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沥青复合式路面在城市道路改造中存在的问题及对策
作者:王飒妮 来源:武汉市政工程设计研究院有限责任公司 日期: 2006-7-19
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一、前言

武汉市早期修建的道路最为常见的结构为水泥混凝土路面,在长期使用过程中,不可避免地出现表面光滑、破损、断裂等各种病害。与水泥混凝土路面相比,沥青混凝土路面具有表面平整、行车舒适、耐磨、噪音小、施工周期短、养护维修简便等特点,被越来越多地应用到城市道路建设中。在原水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层,既能有效地改善旧水泥路面的使用性能,同时又充分利用了旧水泥路面。这种改造方案因其造价低,施工方便,且对交通、环境影响小,成为城市道路改造的主要方案之一。

二、存在的问题

水泥混凝土路面在重车荷载的反复作用下,板下基层将产生累积塑性变形,使砼板的局部范围不再与基层保持连续接触,于是水泥砼路面板底与基层之间将出现微小的空隙,即出现了板下局部脱空。同时温度、湿度的变化,以及板内温度的非线形分布,引起板向上或向下的翘曲,加速了板与基础之间的分离,形成板底脱空。脱空的出现又为水的浸入创造了条件,当路面接缝或裂缝养护不及时,雨水从破损处侵入基层,渗入的水将在板下形成积水。积水与基层材料中的细料形成泥浆,并沿面板接缝缝隙处喷溅出来,形成唧泥。唧泥的出现进一步加剧了板底的脱空,周而复始,最终导致路面破损。

在水泥混凝土路面上加铺沥青层,原有旧水泥板作为基层,板上存在的接缝及错台、脱空、裂缝、唧泥等损坏现象,就会在罩面层对应于旧路面板接、裂缝的位置上出现反射裂缝。水份会从裂缝中渗漏下去,加速对基层的破坏,使沥青面层出现唧泥,而且出现湿软地基等,加速裂缝的开裂,大大缩短罩面层的使用寿命。 

因此对于如何处理旧水泥混凝土路面,如何处理水泥混凝土面层与沥青加铺层之间的连接,如何处理以及反射裂缝的存在等是城市道路改造中遇到的新课题。

三、针对问题的处理方案

()旧水泥混凝土路面的修补

治本重于治表,旧水泥混凝土路面的修补对加铺改造工程成败至关重要。为了提供水泥混凝土路段改造设计工作所必需的数据和资料,首先应对现有水泥混凝土路段的路面状况进行调查评定。根据不同的评价结果,制定正确的养护和改建策略。

1.破碎沉陷板、严重脱空板处理

对于损坏严重的旧混凝土面板,如板块出现严重的破碎、断裂与沉陷、脱空板等,则需挖除旧板浇注新板,具体施工方法如下:

①清除旧板

根据破碎板位置放样,形状宜为正方形或长方形,并与路中心线平行垂直,边缘位置应比破碎板宽出30cm。按放样位置锯缝,缝深应大于面板厚度的23,当锯缝位置距离纵、横缝不足1m时可将整块板全部挖除。用冲击钻等机械装置或钢钎沿锯缝位置凿除破碎板,凿除时应注意保护基层及周边混凝土路面。

②浇筑新板

要求新混凝土板强度不应小于旧混凝土板强度,材料应选用早期强度高、后期强度稳定且收缩性小的混凝土,并按要求掺外加剂以控制其凝结时间,防止过早凝结或影响开放交通时间。混凝土配合比组成需经试验确定。混凝土板浇筑后要喷洒养护剂并保证一定的温度和湿度进行养生,达到初期强度可承受车辆荷载时,才可开放交通。

2.脱空板处理

唧泥、活动接缝和错台均可归为脱空板。一般脱空板,可以通过板底压浆进行板底补强。

板底压浆是在混凝土面板底部有脱空处钻孔,通过孔洞利用高强压力将流质材料压入脱空空隙,流质材料凝固后产生一定的强度,对面板产生均匀承托的作用,达到稳固板块的目的。

3.土基、基层处治

若混凝土板破坏是由于路基、基层原因引起,则首先应处理路基与基层。路基采用换填低标号砼方法处理。路基处理时应注意对下方管线的保护。

路基处理完毕后可立即用水泥稳定碎石铺筑新基层,水泥碎石宜采用集中机械拌合,水泥剂量控制在6%以内,碎石要求连续级配。水泥碎石拌合要均匀,含水量要略大于最佳含水量。要求分层压实,每层厚度不超过15cm。用自行式振动夯压6遍,拐角部分要用人工夯或其它夯实机具专门处理。

