多種技術(shù)在高等級公路水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層的綜合應(yīng)用分析

任鐵軍、陳遠(yuǎn)征、孫艷慶、陳禹通

（1.許昌市建安區(qū)公路管理局，河南許昌 461100；2.中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450004）

1 高等級公路水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層的意義

高等級公路水泥混凝土路面具有剛度大、擴(kuò)散荷載應(yīng)力能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)使其在道路建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，然而高等級公路水泥混凝土路面也存在一些缺點(diǎn)，比如容易斷裂、裂縫生長快，導(dǎo)致行車跳動，影響行車舒適性。高等級公路水泥混凝土路面改為瀝青混凝土面層成為提高公路質(zhì)量的重要手段。我國擁有龐大的水泥混凝土路面里程，該措施在保證質(zhì)量、充分利用原材料、節(jié)能減排方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢與前景[1]。

2 目前常用道路升級改造措施

G311 是我國一條重要的東西向線路，建設(shè)于1997年，被設(shè)定為一級公路，路面寬度為25m。然而，近年來，由于混合交通量不斷增加，椹澗超限檢測站路段出現(xiàn)許多病害，包括破碎板、唧泥、冒漿、沉陷、裂縫和斷角等問題，給過往車輛的行車舒適性帶來嚴(yán)重影響。雖然這段路面經(jīng)歷過兩次中大修，但鋼筋混凝土和鋼纖維混凝土路面并未得到有效修復(fù)。

為解決這個問題，需采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硇迯?fù)該路段，并提升通行能力和駕駛體驗。在修復(fù)椹澗超限檢測站路段的過程中，考慮采用應(yīng)力吸收、注漿、均質(zhì)化技術(shù)，例如微裂均質(zhì)化、地聚合物注漿、修補(bǔ)表面坑槽和加鋪應(yīng)力吸收層等方法。這些技術(shù)可以有效地處理路面脫空問題、提高路面的平整度和強(qiáng)度，并延長路面的使用壽命。同時，這也符合我國公路建設(shè)發(fā)展進(jìn)入高質(zhì)量階段的要求，充分利用原有材料，實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)[2]。

3 地聚合物注漿技術(shù)及微裂均質(zhì)化技術(shù)應(yīng)用

鋼纖維混凝土面板出現(xiàn)的唧泥、冒漿、沉陷等病害，采用微裂均質(zhì)化和地聚合物注漿相結(jié)合的方法進(jìn)行處理。這樣可以實現(xiàn)原路面質(zhì)地的均勻化，使其成為適合加鋪層的基層。對于鋼筋混凝土面板的裂縫、斷角、錯臺等病害，需要先進(jìn)行縫隙清理，然后采取注漿微膨和剔鑿等措施，以滿足基層驗收標(biāo)準(zhǔn)。隨后，可以進(jìn)行應(yīng)力吸收層和瀝青混凝土面層的加鋪，采用這些技術(shù)措施能夠有效修復(fù)路面病害，提升通行能力和駕駛體驗。通過加鋪應(yīng)力吸收層和瀝青混凝土面層，可以增強(qiáng)路面的承載能力和穩(wěn)定性，并提供更好的駕駛舒適性。這些措施將有助于改善該路段的病害情況，提升道路的服務(wù)水平和維護(hù)道路形象。同時，兼顧節(jié)約成本和資源利用效率，符合當(dāng)前公路建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展的要求。

根據(jù)現(xiàn)場情況做初步病害狀況判斷，采用探地雷達(dá)和落錘式彎沉儀對混凝土板的脫空和其結(jié)構(gòu)層的均勻情況進(jìn)行檢測、掃描，將病害位置以里程+偏距的形式進(jìn)行標(biāo)記。同時，通過車載終端現(xiàn)場逐車道采集現(xiàn)有道路路況影像數(shù)據(jù)，專業(yè)技術(shù)人員對影像數(shù)據(jù)處理、合成后上傳阿里云存儲，在路面可視化養(yǎng)護(hù)平臺建立一條可視化、數(shù)字化的養(yǎng)護(hù)路面，依托路面可視化養(yǎng)護(hù)平臺可指導(dǎo)路面專項檢測及加載相應(yīng)檢測數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析道路病害成因，對各養(yǎng)護(hù)維修路段給出處治方案。據(jù)此形成報告文件和實施性作業(yè)指導(dǎo)書，以精準(zhǔn)指導(dǎo)施工。

