摘 要:對舊水泥混凝土路面“白改黑”設(shè)計進行了分類、比較和分析, 淺述了不同瀝青混凝土加鋪層的優(yōu)缺點,提出了舊水泥混凝土板塊病害的處治方案,最后總結(jié)了舊水泥混凝土路面“白改黑”的設(shè)計思路。
關(guān)鍵詞:混凝土板塊,加鋪層,接縫處理
中圖分類號:U416. 216 文獻標識碼:A
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,道路交通量不斷增加,汽車軸載也日益重型化,以及水泥混凝土路面設(shè)計、施工等方面的原因,水泥混凝土路面產(chǎn)生了多種破損現(xiàn)象,導致結(jié)構(gòu)承載力不足,使用品質(zhì)不斷下降,而單純采用破板修復這個辦法,實踐證明,達不到路面質(zhì)量的預期效果,要改善和解決這一狀況,目前普遍采用的方法是對水泥混凝土路面進行“白改黑”,即將水泥混凝土路面改造為瀝青混凝土路面。
水泥混凝土路面“白改黑”工程目前主要有兩種方案:1) 徹底挖除舊水泥混凝土板塊,并對基層或地基處理和補強后,再鋪筑瀝青混凝土路面;2) 在充分綜合利用現(xiàn)有水泥混凝土路面的基礎(chǔ)上,加鋪瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)層以達到白改黑的效果。很明顯第一種方案投入資金多,工期長,對正常交通的影響很大,并且堆放挖除的混凝土板塊易造成一定的環(huán)境影響,但作為設(shè)計方面來考慮可能是比較簡單的。第二種方案設(shè)計的路面結(jié)構(gòu)形式主要有三種:A 型:舊水泥混凝土板塊斷裂、處治、沖擊壓實+ 補強層+瀝青混凝土加鋪層;B 型:舊水泥混凝土路面處治+ 補強層+ 瀝青混凝土加鋪層;C 型:舊水泥混凝土路面處治+ 細粒式瀝青混凝土找平+ 土工合成材料+ 瀝青混凝土加鋪層。
1 三種瀝青混凝土加鋪結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點及適用條件
1. 1 A 型:舊水泥混凝土板斷裂、處治、沖擊壓實+ 補強層+ 瀝青混凝土加鋪層該瀝青加鋪路面結(jié)構(gòu)適用于路面破損嚴重,路面板強度較低,經(jīng)計算所需的瀝青混凝土加鋪層過厚時,并無村莊路段的路面改造工程。該結(jié)構(gòu)對舊水泥混凝土板塊進行斷裂、沖擊壓實,可提高路面的整體強度并延緩或防止反射裂縫的產(chǎn)生。但對舊混凝土板塊斷裂和沖擊壓實時,會影響路線兩旁村莊、房屋和其他結(jié)構(gòu)物的安全性;并且在村鎮(zhèn)路段受高程控制或因橋梁荷載影響,村鎮(zhèn)路段和橋頭接線路段施工時應(yīng)設(shè)置過渡段,從而導致縱坡不順。
1. 2 B 型:舊水泥混凝土路面處治+ 補強層+ 瀝青混凝土加鋪層該瀝青混凝土加鋪路面結(jié)構(gòu)適用于路面破損現(xiàn)象相對較輕,路面板強度較低,所需的瀝青混凝土加鋪層過厚時,并無村莊路段的路面改造工程。該結(jié)構(gòu)主要對舊水泥混凝土板塊斷板、沉陷、脫空等損壞現(xiàn)象進行處治(補強、壓漿等) ,處治要求不高。因不采用機械破碎、斷裂混凝土板塊,則不會影響路線兩旁村莊和房屋的安全性,施工方便,并可節(jié)約因混凝土板塊破碎、斷裂、沖擊壓實的費用投資,達到降低工程造價的目的。但因在村鎮(zhèn)路段受高程控制或因橋梁荷載影響,村鎮(zhèn)路段和橋頭接線路段施工時仍應(yīng)設(shè)置過渡段,從而導致縱坡不順。
1. 3 C 型:舊水泥混凝土路面處治+ 細粒式瀝青混凝土找平+ 土工合成材料+ 瀝青混凝土加鋪層該瀝青混凝土加鋪路面結(jié)構(gòu)適用于舊混凝土板破損較輕,路面板強度較高,計算僅需瀝青混凝土加鋪層鋪筑的路面改造工程,該方案適用廣泛,工程造價具有很大的優(yōu)越性。在舊水泥混凝土板塊上直接加鋪瀝青混凝土面層,應(yīng)加強對舊水泥混凝土板塊的處治,尤其是脫空、錯臺等病害的處治,盡量減少反射裂縫的產(chǎn)生。但是設(shè)置細粒式瀝青混凝土找平層,并且再鋪設(shè)土工合成材料(如玻璃纖維土工格柵) ,相當于設(shè)置一層應(yīng)力吸收層,可減小接縫區(qū)加鋪層中兩側(cè)板塊垂直與水平的相對位移而產(chǎn)生的應(yīng)力,延緩反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展,起到抗疲勞開裂、耐高溫車轍、抗低溫縮裂的作用,從而延長瀝青混凝土路面的使用壽命。
