容 榮
(??谑惺姓こ淘O(shè)計(jì)研究院,海南???570100)
隨著城市的快速發(fā)展、汽車保有量快速提升,越來越多的城市水泥混凝土路面不堪重負(fù),出現(xiàn)許多病害,對(duì)原有路面的改造需求日益提升。水泥混凝土路面加鋪瀝青面層(俗稱“白改黑”)技術(shù)能夠極大地節(jié)約工程投資,縮短施工周期,對(duì)減少城市交通的影響具有重要意義。經(jīng)過多年發(fā)展,許多舊有路面已進(jìn)行過“白改黑”改造,文章介紹“白改黑”改造后運(yùn)行多年并出現(xiàn)病害的瀝青路面的維修改造方式。
交通動(dòng)荷載變化及溫度應(yīng)力變化是造成“白改黑”路面出現(xiàn)反射裂縫的兩大關(guān)鍵性因素。交通動(dòng)荷載主要引起罩面層的剪切型反射裂縫,道路接縫兩側(cè)在車輪荷載的作用下出現(xiàn)較大的變形差,引起罩面層的剪切破壞。
溫度應(yīng)力變化主要造成罩面層張開型反射裂縫,可以使道路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生兩種形式的變形。溫度變化使路面板產(chǎn)生比較大的溫縮而造成路面板接縫處張開變形;晝夜溫差導(dǎo)致溫度應(yīng)力在各個(gè)結(jié)構(gòu)層中不均勻分布,材料之間存在不同的熱膨脹系數(shù)使得路面板收縮及翹曲,導(dǎo)致路面板接縫處罩面層張開變形[1]。
現(xiàn)階段,反射裂縫病害只能通過措施延緩,不能徹底解決。國內(nèi)比較常用的延緩反射裂縫病害的措施包括增加瀝青厚度、設(shè)置大粒徑瀝青碎石、設(shè)置應(yīng)力吸收、添加土工格柵和土工布、設(shè)置抗裂貼[2-6]。
(1)增加瀝青層的厚度。
增加瀝青層厚度可以延長反射裂縫的路徑長度,延緩反射裂縫到達(dá)表面層的時(shí)間,還可以減少車輛荷載的剪切應(yīng)力。但僅增加瀝青層厚度只會(huì)影響反射裂縫的位置和形狀,不能有效防止反射裂縫發(fā)生。
(2)設(shè)置大粒徑瀝青碎石層。
大粒徑瀝青碎石層的混合料具有高孔隙率,其位于瀝青下面層,可以消除裂縫對(duì)應(yīng)位置處的變形及應(yīng)力,有效減少及延緩反射裂縫的產(chǎn)生和傳播反射裂縫的速度。
(3)設(shè)置應(yīng)力吸收層。
應(yīng)力吸收層具有高彈性、不滲透性、強(qiáng)附著力和良好抗裂性的優(yōu)點(diǎn)。在礦物骨料的組成方面,應(yīng)力吸收層屬于懸浮-密實(shí)結(jié)構(gòu)。
應(yīng)力吸收層具有一定厚度,可以隔離和分散靜載荷。對(duì)于動(dòng)載荷,應(yīng)力吸收層主要利用低模量吸收振動(dòng)能,可以有效地避免裂縫尖端的應(yīng)力集中,抗裂效果相對(duì)明顯。
(4)添加土工格柵或土工布。
加鋪層底部的土工格柵或土工布可以加固瀝青層,作為防水層,但對(duì)載荷型反射裂縫的作用比較有限,工程實(shí)踐效果不強(qiáng)。
(5)在瀝青加鋪層及水泥混凝土面板之間設(shè)置抗裂貼。
抗裂貼具有高拉伸強(qiáng)度、良好的韌性和表面黏度,可以防止溫度影響及垂直荷載造成的裂縫反射到面層。
在“白改黑”路面上無法直觀觀察水泥混凝土基層的情況,其主要病害處理一般根據(jù)路面檢測(cè)報(bào)告,依據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)實(shí)施,“白改黑”路面的彎沉值可以作為維修改造的主要設(shè)計(jì)依據(jù)。
前期搜集的資料主要為路面檢測(cè)報(bào)告,包括“白改黑”路面病害及破損程度調(diào)查、路面雷達(dá)掃描檢測(cè)、彎沉檢測(cè)、瀝青路面的平整度檢測(cè)、瀝青路面的抗滑性能檢測(cè)和路面板強(qiáng)度、厚度的檢測(cè)等。
對(duì)“白改黑”病害成因進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),“白改黑”道路維修改造的重點(diǎn)是對(duì)水泥混凝土基層進(jìn)行維修改造,對(duì)瀝青混凝土罩面層材料性能(高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及耐久性)要求較高。