對邊角破碎損壞較深和較寬的路面，先進(jìn)行注漿加固，再進(jìn)行微裂均質(zhì)化；對破損較淺、較窄的裂縫進(jìn)行清除、剔鑿，然后利用注漿或表層修補(bǔ)的方法修復(fù)。注漿后養(yǎng)護(hù)24h，然后即可開始進(jìn)行微裂均質(zhì)化處理。

3.1 微裂均質(zhì)化

微裂均質(zhì)化是一種處理鋼纖維混凝土路面的方法。在路面發(fā)生翹動、錯臺等問題時，通過使用強(qiáng)夯機(jī)進(jìn)行擊打，可以使路面產(chǎn)生內(nèi)部預(yù)裂或損傷。隨后，在壓路機(jī)荷載、干縮和溫度等作用下，這些裂縫會進(jìn)一步擴(kuò)大，形成緊密鉗鎖的塊狀結(jié)構(gòu)，從而使路面具有半剛性基層特點(diǎn)。這種處理方法可以促進(jìn)路面的均質(zhì)化，增強(qiáng)路面的穩(wěn)定性和承載能力。

微裂均質(zhì)化工藝流程如下：

一是施工準(zhǔn)備：熟悉工程的設(shè)計文件，收集現(xiàn)場資料，核實工程數(shù)量，按工期要求、施工難易程度、氣候條件等編制施工組織計劃。微裂處治設(shè)備選擇沖擊能量不小于66kJ 的智能連續(xù)強(qiáng)夯機(jī)，夯擊間距為50～100cm。

二是試驗段施工：微裂處治路段施工前，應(yīng)選擇200m 典型路段作為試驗段。依托試驗段施工，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，糾正偏差，編制總結(jié)報告，完善施工組織設(shè)計，指導(dǎo)全線進(jìn)行微裂處治施工。試驗段施工需確定的工藝參數(shù)包括：微裂設(shè)備打擊能量、打擊遍數(shù)、打擊間距。

三是處治施工：根據(jù)試驗段確定的工藝參數(shù)進(jìn)行微裂處治施工。一般從道路中間往兩側(cè)進(jìn)行微裂處治施工，道路外側(cè)0.75～1.0m 范圍不宜微裂處治。半剛性基層微裂處治后，宜采用24t 以上膠輪壓路機(jī)碾壓2～3 遍后，進(jìn)行效果評定。

四是質(zhì)量檢驗：使用彎沉儀檢測道路彎沉值，根據(jù)彎沉值判斷微裂均質(zhì)化是否完整、徹底，彎沉數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 彎沉儀檢測道路彎沉值

3.2 地聚合物注漿

地聚合物注漿是通過使用注漿設(shè)備，對結(jié)構(gòu)層脫空、彎沉值異常、路床及路堤裂隙進(jìn)行針對性的滲透、填充、膠結(jié)和擠壓密實的過程。這種注漿技術(shù)可以有效修復(fù)路面問題，增強(qiáng)路面的穩(wěn)定性和承載能力。它能夠填補(bǔ)空隙、加固松散地基，提高整體路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。此外，地聚合物注漿還可以防止水分滲透，減少病害的發(fā)生，延長路面的使用壽命。

地聚合物注漿工藝流程為：定位—鉆孔—制漿—灌漿—灌漿孔封堵—交通控制。

一是定位:根據(jù)外觀、地質(zhì)雷達(dá)和彎沉檢測等方法進(jìn)行脫空板的調(diào)查，并在適當(dāng)位置標(biāo)明鉆孔位置。根據(jù)理論推測，脫空現(xiàn)象首先在板角處出現(xiàn)，然后沿著板的縱向和橫向裂縫擴(kuò)展。因此，在填補(bǔ)裂縫或接縫時，對于完好或輕微裂縫的板塊，可以通過鉆孔注漿來解決，在這種情況下，鉆孔位置一般應(yīng)距離邊角20～40cm。對于嚴(yán)重斷裂出現(xiàn)錯臺的板塊，斷縫位置也可能出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，因此，在板角和斷縫處都應(yīng)進(jìn)行鉆孔壓漿處理。需要考慮的是，邊角位置可能已經(jīng)有支撐存在，因此當(dāng)鉆孔靠近邊角時，很難將灰漿注入并且注入壓力容易從邊角散失。因此，板角的鉆孔位置應(yīng)距離邊角40～60cm。通過以上方法，能夠有效地處理脫空板問題。

