水泥混凝土路面加鋪及處治設計

池育源

（山西交控置地有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

水泥混凝土路面加鋪和翻修工藝具有施工簡單，且能夠高質量快速地改善舊水泥路面的路用性能，因此舊水泥混凝土路面多采用加鋪改造方案[1-3]。在對水泥路面進行改造時，如果水泥混凝土路面的承載能力較好，可直接加鋪瀝青面層，但在直接加鋪前應對現狀道路進行整體性能檢測評估，再制定科學合理經濟的設計方案。目前，水泥混凝土路面改造技術主要有挖除重鋪、“白加白”和“白加黑”幾種形式，其中“白加黑”具有資源循環利用、環境友好、易養護維修等優勢[4-6]。當前我國在進行瀝青加鋪層設計過程中并沒有相對完善的規范指導方法。依托某水泥混凝土路面改造設計，較系統地分析評估舊路使用情況，制定了切實可行的改造方案，項目實施后經過兩年的運營，各項路用指標良好。

1 舊路評估檢測

依托某市國道改擴建工程，一級公路，技術標準為雙向四車道，設計時速60 km/h，路基寬度23.5 m，原有公路路面結構層為25 cm厚水泥混凝土面層+25 cm厚水泥穩定碎石基層+30 cm厚級配碎石墊層，交通等級為中等交通。

1.1 路面損壞狀況檢測

本工程參照《公路工程技術狀況評定標準》對采集到的公路技術狀況指標進行分析處理，計算得到路面的破損率DR和路面狀況指數PCI。現狀水泥混凝土路面損壞調查結果如表1所示。

表1 水泥混凝土路面損壞狀況

由表1中的數據可知：本路段路面破損狀況為“差”，需要采用適當的措施進行全面處治。左幅路面破損率DR約為右幅的2倍，主要原因是運營過程中左幅的大型重車流量明顯大于右幅。

1.2 舊路承載能力檢測

本工程選用全自動式落錘式彎沉儀（FWD）對現有水泥混凝土路面進行動態彎沉測試，由檢測得到數據分析處理匯總如表2 ～表4。

表2 路面頂面當量回彈模量測試結果

表3 接縫傳荷能力檢測結果 %

表4 板底脫空檢測結果 %

通過對上述檢測結果的分析可知：

a）現狀路段水泥混凝土路面的當量回彈模量均值約為200 MPa，表明本路段的水泥混凝土板具有良好的承載能力，該路段大部分水泥混凝土板不需要再進行破碎處理，因此可以采用適當的工藝進行簡單處理后，再進行瀝青路面加鋪。對比分析，兩幅路面頂面的當量回彈模量平均值和變異系數都很相近，說明本路段的左右幅承載能力沒有太大的差別。綜上路況的調查結果可知，本道路在運營期間的破壞主要為路表面造成的損壞，并沒有對道路的承載能力造成過大的影響。

b）通過對本路段水泥混凝土路面的接縫傳荷能力結果進行分析可知，兩幅公路的傳荷能力位于“優良”及“中”之間的比例之和都大于85%，表明本路段的路面板體都具有很好傳遞荷載的能力。然而對比分析左幅和右幅兩塊路面板體的傳荷能力時，右半幅傳遞荷載能力稍優于左半幅，該結論和當量回彈模量的結論基本吻合。

c）通過對該路段水泥混凝土路面板底脫空結果進行分析可知，左右兩幅脫空比例大體相同，但是整條道路板體脫空率高達約20%，為了滿足加鋪后道路的路用功能和使用壽命，必須要對該路段采用適當補救處理措施。

結合以上分析結果，本工程路段的路面具有較好的承載能力，另外左右幅不存在明顯的差異，可滿足在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青面層的標準。

2 病害處治設計

針對上述舊路面檢測時發現的問題分別進行處理補強。

2.1 板底脫空處理

為解決板底脫空病害，本工程選用注漿法進行處理，注漿材料選用Po32.5級普通硅酸鹽水泥、細度模數不大于2.5的潔凈砂、大于Ⅱ級的粉煤灰、泵送劑選用FDN-P、減水劑選用FDN-100、流動劑選用FTS、食鹽、TQ壓漿劑、滑石粉和鋁粉等。參照同地區以往經驗，各材料質量比為：水泥∶砂∶FDN-P∶FDN-100∶鋁粉∶水=1000∶1300∶2.5∶2.5∶0.54∶600。在公路工程施工和養護施工過程中，有時候工期比較緊張，要求工程在12 h到24 h內可以開放交通，規范要求壓漿漿液12 h的最低強度不小于3.5 MPa。采用上述配合比測試該壓漿材料在24 h內的強度可以達到5.48 MPa，而且其流動性也滿足規范要求。

