城市水泥混凝土路面改造沥青路面论文

摘要：旧路检测是提供整个修复方案和修复方案的基本依据，检测环节需分层次、分段落、分病害进行归纳汇总为设计提供详实参考，合理进行施工组织管理，有效疏导通行车辆，避免因车辆误行给施工带来的环境破坏，尤其是在封层、黏层、面层施工时的破坏，影响施工质量和安全。

水泥混凝土路面是采用水泥混凝土浇筑成的一种路面结构形式，它具有刚度大、强度高、使用耐久和日常维护量小的优点，由于它的刚性和体积敏感性，需设置各种接缝，但损坏后难以修复，具有行车舒适性差，噪音大等缺点。随着我国城市进程迅速扩大和新型城镇化建设提出，水泥混凝土路面的品质缺陷对城市形象的影响逐步凸显，故水泥混凝土路面改造沥青混凝土路面即\"白改黑\"技术在一些发达地区得到广泛应用。笔者以西安国际港务区港务大道\"白改黑\"工程为实例具体介绍旧路的检测及加铺方案技术设计。

1、项目概况

港务大道是西安国际港务区一条现状南北向交通性主干道，也是西安国际港务区一期44.6Km2建设区的产业主轴，南起绕城高速新筑立交，北至秦汉大道，全长约5.6公里，红线宽度为60米，双向六车道，是西安国际港务区公路港、西安综合保税区、西安铁路集装箱中心站三大核心平台与西安北绕城高速、东三环对外交通疏散的主要交通性主干道之一，其核心功能不言而喻。近年来由于国际港务区现代商务物流业的迅猛发展带来的交通量大幅增加和它承担的大型货运

车辆临时过境功能，导致路面局部病害严重。

2、旧路检测内容及概况

检测依据《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）从路面损坏状况调查与评定、接缝传荷能力、板底脱空状况、旧混凝土路面结构参数四个方面进行评定，主要参数包括断板率、错台量、接缝传荷系数、脱空率、面层厚度、弯拉强度、基层顶面回弹模量等。

2.1路面损坏情况调查 2.1.1断板率

目测与仪具测量相结合调查全段道路出现的病害面板及数量并按不同的病害类型和损坏程度用不同的权系数就行修正， 确定病害的轻重程度。根据调查路面病害上行线方向车道优于下行线，主要病害有：面板板块断裂、板角断裂、路面裂缝、破碎板、层状剥落等五类，板块接缝破损较严重。

2.1.2错台量

用直尺测量接缝双侧板面高差，量测点位于在错台严重车道右侧边缘内300mm 处，以路段内各接缝高程差的均值表示该路段的平均错台量。为更直观的反映错台状况，再分别统计各评定区间的最大错台量及错台率，错台率为评定区间内出现错台的板间接缝处占所有板间接缝总数的百分比。检测表明除上行线 500米错台量评定为\"中\"以外，其他段平均错台量评定等级均为优良。上行方向状况一般，最大错台量为20mm，最大错台率达到27.78%；最大错台量为9mm，最大错台率为20%，整体评定状况良好。

2.2接缝传荷能力

接缝是水泥混凝土路面最薄弱部位，绝大多数损坏都发生在接缝附近。接缝传荷系数是反映接缝边缘处相邻板传荷能力的指标，按20米每处采用FWD 以接近标准轴载的一侧轮载（50KN）施加在临近接缝的路面表面，实测接缝两侧弯沉值，依据公式Kj=Wu/Wl×100%计算接缝的传荷系数（Wu与Wl分别表示未受与受荷载板接缝处弯沉值 ）。检测表明上行线优良率91%，中等率7.1%；下行线优良率97.6%，中等率1.9%，全线整体接缝传荷状况较好。

2.3板底脱空状况检测评定

鉴于目前国内还没有统一的水泥混凝土板底脱空识别技术规程，根据我国《水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）（加铺层结构设计部分）并结合工程检测经验，旧混凝土路面板底脱空状况可采用弯沉测试法FWD 调查评定。本项目在砼板角隅处用FWD 进行三级荷载测试，在砼面板角同一测点测出3 个不同级别（40KN、50KN、60KN）荷载作用下的弯沉，建立荷载与弯沉的关系：以弯沉为纵坐标，荷载为横坐标，把对应3 个荷载级别的弯沉值标注在平面图上；画出线性拟合直线，并延长直线与坐标轴相交（如下图示） 参考国内外相关检测经验和数据统计，推荐\"当多级荷载与弯沉回归的直线与坐标轴的截距b>50μm 便可能存在脱空或认为承载力不足\"。

根据检测数据仅上行线有两处截距b为-72.7μm和88.5μm，可判定为板底脱空，其余路段损坏较轻。

2.4路面结构参数检测

2.4.1旧水泥混凝土面板厚度与弯拉强度

港务大道上面层原设计厚度250mm，通过对上行线10个和下行线5 个钻芯取样数据分析，上行线芯样厚度最小值为217mm，满足设计要求的有8 个，占总数的80 %；下行线芯样厚度最小值为252mm，满足设计要求的有5 个，占总数的100%。另对其15个芯样进行劈裂实验，结论是水泥混凝土路面弯拉弹性模量为35GPa左右，属正常范围。

2.4.2旧路基层顶面当量回弹模量检测结果

采用落锤式弯沉仪（标准荷载100KN、承载板半径150mm）测得荷载作用下的弯沉值，根据弯沉曲线和FWD测得数据反算基层顶面当量回弹模量值在117.10MPa～234.98MPa范围内，除个别点外其余点在175 MPa，全路段范围内波动不大，基层整体状况良好。