為保證工程質(zhì)量、節(jié)約工程造價(jià),主要改造思路為先銑刨現(xiàn)狀瀝青,修復(fù)現(xiàn)狀水泥混凝土基層,沿裂縫張貼抗裂貼,加鋪材料性能較好的瀝青混凝土。
“白改黑”路面水泥混凝土基層板塊的病害形式有兩種,分別為現(xiàn)狀水泥混凝土板塊完好,基層出現(xiàn)脫空及板塊間不均勻沉降引起的剪切破壞;現(xiàn)狀水泥混凝土板塊已破損,無法為基層起到持力層作用引起的病害。
根據(jù)路面檢測(cè)報(bào)告,25(0.01 mm)≤水泥混凝土面板彎沉值≤45(0.01 mm)時(shí),銑刨后表觀出現(xiàn)裂縫、板邊剝落、板角斷裂時(shí),需要將現(xiàn)狀水泥混凝土板塊清掃干凈。
通過高壓注漿、對(duì)板塊裂縫(或縮縫)進(jìn)行灌縫、采用C30混凝土進(jìn)行板角修補(bǔ)等方式處理現(xiàn)狀水泥混凝土板塊,沿裂縫張貼抗裂貼,清掃干凈路面并灑布黏層油,采用瀝青砂找平水泥混凝土面層,再按照設(shè)計(jì)厚度要求進(jìn)行瀝青混凝土罩面。
根據(jù)路面檢測(cè)報(bào)告,面板彎沉值>45(0.01 mm)時(shí),銑刨后表觀出現(xiàn)網(wǎng)裂、龜裂、不規(guī)則裂縫、斷板、板塊錯(cuò)臺(tái)沉陷及板塊網(wǎng)狀破碎時(shí),需要破除現(xiàn)狀出現(xiàn)病害的水泥混凝土板塊。
采用級(jí)配碎石找平夯實(shí)底基層,再按照現(xiàn)狀水泥混凝土的厚度恢復(fù)水泥混凝土基層,沿裂縫合理張貼抗裂貼,清掃干凈路面并灑布黏層油,按照設(shè)計(jì)厚度的要求進(jìn)行瀝青混凝土罩面。
裂縫分布如圖1所示。
圖1 裂縫分布示意圖
水泥混凝土基層應(yīng)采用矩形切假縫分塊,其橫縫應(yīng)與現(xiàn)狀板塊劃分一致,縱向和橫向接縫應(yīng)垂直相交,縱縫兩側(cè)的橫縫不得相互錯(cuò)位。
水泥混凝土板塊裂縫處治設(shè)計(jì)如圖2所示。
圖2 水泥混凝土板塊裂縫處治設(shè)計(jì)
混凝土板長宜為4~6 m,板的長寬比不宜超過1.35,平面的面積不宜大于25 m2,對(duì)新舊水泥砼面板采用植筋處理,對(duì)縮縫應(yīng)進(jìn)行瀝青灌縫。
水泥混凝土板塊注漿布置如圖3、圖4所示。
圖3 水泥混凝土板塊注漿布置(車道注漿)
圖4 水泥混凝土板塊注漿布置(單塊板塊注漿)
修復(fù)路面步驟如圖5所示。
圖5 修復(fù)路面步驟示意圖
“白改黑”路面維修改造中,施工工藝、施工管理、施工機(jī)械、基層施工質(zhì)量、車流量大小、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料性能、材料組成、材料配合比設(shè)計(jì)及當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鞯缺姸嘁蛩鼐鶗?huì)影響“白改黑”路面的使用壽命,需要做好控制,加強(qiáng)維修改造后的使用效果。路面維修改造需要以路面檢測(cè)報(bào)告作為工作前期必須收集的設(shè)計(jì)依據(jù)及工程質(zhì)量驗(yàn)收的重要驗(yàn)算依據(jù),設(shè)計(jì)前做一次檢測(cè),竣工時(shí)做一次檢測(cè),共兩次檢測(cè)。實(shí)際實(shí)施時(shí),常會(huì)忽略竣工時(shí)的檢測(cè),造成這種情況的原因主要為經(jīng)濟(jì)因素,在項(xiàng)目前期實(shí)施時(shí)應(yīng)及時(shí)與業(yè)主溝通,為后期檢測(cè)預(yù)留合理費(fèi)用空間。
??谑械貐^(qū)內(nèi)的眾多道路均采用以上維修改造方式,取得了較好的效果。南海大道及文明路作為??谑兄匾闹?、次干路,車流量較大,重載車輛較多,且地處多雨地區(qū),能夠較好反映改造方案成效。南海大道改造已完成超過5年,道路改造效果優(yōu)良,未發(fā)現(xiàn)反射裂縫。本文應(yīng)用方案能夠較好地適應(yīng)??诘貐^(qū),為往后工程案例提供成功經(jīng)驗(yàn)。