城市道路旧水泥路面加铺改造工程施工技术

摘 要：针对城市道路旧水泥路面加铺沥青面层改造工程的施工，结合某市某路改造工程实践，从面板更换、裂缝修补、接缝补强、剪力遏制、路面调平等方面阐述了城市道路旧水泥路面加铺AC层的施工技术及要点。

关键词：道路工程 旧水泥路面 加铺改造工程 施工技术

对于重交通荷载反复频繁作用，并且已经严重损坏的水泥混凝土路面而言，一种可行的改造措施是加铺沥青面层（AC层）。原有旧水泥混凝土路面在经过技术处理后便成为基层，实际上是一种复合式沥青路面结构。但这种复合式路面结构的组合，涉及刚性路面与柔性加铺AC罩面层的结合与施工时间间隔大的特点（一般间隔时间在10年以上），所以旧水泥路面加铺AC罩面层施工是一项技术复杂，影响因素诸多的具有一定技术性和经济价值的系统工程。目前复合式路面的设计原理与施工技术，仍没有成功的经验可循，国内外专家认为尚需进行系统研究与实践探索。

1、工程概况

某市某路始建于1993年，路幅宽60m，其中机动车道宽16m，两侧隔离绿化带2×6.0m，辅助车道2×7.0m，人行道2×9.0m，道路全长3075m。原有路面C30水泥混凝土厚22cm。是该市河东地区城市主干道之一。投入使用后一直处于满负荷工作状态，致使路面出现严重破损，很大程度上制约了城市的交通和创建文明城市的步伐。

2、调查评价

公路养护规范对路面调查内容要求有四项：一项是路面破损，二项是路面强度，三项是路面平整度，四项是路面抗滑能力。而水泥混凝土路面只作一、三、四项情况调查。因为本工程是在既有旧水泥混凝土路面上加铺AC层，仅对一项作了详细的调查，详见表1。

旧水泥混凝土路面破损情况调查汇总表 表1

根据上表对旧水泥混凝土路面调查结果表明：现有路面破损较为严重，亟待改造以保证道路的行驶质量。综上所述，综合评价如表2

旧水泥混凝土路面综合评价表 表2

3、施工技术

旧水泥混凝土路面加铺AC层与新建的复合式路面相比，在设计原理与施工技术方面均存在较大的差异。因此设计较复杂，施工难度较大，技术要求更高。

3.1 面板更换

表1中结构破损类所列内容基本上都应作面板更换，根据旧水泥路面改造工程中的经验，面板更换必须遵循以下原则。

（1） 破碎机械不得使用冲击锤之类的强制式设备，一般宜采用履带式炮机、小型凿岩机、人工配合空压钻机。这样可有效减少邻近面板连带破损，又可防治对基（底）层整体稳定性的内伤。

（2） 机械破碎的顺序应该是先板中后板边，板边破碎时机械钻头不能骑接缝直接下钻，应离接缝一定距离，这个距离的确定应视旧水泥混凝土路面板的混凝土强度和破损情况及破碎机械性能等而定，距离太大将会留下大量残块，距离太小又将殃及周边板块，这个距离的建议值一般为30～50cm。若留下少量混凝土残块最好采用人工配合空压钻机破除。

（3） 机械破碎的深度应严格控制，超过板厚直插基层追求破碎速度的作法对基层板体性破坏严重，将会影响原有基层的强度，甚至可能产生弯沉值超过规范要求，而导致重新稳定或补强基层的额外工作量。所以对破碎深度提出参考值为面板厚度的80～90%，根据现场破碎情况，面板底部的10～20%完全可以借助于机械振动的作用力的渗透影响供其自行裂隙或碎块，因而保障了基层的板体性及强度不受破坏。

（4） 破碎面板周围的邻空面必须为垂直断面，残根应彻底清除干净，在重新浇注混凝土之前，在周边涂刷60#粘稠热沥青两遍。其作用是提高混凝土路面的连结能力和防止新旧混凝土接合处因新浇注的混凝土收缩而导致接缝拉开，地表水沿缝隙下渗而破坏基层。