壓漿施工過程中壓漿孔的鉆孔應伸達到砂墊層，孔深大約為80 cm，壓漿的壓力應控制在0.4 MPa左右。首先在混凝土板的鉆孔內插入壓漿頭后擰緊螺栓，依次按照前后、低高的原則注漿，保證混凝土面板下的積水和空氣全部排出。壓漿分兩次完成，第一次壓漿處理3 d后可進行第二次壓漿處理，第一次壓漿的主要目的是為了處理混凝土板底的脫空損壞，第二次壓漿的目的是為了防止路基不均勻沉降而引發的縱向裂縫。所以，本項目的壓漿孔選擇在路面板縱縫附近，壓漿示意如圖1所示。

圖1 兩次壓漿示意圖

利用水準儀對壓漿前后的路面進行高程測量，共取測量點620個，注漿前后混凝土板塊的平均升幅約為3.9 mm，測量點高程變化分布如圖2所示。

圖2 測量點高程變化分布圖

壓漿結束之后，對該路段進行抽芯檢查，共鉆取57個芯樣，經仔細觀察，漿液已經基本完全填充板底脫空區，大幅度恢復了板底的支撐能力，板底基層的強度得到補強提升。

2.2 裂縫修復處治

針對本項目存在的裂縫，處理方法主要為以下兩種：a）針對裂縫寬度不大于3 mm的輕微裂縫，清理裂縫內的雜物后，采用熱瀝青進行灌縫處理。b）針對裂縫寬度大于3 mm的貫穿裂縫，先清理裂縫內部的雜物，然后按方法a中的工藝進行灌縫處理達到要求后，再對裂縫進行貼縫處理。

2.3 破碎板修復處治

本項目中有部分板體出現破碎，統籌考慮經濟和使用效果兩方面的作用，形成了以下兩條原則。

a）在清除舊路面原有破碎影響區內的舊水泥混凝土之后，如果下承層的整體性處于一種良好的狀態，只需對水泥混凝土路面層進行相應的恢復即可。清除過程中要盡可能少地對相鄰板體造成擾動，從而避免由于人為的因素導致了板體的破損或錯臺等病害。在清理過程中還需要注意保留好原有預埋設在水泥混凝土中的拉桿，如果不可避免地導致了拉桿的損壞，可在相鄰板體的1/2板厚處進行鉆孔植入傳力桿的方法進行彌補，從而形成一個新的整體，拉桿的布設如圖3所示。

圖3 傳力桿與拉桿植筋圖

b）如果水泥混凝土路面的下承層損害比較嚴重或受擾動破損時，首先應將其與板體一并鑿除，然后采用貧混凝土對下承層進行相應的修補填充，養護時間應該在3 d以上，最后再對其進行水泥路面的補強處治。

2.4 層間處理與結構層設計

在本項目施工過程中，為保證原有水泥路面同加鋪的瀝青結構層強力結合在一起，由于舊水泥路面表層的刻槽被磨損得非常嚴重，需要采用精銑刨機對水泥混凝土進行二次銑刨處理。在對路面進行清除雜物后，首先灑布一層乳化瀝青黏層油，然后再灑布一層橡膠瀝青應力吸收層，從而保證兩者的黏結效果，該黏結層不但具有較強的黏結力，而且具有一定的防水效果。

加鋪結構層為4 cm SMA-13改性瀝青混凝土上面層+6 cm AC-20瀝青混凝土下面層。為有效降低舊水泥混凝土路面對加鋪瀝青面層造成反射裂縫，在新舊路面之間增設橡膠瀝青應力吸收層。

按照上述各項處治方案對該項目的水泥路面進行修復補強加鋪，在施工完后，對路面進行檢測，檢測結果表明：該路的整體承載性良好。

3 結論

依托某舊水泥混凝土路面改擴建工程首先對路面進行了路面損壞狀況及承載能力的檢測，然后針對檢測狀況制定出了針對性修復處治加鋪方案，最后在項目通車兩年后又重新進行了檢測，得到如下結論：

a）該混凝土原路面承載力尚好，左右幅承載能力沒有明顯差異，滿足加鋪瀝青面層的設計要求，但需對不同程度的病害進行修復補強處理。

b）針對板底脫空采用注漿法進行處治；對于不同程度的裂縫采用灌縫或者灌漿貼縫兩方案處理；對板體破碎的程度，可采用植筋和完全鑿除重新補強處理。

c）為保證新舊路面的黏結性，在舊路面上先灑布乳化瀝青黏層油，之后再灑布橡膠瀝青應力吸收層。