二是鉆孔：根據(jù)標(biāo)定位置進(jìn)行鉆孔，確保鉆孔深度與板厚一致，并選擇與壓漿頭直徑相匹配的鉆孔孔徑，使孔徑與壓漿頭直徑的差值在1～2mm 之間。

三是制漿：根據(jù)1∶0.45 的配合比將材料灌入漿液，在灰漿拌和機(jī)中進(jìn)行均勻混合，直到材料完全無灰團(tuán)為止。在使用過程中，需要持續(xù)攪拌，并確保流動度保持在15s，防止發(fā)生沉淀。

四是灌漿：灌漿孔應(yīng)布置在四角和板中，數(shù)量不少于5 個，邊孔離板邊的距離應(yīng)大于50cm。對于脫空區(qū)域的注漿，需要啟動注漿設(shè)備，并將壓力調(diào)整至設(shè)計注漿壓力（1.5MPa），進(jìn)行試注觀測。在穩(wěn)定的注漿狀態(tài)下開啟注漿泵，待注漿壓力超過設(shè)計注漿壓力達(dá)到1.5MPa，或注漿設(shè)備活塞停止5s 以上，或者路面抬升時立即停止注漿。然后，拔出注漿頭，移至下一個孔位進(jìn)行注漿。

對于帶狀或片狀裂縫的注漿，建議先在注漿孔處鋪設(shè)土工布，然后由壓力控制人員打開注漿泵，并調(diào)整液壓泵站的壓力。觀察注漿泵的壓力，當(dāng)注漿泵的壓力達(dá)到設(shè)計要求時，不再進(jìn)行液壓泵站的壓力調(diào)整，以保持穩(wěn)定的壓力狀態(tài)進(jìn)行注漿。在注漿過程中，如果相鄰的孔冒漿或路面抬升，立即停止注漿。

注漿結(jié)束后，使用木塞封堵孔位，并清理注漿孔周圍溢出的漿液。注漿過程中的質(zhì)量控制采用注漿壓力和注漿量兩個指標(biāo)進(jìn)行控制，其中注漿的最大壓力不得小于1.5MPa。如果發(fā)現(xiàn)相鄰孔、板縫、裂縫、路肩或灌漿回路處存在過多集漿情況，需要進(jìn)行工藝調(diào)整。

在壓漿過程中，溢漿的孔應(yīng)及時使用圓狀木塞封堵，防止過度壓力散失。注漿頭拔除后，也應(yīng)立即使用木塞等材料封堵，防止?jié){液反流。禁止過量注漿，以免造成孔周輻射裂縫的產(chǎn)生[3]。

五是灌漿孔封堵：在不會發(fā)生壓力散失，確保水泥砂漿不會從孔洞中擠出的情況下，方可拔除木塞，并使用水泥砂漿或取出的混凝土芯樣嚴(yán)密封堵灌漿孔。

六是交通控制：壓漿完成后，板塊禁止車輛通行，需等待至少6h 后方可開放交通。

3.3 修補(bǔ)縫隙、坑槽

一是縫隙修補(bǔ)：對于裂縫較窄的情況，可以采用注漿修補(bǔ)方法。首先，使用空壓機(jī)清除縫隙內(nèi)的雜物和碎屑，確保干燥無水。然后，填充修補(bǔ)材料，修補(bǔ)材料應(yīng)具有良好的流動性和早期強(qiáng)度，以確保修補(bǔ)部位的密實和耐久性。

二是孔洞和坑槽修補(bǔ)：對于孔洞和坑槽，首先將其鑿成形狀規(guī)則、直壁的坑槽，清理內(nèi)部碎屑，并涂抹界面劑或環(huán)氧樹脂溶液，以提高修補(bǔ)層的附著力。然后，使用預(yù)先配制好的膠乳混凝土填充坑槽，并噴灑養(yǎng)護(hù)劑進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后，路面即可通車。