（5） 旧水泥混凝土路面所安的纵横向钢筋应按设计恢复。恢复的方法有三个：一是精心施工，最大限度的保留原有钢筋，二是钢筋已断但有一定长度残根外露可用10d单面焊接或5d双而焊接，少于5d 的采用对焊焊接，三是钢筋无外露或缺少的部位，则必须钻孔，采用环氧树脂砂浆裹覆重新安装。这样不但提高了新浇注混凝土板的传荷能力，而且可大大减少荷载型反射裂缝的产生。

（6） 破碎机下钻间距一般为30～50cm，布成梅花型，既有利于破碎面板的所碎混凝土块几何尺寸利于装卸外运，又有利于创造破碎临空面而加快破碎速度，避免了对邻近面板的连带伤害。

（7） 若出现破板周边损伤严重的现象，应视损伤程度和损伤面积局部锯切开窗，开窗的宽度不得小于50 cm，长度不得小于100cm，同时，应在开窗部位适当安装钢筋笼子，以确保补块的足够强度和整体性。

（8） 机械装车时要先在坑内收集成堆，而施装，避免机械装车而扰动原有基层。

（9） 破碎面板的坑、穴内的松散粒料，必须清除干净，若标高允许，亦可用水泥、石灰、沥青作胶凝材料将其进行稳定。

（10） 坑空经压实度（有条件的部位作弯沉检测）检测后若达不到设计要求，应在充分分析其原因和基础作相应技术处理，处理措施有：更换基层、加铺土工织物，加铺钢筋方格网等。

3.2 裂缝修补

旧水泥混凝土路面上的裂缝一类是温度型裂缝，另一类是荷载型裂缝，这两类裂缝若不修补，在AC罩面层后随着时间的推移，均会使AC层出现反射裂缝。

（1） 沿裂缝走向人工凿槽，槽深为3～5cm，槽口宽2～3cm，槽底宽≮1cm。凿槽几何尺寸要视裂缝性质和程度而定，表面裂缝取下限值，通透裂缝取上限值。过份凿槽会破坏结构，过小凿槽达不到修补的目的，灌缝材料难以充盈、渗透、填充缝隙。

（2） 用空压机吹清凿槽缝隙内的尘灰及硬杂物，使缝内干干净净后，清缝工序要实放到位，不能马虎，否则将会严重影响裂缝修补效果。

（3） 在凿槽处于干燥状态时，采用路面专用嵌缝料及时嵌缝。目前国内采用较多的品牌为QF-94Ⅲ型。嵌缝时最好为两次进行，首次为缝深的70%，第二次为缝深的30%，分两次嵌缝的好处在于：使缝内残存的自由水获得蒸发时间，减少水气泡对嵌缝料密实度的影响，降低裂缝扩展深度，提高裂缝在荷载作用下的抗弯拉强度。

（4） 清洁凿槽两则表面，对干燥后喷洒热沥青，用量为0.6kg/㎡（乳化沥青亦可）。再骑缝1.0m铺160g/㎡土工布，以达到裂缝应力消散的目的。

（5） 凿槽灌缝施工后骑缝铺设土工布变成了裂缝修补的关键工序，务必精心施工，一是土工布应摊平，不得褶折和松动，二是必须用轻型压路机碾压，直到土工布泛出黑斑为止，三是最好为整条，如特殊情况需达接，其达接长度≮10cm，四是选择土工布的品牌非常重要，对于裂缝修补来说，应该选择抗腐能力强、摩擦系数大，耐热性能高，浸透性能好的品种，我认为聚脂长缘烧毛土工布是最佳选择。

3.3 接缝补强

接缝系指旧水泥混凝土路面的纵缝、胀缝、缩缝、工作缝与构造物交接的界面缝五种。

（1） 旧水泥混凝土路面使用数年后，接缝均存在不同程度的破坏，这是一种常见的病害，因为接缝是水泥混凝土路面的薄弱部位。所以接缝啃边，唧泥、脱空等现象不为少见，因此对接缝的补强第一个工序就是清缝，目前最常见的方法是机械锯切和高压吹喷两种。

