玻纤格栅在105国道商丘段SMA沥青罩面工程中的实践

摘要：国内外对加筋格栅沥青混凝土试验研究的结果表明，加筋格栅具有减薄沥青层厚度、防治反射裂缝、减少车辙作用等特点，能够加强沥青路面的结构性能，提高道路的使用寿命。本文结合105国道商丘段旧水泥混凝土路面加铺SMA沥青罩面的工程实践，阐述了玻纤格栅的特性、防治反射裂缝的作用机理、施工、方法、注意事项及经验体会。

关键词：玻纤格栅；反射裂缝；工程

中图分类号：U41 文献标识码：A

1 引言

与沥青路面相比，水泥混凝土路面的修复比较困难，即使在旧混凝土路面上加铺沥青罩面层是一种改善其使用性能的有效措施，但在沥青加铺层中出现反射裂缝仍是需要解决的主要问题。反射裂缝本身对罩面层的使用性能影响不大，但环境因素(雨雪、氧化、粉尘)的负效应，常常使得裂缝迅速向四周扩展，缩短罩面层寿命。为了能有效地减缓旧水泥混凝土路面上裂缝的反射速度，或减薄沥青罩面层厚度，国内外研究人员进行了大量的试验，既积累了成功经验，也吸取了许多失败的教训。

105国道商丘段水泥混凝土路面经过9年的运营，水泥混凝土路面出现不同程度的损坏,包括板块断裂、板角断裂、错台等情况,严重影响行车的舒适性和安全性,需在旧水泥混凝土路面上进行沥青混凝土罩面，并对如何延缓沥青罩面层反射裂缝的产生进行研究。

2玻纤格栅防止反射裂缝作用机理的分析

为防止反射裂缝的产生，国外多采用加厚沥青加铺层的办法。但单纯依靠增加加铺层厚度有其弊端：一方面增加加铺层厚度受到路面标高的限制(105国道上跨桥桥下净空在加铺后需满足4.8m要求)；再就是大幅度增加加铺层厚度必将增加路面造价，而且在夏季高温情况下沥青混合料高温蠕变易产生车辙，也就失去了由于旧水泥混凝土板作基层所产生的强基薄面的优势，因而加厚沥青加铺层这一方法不可取。

使用玻纤格栅，可增强沥青混合料的整体抗拉强度，有效地改善路面结构应力分布，抵抗和延缓由于路面的基层裂缝引起的沥青混凝土路面反射裂缝的发生，从而提高路面的使用寿命.旧混凝土路面损坏采用玻纤格栅混凝土铺筑罩面层。钢纤维混凝土罩面分结合式、直接式、分离式3种结合。结合式罩面面层与旧混凝土相互粘结为一整体，共同发挥结构的整体强度作用。分离式罩面层与旧混凝土不粘结，而是中间设置1个隔离层，各层独立发挥作用。直接式是直接在旧水泥混凝土面层上加玻纤格栅混凝土罩面层。一般用于损坏较轻微的旧水泥混凝土路面。

根据105国道商丘段旧水泥混凝土板破损情况，不同路段采用了不同的处理方案：商丘北段加铺方案为4cm改性沥青SMA+6cm粗粒式沥青混凝土+玻纤格栅+2cm沥青找平层+18cm二灰碎石；商丘南段加铺方案为4cm改性沥青SMA+6cm粗粒式沥青混凝土+玻纤格栅+2cm沥青找平层+改性沥青油毛毡贴缝。

3 沥青加铺层的分析及设计方法

由于旧水泥混凝土路面的应力在接缝处不连续，因此沥青加铺层同时承受它本身以及旧路面所产生的温度应力，特别是在冬季气温较低时，沥青混凝土加铺层会因为与接裂缝对应处的拉应力过大而开裂，形成所谓的温度型反射裂缝。旧水泥混凝土路面上加铺沥青层是一种特殊的路面结构，其应力应变特性与一般弹性层状体系有较大的差别。由于接裂缝的存在，旧水泥混凝土路面作为基层的整体强度降低，而且在外力荷载作用下，沥青混凝土加铺层处于复杂的三维应力状态。车辆通过不连续的板体时，沥青混凝土加铺层中由于接裂缝两侧相邻板块产生竖向位移差，而出现较大的剪切应力，这种剪切应力是沥青混凝土加铺层产生荷载型反射裂缝的最主要原因。另外，由于路面暴露在大气中，受气温周期性变化的影响，沥青加铺层和旧水泥混凝土面板都会膨胀，产生温度应力。因此，沥青加铺层设计是沥青加铺层厚度设计，而厚度由行车荷载和防止反射裂缝两个因素控制。由于水泥混凝土面板强度较高，将其作为基层，在其上加铺沥青混凝土的这种路面结构，强度一般能满足要求，关键是防止反射裂缝的产生。虽然我国目前旧水泥混凝土路面改建工程日益频繁，但现行的《公路工程沥青路面设计规范》并没有把旧水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层设计这一内容包括在内。

4 施工方案的确定

4.1 施工中注意事项

4.1.1 玻纤格栅背胶易溶于水，雨天或路面潮湿时不得施工。

4.1.2 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。

4.1.3 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。

4.1.4 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。

4.1.5 格栅铺设时，要求路面温度在5°C～60°C之间。

4.1.6 玻纤格栅铺设过程中，若发现原路面有较小的坑塘没有予先填平，可在铺好的格栅上将对应坑塘的部分剪去，以便在铺上层沥青混合料时能完全填平坑塘。

4.2 玻纤格栅的铺设与固定

格栅铺设可由拖拉机或汽车改装的专用设备进行铺设，也可人工铺设。玻纤格栅每卷产品的纸筒两端各标有橙色和蓝色标记，在开始铺设之前，应选择胶面向下，确定上述标记颜色各在某一端，以方便施工而不致将胶面铺错。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。105国道商丘南北两段均采用不带自粘胶的玻纤格栅，固定所需材料为：50×50×0.3mm的固定铁皮，要求平整不翘角，周边宜倒角处理；3英寸钢钉。

采用固定钢钉法铺设玻纤格栅时，先将一端固定铁皮和钢钉固定在已洒布粘层沥青的下层结构上，钢钉可用锤击或射钉射入。再将格栅纵向拉紧并分段固定，每段长度为2～5m。也可按缩缝间距分段，钢钉位置设于接缝处。要求格栅拉紧时玻纤纵横向均处于挺直张紧状态。

在实际施工中，有些施工单位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。格栅搭接为纵向搭接，搭接宽度不小于20cm，横向搭接宽度不小于15cm，纵向搭接应根据沥青摊铺方向将前一幅置于后一幅之上。固定时不能将钢钉钉于玻纤上，不能用锤子直接敲击玻纤，固定后如发现钢钉断裂或铁皮松动，则需重新固定。玻纤格栅铺设固定完毕后，须用胶辊压路机适度碾压稳定，使格栅与原路表面粘结牢固。

4.3 铺设路面的处理

玻纤格栅的使用效果与铺设路面的处理情况密切相关，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。玻纤格栅上感压式背腹属水溶性物质,如路面有水迹时,应待路面干燥后再进行铺设。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。

结束语

105国道商丘段旧水泥混凝土路面改造中采用的玻纤格栅加筋沥青混凝土面层，从目前通车情况来看，效果较为理想，由于裂缝的发展需要一定的时间，对于玻纤格栅抑制反射裂缝的最终效果尚有待今后作长期观察。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准，公路沥青路面施工技术规范（JTG F40－2004），北京，人民交通出版社，2004.

[2]姚祖康，道路路基路面工程[M].上海：同济大学出版社，1994.