jì)規(guī)范和原設(shè)計(jì)交通荷載等級(jí)要求，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度普遍較高，但隨著交通荷載等級(jí)增大，部分公路瀝青路面仍出現(xiàn)結(jié)構(gòu)層偏弱現(xiàn)象。

瀝青路面補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)要求，結(jié)合舊路面結(jié)構(gòu)薄弱程度，計(jì)算并預(yù)測(cè)現(xiàn)階段和未來(lái)交通量及其等級(jí)[4]，進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)方案設(shè)計(jì)。

總體設(shè)計(jì)步驟：收集現(xiàn)狀瀝青路面的結(jié)構(gòu)層資料和現(xiàn)狀交通量數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，通過(guò)計(jì)算確定結(jié)構(gòu)層的薄弱程度和交通荷載等級(jí)，以確定加鋪結(jié)構(gòu)瀝青面層和基層層數(shù)，完善路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)方案。

根據(jù)計(jì)算現(xiàn)狀公路的交通荷載等級(jí)、路面結(jié)構(gòu)薄弱程度，舊瀝青路面碾壓混凝土基層補(bǔ)強(qiáng)方案[5]可參照表1執(zhí)行：

表1 推薦的舊瀝青路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)方案

注：方案一面層數(shù)選取：重交通荷載等級(jí)國(guó)省道干線不少于3層，中交通荷載等級(jí)國(guó)省道干線不少于2層，縣鄉(xiāng)道不少于2層；方案一碾壓混凝土基層28d彎拉強(qiáng)度選取：國(guó)省道干線不小于4.0MPa，縣鄉(xiāng)道不小于3.0MPa。

2.3 碾壓混凝土基層應(yīng)用要點(diǎn)[6]

1）碾壓混凝土基層強(qiáng)度確定：采用28d彎拉強(qiáng)度作為碾壓混凝土基層試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)指標(biāo)，考慮到施工控制的方便性和及時(shí)性，采用7d抗壓強(qiáng)度作為施工過(guò)程質(zhì)量檢驗(yàn)控制指標(biāo)，28d彎拉強(qiáng)度用于工程驗(yàn)收評(píng)定；碾壓混凝土彎拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度試件按壓實(shí)度97%成型，誤差應(yīng)在1%以內(nèi)。

2）碾壓混凝土改進(jìn)VC值按規(guī)范要求進(jìn)行控制，攪拌機(jī)出口改進(jìn)VC值宜5-10s，碾壓時(shí)改進(jìn)VC值宜控制在20-30s。碾壓混凝土基層的水泥用量為220-260kg/m3，最小水泥用量不小于200kg/m3。

3）不摻用粉煤灰時(shí)，為防止碾壓混凝土基層開(kāi)裂，宜使用強(qiáng)度等級(jí)較低的水泥，如普通硅酸鹽水泥或復(fù)合硅酸鹽水泥。水泥的初凝時(shí)間4h以上，終凝時(shí)間6h以上且不超過(guò)10h，快硬水泥、早強(qiáng)水泥以及已受潮的水泥不得使用。

4）粗集料公稱最大粒徑不應(yīng)超過(guò)31.5mm，對(duì)所采用的碎石應(yīng)預(yù)先篩分成3個(gè)不同粒級(jí)，配合使用；細(xì)集料應(yīng)采用河砂，河沙應(yīng)采用中砂，河砂的比例為15%-30%。

5）配合比設(shè)計(jì)：碾壓混凝土基層采用正交試驗(yàn)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，在保證設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度的基礎(chǔ)上嚴(yán)格控制水泥劑量及水灰比，確保改進(jìn)VC值滿足設(shè)計(jì)要求，保證滿足工作性及施工和易性的要求，采用最大理論濕密度進(jìn)行控制。配合比重量允許誤差不大于：水泥±1%，粗、細(xì)集料±3%，水±1%。

6）碾壓混凝土拌和應(yīng)采用間歇強(qiáng)制式攪拌機(jī)，最短純拌和時(shí)間應(yīng)比普通混凝土延長(zhǎng)15-20s，全部原材料到齊后最短純拌和時(shí)問(wèn)不宜短于45s。根據(jù)實(shí)際施工條件的需要，適當(dāng)選用外加劑，以保證路面碾壓混凝土的和易性。