（2） 胀缝补强是接缝补强的重点。胀缝应彻底清理，直至基层顶面，使其成为通适缝，为板块伸长提供应有的空间余地，我们的做法是胀缝清理好， 胀缝下部分的深度用填料机恒温带压灌缝，余下的1/3用细骨料沥青混合材料面。

（3） 接缝两侧喷洒乳化沥青透层油+石屑，用量为0.51kg/㎡。

（4） 胀缝骑缝铺土工布，宽度为200cm，其余接缝均为100cm，然后全路满幅再铺一层土工布或土工格栅，这样可以延缓接缝反射裂缝对AC罩面层影响和减少反射裂缝的出现。

（5） 接缝是水泥混凝土路面的构造缝，它承担着接受收缩和伸胀预留空间的功能。从这一点出发，接缝补强的重要性依次为：胀缝>纵缝>界面缝>缩缝>工作缝。

3.4 层间剪切破坏控制

旧水泥混凝土路面加铺AC层的关键施工技术除去防治反射裂缝后就是如何提高各层间抗剪强度，实质就是提高粘结强度，粘结强度越高，抗剪能力越强，层间的剪力越小。由于复合式路面是一种新型的路面结构，目前仍待进一步研究，路面层间的剪力问题也不例外。

（1） 旧水泥混凝土路面与原有基层界面的结合问题。由于长期车辆荷载反复作用和大自然影响，旧水泥混凝土路面与基层之间的界面结合将会发生较大的变化，这个层间结合不外乎三种形式，即完全结合式、半结合式、完全分离式。提高这个界面的粘结强度，减少剪力作用的根治方法是更换面板，重新浇注混凝土，使界面回归完全结合式，但这种方法从经济的角度讲是不科学的，将会提高工程造价。所以这种方法在一般情况下是不采用的。目前采用最多具有填充性、渗透性和挤密性的注浆方法，注浆材料可为纯水泥砂，水泥砂浆、沥青等。

通过注浆使界面的半结合式和完全分离式变成完全结合式，挤密性增大了摩擦力，水平剪力得到了控制，同时，面板下脱空问题也因注浆的填充性得到治理，竖向剪力失去了形成的条件，由于透渗性使石板的倾斜剪力得到遏制。

（2） 旧水泥混凝土路面与AC层界面的抗剪问题。这个刚柔接合的界面最容易出现剪力，并且会直接影响到AC罩面层的质量，为此必须采取相应技术措施予以处理。目前所使用的方法一是将旧水泥混凝土界面用机械作地毯式的凿毛，增大表面摩擦系数，根据室内模拟试验，可提高抗剪强度30%左右。二是控制透层油的品牌与用量和外掺剂，乳化沥青+石屑，用量0.51kg/㎡，抗剪强度可达0.55MPa。三是采用纤维沥青混合料或在混合料中增设土工格栅和钢筋网。四是在旧水泥混凝土路面加铺土工布、摊铺净砂、石屑等。

（3） AC层之间的界面剪力问题。理论研究表明，荷载作用下，复合式路面结构中AC层有可能沿层间界面产生剪切破坏和车辙，因此研究不同层间粘结类型和抗剪强度，以及选用抗变形能力较好的沥青混合料，对确保AC层的稳定性有十分重要的意义。提高层间抗剪强度的方法主要有以下几个方面：一是合理选用粘层油品牌与用量，不同粘结材料有不同的抗剪强度，按极限抗剪强度大小顺序排列为：浮化沥青+石屑>热沥青+石屑>乳化沥青>热沥青。二是采用椽胶沥青作粘层油，椽胶沥青具有比其他粘层油明显的粘结力，根据有关资料介绍，其极限抗剪强度比乳化沥青+矿粉、热沥青、热沥青+矿粉分别提高22.78%、27.86%、34.42%。三是采用开式级配混合料，将有效提高混合料嵌琐能力和层间界面的抗剪强度。四是在满足非结构因素和结构因素的前提下，考虑到结构与经济上的限制及要求，AC罩面层宜采用二层式加铺法加铺总厚度控制在7～10cm。四是采用聚合物改性沥青，软化点为45-60℃，25℃时弹性恢复可达55-70℃，动稳定度≥3000次/mm，为普通重胶沥青的3.75倍。其技术性能明显优于国产沥青，能够保障路面在水平剪力作用下足够的稳定性。

