104国道瓯海南白象段旧水泥混凝土路面拓宽加铺改造方案评价

摘要:本文通过104国道瓯海南白象段与高速公路南白象枢纽接线旧水泥混凝土路面拓宽加铺改造实例,阐述了其改造方案的选定和玻纤格栅的应用及其效果的评价。

关键词:混凝土路面加铺改造

一、工程简介

104国道瓯海南白象段高速公路南白象枢纽接线(K0+600 K1+090)是梧白公路南白象段,原设计路面为7.5米宽水泥混凝土路面两侧各加0.5米仍不能满足作为国道和高速公路接线的需要,需拓宽到12.5 米,并且该路面于1996年建成,经过6年的使用,出现了不同程度的病害,需加铺沥青混凝土。

二、原设计方案的不足

原设计方案是加宽路段采用30cm3%水泥稳定土+15cm5%水泥稳定土+6cm粗粒式沥青混凝土+4cm中粒式沥青混凝土,为节省工程费用仅凿除部分路面加铺6cm粗粒式沥青混凝土+4cm中粒式沥青混凝土。

但是在新老路基结合部,路基和路面结构层厚度、强度不一,一侧为新建路基,一侧为原有老路基,质量和地基沉降存在差异,为道路开裂留下隐患;新老路基结合部位工艺较复杂,施工难度较大,往往在此易产生人为的质量问题,也很容易出现裂缝。其次,在旧水泥混凝土路面上加铺沥青层,由于裂缝两侧相邻板块存在着竖向位移差,从而产生剪切应力,最终导致沥青混凝土加铺层产生荷载型反射裂缝。另外,气候的变化也容易使沥青混凝土加铺层开裂,形成所谓的温度型反射裂缝。

原设计方案在设计中没有充分考虑以上因素,同时高速公路通车后该路段交通流量较大,所以原设计方案不能很好地满足工程实际需要,必须给以完善。

三、设计方案的完善

为了进一步保证道路的质量与品格,设计单位研究了国内外工程实例,认为:

1.路面加铺改造仍处于研究、试验阶段,尚无成熟的理论、方法。由于各种条件的差异,相同的方法有时甚至得出相反的结论。

2.改造中,处治原混凝土路面很重要,能否有效地处理板下脱空是关键。

3.所有的土工织物或网络防治水平位移比剪切位移更有效。

4.应从提高面层、夹层性能,处治好旧板块、基层等多方面考虑改善路面使用品质。

各方面的理论和实践表明,使用玻纤土工格栅对路面的裂缝进行处理,可减少或延缓反射裂纹的数量,减少沥青路面的车辙,可适当提高半刚性基层的疲劳寿命。因此,在处理上述问题上,使用玻纤土工格栅是很有必要的。玻纤土工格栅以玻璃纤维无碱无捻粗纱为主要原料,采用一定的编织工艺制成的网状结构材料,为保护玻璃纤维、提高整体使用性能,经过特殊的涂复处理工艺而形成新型优良的土工基材。把其运用到沥青面层中,会分散车轮压过路面产生的压应力和拉应力,减少了应力突变对沥青面层的破坏,保证了路面不会发生过度变形。即使因为局部区域产生裂纹,在裂纹发生的应力集中,经玻纤土工格栅的传递而消失,裂纹不会发展成裂缝。

设计单位参照国内外玻璃纤维土工格栅的工程应用实例,按沥青混凝土罩面的设计和计算方法,根据理论分析结果和本工程的实际情况,最后变更设计为在原设计方案中的基础上在5%水泥稳定土和粗粒式沥青混凝土间及粗粒式沥青混凝土和中粒式沥青混凝土间铺设两层玻璃纤维土工格栅来达到提高沥青加铺层、延缓反射裂缝的能力。同时为了消除荷载作用下相对垂直位移造成的剪应力,除对旧水泥道面进行维修加固,对传力效果差的接缝重新设置外,另外再在沥青混凝土面层下铺设15cm厚的5%水泥稳定土,用来缓冲剪切变形。

四、玻璃纤维土工格栅施工注意事项及要点

1.铺设路面的处理

在铺设前必须将路面上可能影响格栅与底层结合强度的物质如油脂、油漆、封层料、水渍、污物等彻底清除干净,使铺设表面清洁干燥。铺设格栅之前需洒粘层油,粘层油如使用乳化沥青,需在完全破乳干燥后铺设格栅。

2.玻纤格栅的铺设与固定

格栅铺设可用专用设备进行铺设,也可人工铺设。格栅铺设时,应保持其平整、拉紧,不得起皱,使格栅具备有效的张力,铺完之后再用干净的钢轮压路机碾压一遍。

目前常用的玻纤格栅有带自粘胶和不带自粘胶两种。带自粘胶的可直接在已平整的基层上铺设,不带自粘胶的通常采用钢钉固定法,固定所需材料为:

(1)50×50×0.3mm的固定铁皮,要求平整不翘角,周边宜倒角处理;

(2)2英寸钢钉。

在实际施工中,采用洒布粘层油后直接摊铺玻纤格栅,压路机紧随后碾压,其效果较好,玻纤格栅也不易起波浪。

3.施工注意事项

(1)严格控制运送混合料的车辆出入,在格栅层上禁止车辆急转向、急刹车和倾泻混合料脚料,以防止对玻纤格栅的损坏。

(2)玻纤格栅背胶易溶于水,雨天或路面潮湿时不得施工。

(3)玻纤格栅为玻璃纤维制造,对人体皮肤易产生刺激作用,施工人员须戴防护手套。

(4)当使用的胶轮压路机需注水增加重量时,其注水量不能太满,以防溢流到玻纤格栅上,造成其背腹失去粘性。

(5)玻纤格栅铺设过程中,若发现原路面有较小的坑洼处应及时填平。

(6)格栅铺设时,要求路面温度在5°C～60°C之间。

5.应用情况

104国道瓯海南白象段于2001年底全线通车,经过2年的运行,到目前为止未发现明显裂缝。确保了路面的美观,车辆行驶平稳、舒适,获得了较好的社会反响。

6.结束语

旧水泥混凝土路面拓宽加铺容易产生反射裂缝,它既影响路面美观,又影响道路使用质量并缩短其使用寿命。实践证明,采用玻纤土工格栅等土工合成材料处治反射裂缝应用技术,在目前是一种成本低、效果好、简单易行的处治措施,值得在以后的实际工作中推广应用。