检测结论：港务大道水泥混凝土路面基本完好，路面横向、纵向裂缝和板块断裂，个别路段接缝材料损失较重是既有路面破坏的主要问题，下行线较为突出。

3、旧路修复方案 3.1处理思路

根据旧水泥混凝土路面检测报告和现场开挖探查情况，对全段道路按三种类型进行区分处理：

3.1.1对现状水泥混凝土路面状况良好，路基承载力能较好的路段，仅对现状砼板进行裂缝维修和混凝土加固，对构造缝进行灌缝处理，先在混凝土板缝上铺设一层2000型的防裂贴，再在道路表面统一加铺面层。

3.1.2对现状水泥混凝土面板破坏较为严重，但现状道路基层、底基层及路基良好且经检测现状路基承载力能满足设计要求的路段，对现状砼面板进行换板处理，并按原结构进行恢复，对构造缝进行灌缝处理，先在混凝土板缝上铺设一层2000型的防裂贴，再统一加铺面层。

3.1.3对现状水泥混凝土面板破坏较严重，且经检测现状路基承载力较小，不满足设计要求路段，结合施工现场开挖探查情况，将现状路面结构挖除，对路床60cm进行超挖并按要求分层回填压实，然后依次新建30cm石灰土、25cm水泥稳定碎石、24cmC30水泥混凝土至现状路面顶面，在混凝土板缝上铺设一层2000型的防裂贴，再统一加铺面层。

3.2具体处理措施 3.2.1破碎板整治 ①基层处理，整块换板

对有两个以上裂缝、破损角、一个破损角面积大于1/4板块，将现状水泥混凝土板破碎清除后，将路基向下挖深至距路面顶面60厘米处后，依次用20厘米石灰土、20厘米二灰碎石和20厘米水泥混凝土回填压实至现状路顶面。

②板块局部维修

板块内仅有一条贯穿缝，或一个破损角，且破损角的面积小于1/4板的面积，按原材料进行局部填补修复。

3.2.2裂缝整治

当板内有裂缝且板内无错台时，则不需换板，只进行裂缝维修和混凝土加固即可。处理后断板间应满足弯沉不大于14（0.01mm），弯沉差不大于6（0.01mm）。 小于1cm的缝，采用灌缝处理；大于1cm的缝，采用填缝处理。

3.2.3构造缝处理

采用混凝土路面专用填缝料，对其进行灌缝灌缝处理，边灌缝边用橡胶垂敲打构造缝两侧。

4、面层加铺设计

路面设计应根据当地的水文、气候、地质等自然条件并结合当地旧水泥混凝土路面改造的成功经验，统筹当地筑路材料供应情况，按技术成熟、因地制宜、经济合理、安全耐用、便于施工的原则对路面结构进行综合设计。本次改造的机动车道路面结构设计依据西安国际港务区现代化商贸物流园区的独特功能定位，根据西安国际港务区货运交通规划对港务大道所承担的大型货运车辆通行的功能，确定以双轮组单轴载100KN（BZZ-100）为标准轴载，按特重交通等级设计，具体如下：

加铺厚度3mm厚2000型防裂贴一层，2000/50cm宽； 基层为病害处理后现状路面。

在具体设计时，评审专家组对上面层结构及沥青封层进行了重点对比论证，原上面层设计方案采用SMA-13改性沥青玛蹄脂碎石混合料，采用骨架密实结构，虽然该结构具有良好的抗车辙、抗裂、抗滑、抗老化、及防水、噪音小等优点，但其造价高，在陕西关中地区使用

还是较少；AC-13细粒式沥青混凝土，在整个国内和关中地区施工工艺成熟、应用广泛，采用密实结构表面摩擦系数大，抗滑性能好造、价相对较低，对于有大货车通行的市政道路来说有利于车辆在交叉口制动。故最终推荐选用了AC-13细粒式沥青混凝土。封层采用两层橡胶沥青表处封层，起到防水抗渗、抗裂、层间连接、传递荷载、吸收应力和提高强度等作用。沥青采用具有较高粘度的优质成品沥青，本次设计基质沥青采用70号重交石油沥青（针入度：25℃时60-80、软化点不小于45、15℃延度不小于40cm），集料S12用量7-9m3/1000m2，沥青用量1.4kg/m2，；集料S9用量16-18m3/1000m2，沥青用量2.2kg/m2。

5、改造效果评价

检测效果目前一般从路面功能（平整度、行驶质量）、结构、安全三方面进行评价。从目前竣工试开放的三个月时间效果来看，无论是从感观上还是检测的弯沉值、回弹模量数据上该路段各指标满足要求，实践证明该加铺设计方案是成功可行的。

6、结语

从整个旧路改造过程来看，需重点进行几环节的控制操作： 6.1、旧路检测：是提供整个修复方案和修复方案的基本依据，检测环节需分层次、分段落、分病害进行归纳汇总为设计提供详实参考。

6.2、旧路修复：修复环节是加铺改造后路面质量的直接保证，是改造后路面质量存在的有效依托。

6.3、防裂层设计：该层材料选用得当是路面质量的再次提升，可有效扩散应力，避免旧路处理过程中的遗留瑕疵造成路面形成反射裂隙。本次设计防裂层采用2000型\"防裂贴\"，2000/50cm宽，厚3mm，施工时保证防裂贴与基层的黏结效果，注意搭接边保证8-10厘米的搭接深度并保证碾压平整。

6.4、施工环境保证：合理进行施工组织管理，有效疏导通行车辆，避免因车辆误行给施工带来的环境破坏，尤其是在封层、黏层、面层施工时的破坏，影响施工质量和安全。

参考文献：

1、 西安国际港务区港务大道旧砼路面检测分析报告 2014年3月。

2、 白改黑路面需注意的问题及质量控制措施 刘洋，北方交通2008年04期。

3、 公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）。