三是使用適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)材料：修補(bǔ)材料的選擇十分重要。道路專用的快凝混凝土是常用的修補(bǔ)材料，它具有良好的流動性和早期強(qiáng)度，并且不會產(chǎn)生較大的水化熱。這種材料適合填充縫隙和坑槽，并能夠有效地修復(fù)路面。

需要注意的是，在進(jìn)行修補(bǔ)前，應(yīng)先將病害區(qū)域徹底清理干凈，確保沒有雜物和碎屑。通過采用適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)方法和材料，可以有效修復(fù)路面的縫隙和坑槽，提升道路的平整度和使用壽命[4]。

3.4 加鋪應(yīng)力吸收層

應(yīng)力吸收層主要由細(xì)集料、礦物填料和高彈性聚合物改性瀝青膠結(jié)料組成。它能夠與水泥混凝土基層密實地黏結(jié)，并具有良好的自愈能力。在基層發(fā)生變形時，應(yīng)力吸收層能夠隨之變形，從而減少應(yīng)力的傳遞，避免裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展。此外，應(yīng)力吸收層還具有不滲水的性能，有效防止水分滲入基層，進(jìn)一步保護(hù)路面的穩(wěn)定性。該方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

第一，既有路利用率高，可徹底處置板底脫空。應(yīng)力吸收層技術(shù)能夠有效處理水泥混凝土路面的板底脫空問題。通常，水泥混凝土路面的病害主要集中在伸縮縫和裂縫位置，而其他區(qū)域的混凝土強(qiáng)度較好。通過地聚合物注漿填充和補(bǔ)強(qiáng)板下脫空部分，并使用強(qiáng)夯機(jī)進(jìn)行微裂均質(zhì)化處理，可以使整個路面及其下部變得緊密、充實。由于既有混凝土路面板位置不變，板縫互相吻合，形成具有剛性和溫度穩(wěn)定性的基層。

第二，加鋪層較薄，對既有路面標(biāo)高影響極小。與傳統(tǒng)的加鋪方式相比，應(yīng)力吸收層技術(shù)只需在水泥混凝土路面上進(jìn)行覆蓋，增加的高度相對較小。該工藝僅需增高13cm，前后接頭段的長度僅為20～40m。原有設(shè)施如龍門架、懸臂式標(biāo)志標(biāo)牌等滿足公路凈空要求（5m），行車過程中對于該段高程變化無明顯感知。

第三，粉塵少，施工影響小，交通影響小。傳統(tǒng)的混凝土破除過程需要大量機(jī)械操作和物料外運(yùn)，同時會產(chǎn)生噪聲和難以利用的廢棄料，需進(jìn)行外運(yùn)處理。相比之下，應(yīng)力吸收層技術(shù)在施工過程中幾乎無粉塵生成，且減少了物料運(yùn)輸量，對施工現(xiàn)場環(huán)境影響較小。此外，由于施工工藝簡化，對交通影響也較小。

第四，成本低，節(jié)能減排優(yōu)勢明顯。與其他工藝相比，應(yīng)力吸收層技術(shù)所需的破碎混凝土總量較少，不會產(chǎn)生大量廢料，也無須進(jìn)行新材料加工和運(yùn)輸?shù)阮~外工藝。因此，相對而言，應(yīng)力吸收層技術(shù)的施工成本較低，且節(jié)能減排效果顯著。

4 結(jié)語

在工程實踐中，微裂均質(zhì)化、地聚合物注漿、修補(bǔ)表面坑槽以及加鋪應(yīng)力吸收層等技術(shù)的廣泛應(yīng)用尤其是在高等級公路上使用，已經(jīng)取得良好的效果。在高等級公路上，由于對道路基層的強(qiáng)度、承載力、平整度和舒適性有更高的要求，需要更為精細(xì)和專業(yè)的施工技術(shù)，該工程在實施后的表現(xiàn)比較符合驗收要求和使用功能，適用于升級高等級路面。為了提高高等級公路的路面性能并兼顧節(jié)約成本、提升資源利用率和增強(qiáng)路面使用效能，需要依據(jù)具體工程概況、地表狀況和地下病害等情況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和標(biāo)記，并提前制訂有效可行的施工方案，這可以確保工程在實際應(yīng)用中能夠順利進(jìn)行。