7）碾壓混凝土拌合物的攤鋪是非常關(guān)鍵的工序，也是碾壓混凝土施工難度最大的工序，攤鋪工序控制的重點(diǎn)是預(yù)壓實(shí)度和平整度的控制。碾壓混凝土未凝固前不同于普通混凝土，凝固后與常規(guī)混凝土的性能很相近，攤鋪機(jī)不能選用水泥混凝土攤鋪機(jī)，應(yīng)選用帶有強(qiáng)力熨平板的高密度瀝青混凝土攤鋪機(jī)，攤鋪機(jī)應(yīng)具有均衡供料系統(tǒng)和自動(dòng)找平裝置。

8）碾壓混凝土基層攤鋪寬度一般5-6m，最大不應(yīng)超過(guò)8m。攤鋪機(jī)的攤鋪速度一般控制在0.6m/min-1.0m/min范圍，攤鋪?zhàn)鳂I(yè)應(yīng)均勻、連續(xù)，攤鋪過(guò)程中不得隨意變換速度或停頓。

9）碾壓混凝土路面的碾壓按初壓、復(fù)壓和終壓三個(gè)階段進(jìn)行作業(yè)，初壓、復(fù)壓和終壓作業(yè)應(yīng)密切銜接配合、一氣呵成；中間不應(yīng)停頓、等候和拖延，不得互相干擾。壓實(shí)后表面應(yīng)及時(shí)覆蓋，并灑水養(yǎng)生。

碾壓混凝土路面的初壓和復(fù)壓宜選自重10-12t，振動(dòng)頻率40HZ以上，雙軸變速振動(dòng)，碾壓輪直徑和寬度較大的振動(dòng)壓路機(jī)。終壓宜選15-25t氣壓式輪胎壓路機(jī)，同時(shí)還需配備1-2t(1臺(tái))小型振動(dòng)壓路機(jī)，用于邊緣壓實(shí)。初壓速度為1-2km/h，復(fù)壓速度2-3km/h為，終壓速度2.5-3.5km/h為宜。碾壓長(zhǎng)度一般以30-40m為宜。

10）養(yǎng)生是碾壓混凝土強(qiáng)度形成的必要工序，碾壓混凝土水分少，如果不能及時(shí)很好的進(jìn)行養(yǎng)生，將會(huì)造成水分損失，嚴(yán)重影響碾壓混凝土的強(qiáng)度發(fā)展。碾壓混凝土成型后立即進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生采用灑水加覆蓋塑料薄膜的方式進(jìn)行，為保證碾壓混凝土有充足的水分水化，特別重視前3d的養(yǎng)生效果，每天中午氣溫較高時(shí)定時(shí)向薄膜內(nèi)補(bǔ)灌水分。養(yǎng)生期不得少于7d，養(yǎng)生期間完全封閉交通。

11）48小時(shí)內(nèi)，當(dāng)碾壓混凝土基層達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%-30%時(shí)鋸縫。當(dāng)晝夜平均氣溫在15-25℃時(shí)，20 小時(shí)左右即可鋸縫。收縮縫間距一般不大于20m，縫深控制不宜小于板體厚的1/4，縫寬控制為3-5mm。

3 應(yīng)用成果

3.1 應(yīng)用成果（一）：國(guó)道G359線南海區(qū)簡(jiǎn)村至高明大橋段路面改造工程

國(guó)道G359線南海區(qū)簡(jiǎn)村至高明大橋段路面破損嚴(yán)重，現(xiàn)狀瀝青路面使用年限接近15年，老化現(xiàn)象普遍，同時(shí)出現(xiàn)較嚴(yán)重的路面病害，包括：龜裂，縱、橫向裂縫，坑槽，翻漿，車轍等病害。該路段病害情況嚴(yán)重，破損率較高，路面損壞狀況（PCI）為中（72.9）；經(jīng)分析該路段交通荷載等級(jí)為重交通等級(jí)，驗(yàn)算可知現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度偏弱；若采用常規(guī)瀝青路面病害修復(fù)方式處理病害后罩面瀝青面層，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仍不滿足現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》和重交通等級(jí)的要求，因此需要采用經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可行的基層補(bǔ)強(qiáng)方式。