3.5路面调平

旧水泥混凝土路面加铺AC层之前对旧水泥混凝土路面必须进行认真的调平施工。完全依赖于AC加铺层是达不到调平效果的。所以从改善平整度效果来说AC层应该是薄比厚更经济我认为路面调平措施可以从以下几方面考虑：

（1） 不平整度或坡（纵横）度的不平整

（2） 对于不平整或坡（纵横）度>10mm的部位，采用加铺连结层的办法是有效的。值得注意的工艺有三个；一是在加铺前必须作方格网精测，二是加铺时要纵横挂线并考虑松铺系数，三是加铺混合料必须细骨料，同时应随铺随碾压，以确保调平效果。

（3） 局部板块错台或接缝处沉陷其高差>10mm的部位，分两种情况分别对待。一是高出的部位其标高仍在路面设计范围内时，对低部位作填补顺标处理，二是高出的部位标高超出设计范围，则用人工或机械凿平顺接处理。

（4） 旧水泥混凝土路面整板或数块板大面积沉陷，处理办法要视沉陷原因作相应处理，以达到路面调平之目的。一是基层质量有问题的部位，应破除面板后重作基层，然后浇注恢复面平，二是基层质量无问题，或者是沉陷后基层已固化并且基层的板体稳定性良好，则仅在沉陷部位注浆后直接加铺连结层即可。

3.6 沥青加铺层

AC罩面层是道路的功能层，主要功能是舒适性、耐磨性、抗滑性。同时还有缓冲冲击荷载和应力扩散等功能。但AC层毕竟不起持力层的作用。国外在复合式路面结构厚度问题上，做了大量工作，但多数只重视具体实施而很少进行系统研究，如西班牙在某高速公路上采用6cm 连结层，4cm面层，日本在RCC板15-25cm上AC层厚5cm （单层式）或10 cm（二层式），美国在旧水泥混凝土路面上加铺AC层的最小厚度3.8-7.6cm，德国AC层厚度为3.5 cm。国内根据试验路初步结果。建议高速公路和一级公路最小厚度为7cm，二级公路最小厚度为5cm。

综上所述，复合式路面结构在综合考虑行驶性能、骨料最大粒经及非结构因素等以后，加铺的AC层不宜采用三层式结构，应该大胆采用二层罩面，其加铺的总厚度，一般应该控制在7～9cm之内。

4、结束语

复合式路面结构施工，尤其是旧水泥混凝土路面加铺AC这种特殊的路面结构施工是一项涉及面广、技术性强且仍处于探索阶段的系统工程。还有大量的复杂的技术难关，亟待解决，是摆在广大道路科技工作者面前的一个重大研究课题，所以有待于广大科技人员的共同努力；有待于各级建设行政主管部门及决策者理念创新，有待于科研、设计、施工、监理人员在实践中不断总结，有所发现，有所发明，有所创造，有所前进。

参考文献

[1] 交通部公路规划设计院. 公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2002）[S]. 北京：人民交通出版社，2002.

[2] 邓学钧，陈荣生. 刚性路面设计[M]. 北京：人民交通出版社，1989.

[3] 黄仰贤. 路面分析与设计[M]. 北京：人民交通出版社，1998.

[4] 黄卫，钱振东. 高等水泥混凝土路面设计理论与方法[M]. 北京：科学出版社，2000.

[5] 刘朝晖，李宇峙，等. SBS改性沥青防水层应用技术研究[J]. 重庆交通学院学报，2003.1.

[6] 刘朝晖，等. 烧毛土工布在道路工程中的应用研究[J]. 第四届国际道路和机场路面技术大会论文集. 北京：人民交通出版社，2002.