如果施工条件不好,基层处理也可采用C15水泥砼浇筑。

4.接缝错台处理

错台现象如由基层过软引起,则首先处理好基层,防止进一步不均匀沉陷。处理方法通常与板底脱空处理基本相同。

接缝稳固时,错台小于1cm,可不处理;错台较大,要求调坡、铣刨或破除新建。如果加铺方案中考虑了较厚的补强层,则可不考虑错台的影响。

如果接缝不稳固,则按弯沉控制,进行处理。对于相邻两板弯沉差大于等于0.06mm的接缝,在接缝两边各50cm进行全深度切割,清除切割的旧板,目测基层,老基层板体性差,则下挖至板体性好的层面,用C15混凝土修复基层,然后浇筑C30混凝土与原有路面平齐。

如果接缝活动较大,则按活动板处理。

5.原路面一般接缝处理

在沥青加铺层施工前对原路面的纵横向接缝及路面裂缝,要全部进行清缝。原水泥混凝土板的接缝采用清缝机清缝,选用性能良好的密封材料机械嵌缝。清缝要干净、无杂物,灌缝要饱满,灌缝材料可用聚氯乙稀胶泥类等粘结性强、回弹性与温度稳定性好的材料。不得使用热沥青。

对于接缝剥落严重的地方用沥青砂等材料进行修补。

6.缺边、断角板块处理

板角断裂等一般由行车荷载作用引起应力集中造成。对于长和宽大于1m且伴随下沉、破碎的,处理方法同破碎板。对于长和宽小于1m,或仅出现断裂的采取灌缝处理。

7.其它一些非结构性破坏,如表面起皮、露骨、剥落、麻面等,这些形式的损坏对整个路面结构承载力和行车舒适影响不大,不予特殊处理。

()优良的夹层材料

反射裂缝是由于旧面层在接缝或裂缝附近的位移,引起接缝或裂缝上方沥青混凝土加铺层内出现应力集中所造成的,包括因温度和湿度变化而产生的水平位移以及因交通荷载作用而产生的竖向剪切位移。

1.在沥青罩面层与旧水泥混凝土路面之间加设专用道路土工布是防治反射裂缝的一种有效措施。其主要作用机理如下:

①由于旧有水泥混凝土路面温缩位移是连续的,土工布减小了面层与基层间的结合力,经计算,加设土工布后,原来二层界面处的结合力明显减少,由此使罩面层最大拉应变减小。

②土工布具有较大的延伸性,旧水泥混凝土裂缝位移可通过土工布使应力扩展至更宽的范围,从而缓解了裂缝处的应力集中。

③土工布浸透沥青可以有效防止地表水渗进基层,避免基层进一步恶化。

④土工布浸透沥青可有效防止地下水渗入界面,减小沥青罩面层在反射开裂处的剥离破坏。

⑤土工布夹层材料可减缓水泥混凝土板温降,减小水泥混凝土板位移量。

2.在加铺层之间设置玻纤土工格栅加筋层,可以改变加铺层结构的抗拉和抗剪切能力,抑制应力,释放应变,增强沥青混凝土整体强度,从而可以有效减少由荷载、温度、地基脱空等产生的不利影响和提高沥青混凝土加铺层的抗反射裂缝能力。

四、工程实例

解放大道始建于五十年代初期,后经分段拓建,至七十年代形成现有断面,虽经过不断维修,但根据现场调查有近10%的混凝土路面已出现结构性破坏,很难适应当前交通量的需求,因此对该段道路进行沥青加铺改造。

()对破坏严重的板块挖除后重新铺筑,若基础已破坏的,则先将基础破除,采用C20砼新建。并处理其它有缺陷的砼板。

()清除干净现有水泥砼板接缝内的尘土及杂物,采用聚氯乙烯胶泥填缝。水泥砼板应在清、灌缝后用水冲洗,待表面干燥后(或用空压机吹干净),布洒粘层油;再铺设聚酯长丝单面烧毛土工布贴缝,土工布烧毛的一面向上,其上再洒布粘层油。贴缝宽度每边50cm,纵缝与横缝处不得重叠,土工布要求粘贴平整、稳固。

()加铺沥青,为了减少或延缓反射裂缝的产生,延长沥青砼路面的使用寿命,在沥青砼路面中,设计采用玻璃纤维土工格栅。格栅要求采用自粘式玻璃纤维土工格栅,网格尺寸约为25mm×25mm见方,漏空率要求大于70%。玻纤格栅铺筑于机动车道的下面层与中面层沥青砼之间。玻纤格栅横向搭接15厘米,并根据摊铺方向,将后一端压在前一端邻之下;纵向应搭接10厘米,横向采用固定器固定。纵向搭接处采用固定器固定,固定间距为1米。沥青面层施工时应严格控制非运送混合料的车辆出入,在格栅层上禁止转向,急刹车和直接倾泻混合料脚料,以防止玻纤格栅被损伤。沥青路面的平整度要求≤2.0mm

解放大道经过一年多的通车运行,至今尚未发现反射裂缝,效果良好。

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