根據(jù)現(xiàn)狀公路交通荷載等級(jí)、路面結(jié)構(gòu)薄弱程度，路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)方案見(jiàn)表2：

表2 路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)方案

3.2 應(yīng)用成果（二）：國(guó)道G324線佛山順德南海K576+023-K582+585段災(zāi)毀恢復(fù)重建工程

國(guó)道G324線佛山順德南海K576+023-K582+585段路面破損嚴(yán)重，現(xiàn)狀瀝青路面使用年限接近15年，大部分出現(xiàn)了老化現(xiàn)象，部分路段出現(xiàn)龜裂，縱、橫向裂縫，坑槽，翻漿，車轍等病害。該路段病害情況嚴(yán)重，破損率高，路面損壞狀況（PCI）為中（70.3）；經(jīng)分析該路段交通荷載等級(jí)為重交通等級(jí)，驗(yàn)算可知現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度偏弱；若采用常規(guī)瀝青路面病害修復(fù)方式處理病害后罩面瀝青面層，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仍不滿足現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》和重交通等級(jí)的要求，因此需要采用經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可行的基層補(bǔ)強(qiáng)方式。

根據(jù)現(xiàn)狀公路交通荷載等級(jí)、路面結(jié)構(gòu)薄弱程度，路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)方案見(jiàn)表3：

表3 路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)方案

3.3 應(yīng)用效果分析

《國(guó)道G359線南海區(qū)簡(jiǎn)村至高明大橋段路面改造工程》、《國(guó)道G324線佛山順德南海K576+023-K582+585段災(zāi)毀恢復(fù)重建工程》按相應(yīng)的路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)方案設(shè)計(jì)施工，運(yùn)營(yíng)至今3年，通過(guò)對(duì)交工驗(yàn)收、竣工驗(yàn)收和運(yùn)營(yíng)期間路面狀況和交通量的調(diào)查和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，改造后的路面運(yùn)營(yíng)狀況較好，未發(fā)現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)強(qiáng)度不足引起的病害，改造所采用的路面補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)方案滿足現(xiàn)行《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》和現(xiàn)階段交通荷載等級(jí)的需求，采用加鋪碾壓混凝土基層補(bǔ)強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)的方式技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理。

由于佛山地區(qū)碾壓混凝土基層應(yīng)用少，工程經(jīng)驗(yàn)積累不足，碾壓混凝土配套的拌合站、拌和設(shè)備、攤鋪機(jī)和碾壓機(jī)械等控制嚴(yán)格。施工初始階段，局部出現(xiàn)拌和、施工攤鋪方面施工工藝控制不良的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)及時(shí)調(diào)整、糾正，較好的解決了以上施工問(wèn)題，為后續(xù)碾壓混凝土基層施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)狀公路瀝青路面使用年限增長(zhǎng)，交通荷載等級(jí)逐漸增大，部分公路瀝青路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度偏低現(xiàn)象，路面結(jié)構(gòu)性破損的病害頻發(fā)。舊瀝青路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)及病害整治是當(dāng)下及未來(lái)瀝青路面改造的趨勢(shì)，如何確定舊瀝青路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)方案是改造的首要任務(wù)；而碾壓混凝土基層作為舊瀝青路面的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)層，在經(jīng)濟(jì)上比較合理、技術(shù)上可行，施工工藝和強(qiáng)度上能滿足當(dāng)下舊瀝青路面改造的需求。

現(xiàn)階段碾壓混凝土基層在舊瀝青路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)或者改擴(kuò)建中應(yīng)用較少，工程經(jīng)驗(yàn)積累不足，然而碾壓混凝土基層相比較水泥混凝土基層和水泥穩(wěn)定粒料基層優(yōu)勢(shì)明顯，在保證經(jīng)濟(jì)合理的前提下盡可能大的滿足路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需求，是比較經(jīng)濟(jì)可行的基層方案選擇，應(yīng)加大碾壓混凝土基層在瀝青路面上的應(yīng)用。