1. 4 三種路面加鋪結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟分析及優(yōu)缺點分析A 型和B 型結(jié)構(gòu)對通車、工期、環(huán)境和社會影響較差;而C 型結(jié)構(gòu)雖對舊水泥混凝土路面的處治要求較高,但其經(jīng)濟上具有很大的優(yōu)越性,且各方面的影響均較好,故下面對C 型瀝青混凝土路面加鋪結(jié)構(gòu)從加鋪層厚度、舊水泥混凝土路面的處治等方面進行分析。
2 瀝青混凝土加鋪層厚度
瀝青混凝土加鋪層厚度主要由結(jié)構(gòu)強度和防止出現(xiàn)反射裂縫兩個因素控制,由于舊水泥混凝土面板作為基層強度較高,上面加鋪瀝青混凝土,結(jié)構(gòu)強度方面一般沒問題,關(guān)鍵是如何防止反射裂縫的產(chǎn)生。根據(jù)國外的幾種罩面設(shè)計法和實際施工經(jīng)驗,瀝青混凝土加鋪層的厚度在10 cm 左右,而我國現(xiàn)行J TG D4022002 公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范對舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青層厚度做了指導性的要求,即“瀝青加鋪層的厚度按減緩反射裂縫的要求確定。高速公路和一級公路的最小厚度宜為100 mm ,其他等級公路的最小厚度宜為70 mm。”因此瀝青加鋪層厚度的確定,一方面應(yīng)根據(jù)國內(nèi)外的相應(yīng)經(jīng)驗,現(xiàn)有的規(guī)范規(guī)定來確定,另一方面還得根據(jù)設(shè)計指標(如彎沉) 來計算確定。一般來說,加鋪層越厚,其防止或延緩反射裂縫的效果就越好,裂縫擴展到路表面的時間就越長,但加鋪層也不能無限地增厚,1) 因為經(jīng)濟上不可行;2) 加鋪層過厚易產(chǎn)生車轍、壅包等,影響路面的使用性能,當加鋪層達到一定厚度后,應(yīng)配合其他防裂措施效果會更好。
3 舊水泥混凝土路面的處治措施
3. 1 斷裂沉陷板處理
對于損壞嚴重的舊混凝土面板,如板塊出現(xiàn)嚴重的斷裂與沉陷等,應(yīng)首先考慮是路基質(zhì)量出現(xiàn)問題,必須將整個板全部鑿除,重新夯實路基及基層,澆筑不小于舊混凝土強度的新混凝土板;如原基層質(zhì)量較差,路基強度不足的,應(yīng)采取措施對路基和基層進行處理和補強。
3. 2 板底脫空處理
對于板底脫空現(xiàn)象,可采用鉆孔壓漿法進行處理。在混凝土面板底部脫空處鉆孔,通過孔洞利用水泥漿高壓澆筑處理,使板底流質(zhì)材料凝固產(chǎn)生一定的強度,對面板產(chǎn)生均勻承托的作用,從而達到穩(wěn)固板塊的目的。
3. 3 錯臺的處理
錯臺現(xiàn)象如由于基層脫空或路基強度不足引起的,應(yīng)首先進行基層和路基的補強,防止進一步不均勻沉陷。當直接鋪筑玻璃纖維土工格柵時,錯臺小于10 mm 時可不做處理;否則將錯臺高出的一側(cè)的板塊邊緣30 cm～50 cm 范圍內(nèi),按斜坡鑿至與下沉板邊緣平齊,并采用瀝青砂或瀝青石屑進行找平。
3. 4 原路面接縫處理
在瀝青加鋪層施工前對原路面的縱橫向接縫及路面裂縫,要全部進行清縫機清縫,清縫要干凈、無雜物,并選用性能良好的密封材料機械嵌縫,如用橡膠瀝青、聚氨酯類填縫料等粘結(jié)性強、回彈性及溫度穩(wěn)定性好的材料,嵌縫要飽滿,以便減少地表水通過舊水泥混凝土板接縫下滲入土基,同時減少地下水通過舊水泥混凝土板接縫進入加鋪層,浸濕加鋪結(jié)構(gòu)層材料,降低無機結(jié)合料處治的粒料層強度。
3. 5 角隅斷裂處理
角隅斷裂一般是由行車荷載作用引起的應(yīng)力集中造成的。對于長和寬大于1 m 并伴隨下沉斷裂的板,應(yīng)按斷裂板相同的處理方法;對于長和寬小于1 m 或僅出現(xiàn)斷裂的可采取灌縫處理。
3. 6 路基路面強度控制指標
國內(nèi)外多年來對舊水泥混凝土路面加鋪改造的經(jīng)驗表明,對于防治反射裂縫的各種措施中,無論是加筋的還是應(yīng)力消散類的,對于水平位移(張開型反射裂縫) 有效,而對于豎向位移引起的剪切型反射裂縫收效甚微。剪切型反射裂縫主要是在車輪偏荷載的作用下,接縫兩側(cè)的彎沉差過大而引起瀝青加鋪層的剪切破壞。
因此在混凝土板塊修復時,除按上述情況處理外,還應(yīng)以單點彎沉和接縫兩側(cè)板塊的彎沉差作為控制指標,并按公路的等級要求、行車要求等參數(shù)來確定相應(yīng)的彎沉指標。根據(jù)水泥混凝土路面改造工程的施工經(jīng)驗,如實測彎沉值(0. 01 mm) 小于14 ,可不予處理;如實測彎沉值大于40 ,應(yīng)按板底脫空或沉陷板處理,整板破碎,處理基層,再澆筑新的混凝土板塊;如實測彎沉值在14～40 之間的,按鉆孔壓漿處理。
4 結(jié)語
通過上述分析和技術(shù)經(jīng)濟比較,在舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層的方法是目前改造水泥混凝土路面的一種可選方案,并且可減少廢棄混凝土板塊對環(huán)境造成的污染,具有很高的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益,尤其在低等級水泥混凝土路面“白改黑”改造工程中予以充分重視。
在舊水泥混凝土路面“白改黑”設(shè)計時,首先對其使用狀況進行全面徹底的調(diào)查和測試,逐段進行統(tǒng)計,掌握第一手外業(yè)基礎(chǔ)資料;其次針對舊水泥混凝土路面的各種破壞情況,采取相應(yīng)的修補方法;然后根據(jù)公路等級要求、設(shè)計年限以及其他有關(guān)規(guī)范要求,按照理論和經(jīng)驗相結(jié)合的方法,確定瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)。同時因原公路對排水設(shè)計考慮不周或未進行設(shè)計,因此在“白改黑”設(shè)計時,應(yīng)充分注重公路的排水設(shè)計,并按公路等級要求設(shè)計合理的縱坡,確保公路既達到舊水泥混凝土路面“白改黑”的效果,經(jīng)濟合理,又能大大改善行車條件,提高行車的安全性和舒適性。
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Discussion of the white changing black design to the cement concrete pavement
LI Hui2cheng SU Rong2yao
Abstract :It classes , compares and generalizes the“white changing black”design to the cement concrete pavement , discusses the merits andfaults of the different spreading layer added by asphalt concrete , and brings forward the treatment scheme of the old cement concrete platesdamages. At last it generalizes the“white changing black”design thought to the old cement concrete pavement .
Key words :concrete plate , spreading layer added , joint treatment
