宝天高速公路旧水泥混凝土路面罩面设计

发表时间：2018-12-17T13:20:38.400Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第23期 作者： 王彦章

[导读] 该文结合宝天高速公路隧道旧水泥混凝土路面改造工程，介绍旧水泥混凝土路面罩面结构设计。

王彦章

甘肃通胜建设工程有限公司 甘肃兰州 730050

摘要：该文结合宝天高速公路隧道旧水泥混凝土路面改造工程，介绍旧水泥混凝土路面罩面结构设计。 关键词：旧水泥混凝土路面；罩面；弯沉；FWD

水泥混凝土路面是一种刚度大、扩展荷载能力强、稳定性好、使用寿命长的路面结构。但是，由于诸多原因水泥混凝土路面在长期使用过程中不可避免地出现结构和功能性的破坏。在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层（罩面）是一种常用的、有效的路面修复技术。本文结合清莲高速公路旧水泥混凝土旧路面改造工程，介绍水泥混凝土路面上沥青加铺层的结构设计。 1旧路面损害调查与检测 1.1水泥路面损害调查

根据水泥混凝土路面损坏状况分析，可以分为水泥混凝土板的表面损坏、接缝及其周围损坏和结构损坏三大类，依据有关规范的要求，对水泥混凝土板进行了调查。根据《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001），计算路面破损状况评定指标中的路面状况指数（PCI）和断板率（DBL）两项指标。 1.2弯沉测试

路表面在荷载作用下的弯沉量，反映了路面结构的承载能力，为了对路面结构的强度和刚度进行了解，对旧水泥混凝土路面进行静态弯沉测试主要目的是确定接缝的传荷能力和板底脱空现象。对旧水泥砼路面评价的一个重要目的就是确定防治反射裂缝的指标。

通过国内外几年的研究表明，当旧水泥砼路面接缝两侧的弯沉差ΔL<0.05mm时，反射裂缝的扩张速度缓慢，当接缝两侧的弯沉差ΔL>0.05mm时，反射裂缝的扩张速度相对加快。因此，在进行沥青加铺层之前有必要对旧水泥板接缝两侧弯沉差进行控制，作为旧路面是否处治的一个重要依据。

由于罩面结构设计采用大粒径沥青混凝土及土工布隔栅复合材料可以防治反射裂缝，故将接缝两侧的弯沉差ΔL控制在0.10mm以内。 1.3路面雷达测试

在检查脱空和水泥混凝土板厚时，采用无损伤检测方法，即路面雷达仪检测，对全线检测。目的是为了检测混凝土板与基层之问的接触情况和路面板的厚度及板和基层的缺陷，对旧板的处置提供依据。 1.4落锤式弯沉仪（FWD）测试

通过对路段全线采用落锤式弯沉仪（FWD）进行动态弯沉测定，测量路面的最大弯沉和弯沉盆。通过对路面各结构层模量的反算，应用理论体系分析评定路面的结构承载力。对于典型路段采用静态弯沉仪（贝克曼梁弯沉仪和承载板）进行弯沉测量，并与FWD的测定结果进行对比分析。接缝结构的传荷能力测定，采用以上方法在接缝处分别测定接缝两侧的弯沉值。其比值或差值可以用来评定混凝土板的传荷能力，混凝土板板底脱空测定，用FWD测定脱空程度和范围。 2罩面结构方案设计与比选

对于现有旧水泥混凝土路面的罩面层设计，分为以下方案：

（1）表面层沥青混合料类型的选用

为了减少和延缓反射裂缝的产生，要求加铺层的沥青混凝土本身具有较高的低温抗变形性能和抗拉、抗剪性能，同时又不能过分地降低沥青混合料高温稳定性。宜选用空隙率较小、强度高、低温抗裂性好的密级配沥青混合料，以提高其水稳性、低温抗裂性能及延缓反射裂缝的出现。AC普通沥青混凝土和SMA沥青混凝土具有较好的低温抗裂和水稳性能。采用改性沥青粘度较大，低温抗裂性能较差，为防止低温开裂，所以选用普通重交沥青为宜。采用SMA沥青混凝土一般采用改性沥青，对材料的要求较高，AC普通沥青混凝土较之SMA沥青混凝土更容易施工，造价也较低，因此选用AC普通沥青混凝土材料。 （2）下面层沥青混合料类型的选用

由于半刚性沥青混凝土路面普遍存在路面反射裂缝，从而导致路面抗车辙能力不足和耐久性差，影响了沥青混凝土路面的使用寿命。为了减少此种病害的发生，可基层与面层之间设置一层过渡性结构，大粒径沥青混凝土下面层就属于此种结构形式，它相当于一种柔性基

层的形式，可以抵抗较大的塑性和剪切变形，承受重载交通的作用，具有较好的抗车辙能力，提高了沥青路面的高温稳定性，具有延缓基层裂缝向中、上面层反射及提高路面抗车辙能力的作用。结合国内外研究成果，我们推荐采用大粒径沥青混凝土作为下面层路面材料。 （3）调平层方案

根据沥青混合料的组成特点及调平厚度，选择适宜粒径的连续级配沥青混合料。 以上沥青混合料最好全部采用改性沥青或重交沥青作为结合料。 （4）防水抗裂层材料的选用

采用SBS改性沥青作为粘层油，与普通沥青相比提高了防水抗裂层的高温抗剪强度，改善了防水层的低温抗裂性、延缓了反射裂缝上升的能力，并采用新的设计方法与施工工艺。在防水抗裂层上撒布单一粒径的碎石，与其他防水层形式相比，在上层沥青混凝土施工过程中经过高温碾压，使防水层改性沥青上浮，将“白碎石”变成“黑碎石”与上层沥青混凝土融为一体，消除了面层与防水抗裂粘结层之间的软弱夹层，从而可进一步提高面层的整体强度。

目前国内外使用土工布或玻纤格栅的情况来看，整体上来说，使用满铺的效果优于缝铺的情况，缝铺一方面使沥青面层与旧砼板形成一个凹型，在没有铺布的地方，如有雨水渗入，在层与层之间的水流不能沿路拱畅通排除，而可能集中在凹型部位，使沥青混凝土受到雨水的侵蚀而损害（根据北京首都机场的改建工程结果）；另一方面，土工布在纵缝、横缝和裂缝铺设中，使其搭接部位增多和布的厚度（搭接部位）增大，使面层与旧板的粘接减小，造成层间破坏。 如果采用缝铺，则宽度应大于60㎝。 （5）粘层材料的选用

各沥青面层之间分别洒粘层油，主要提高界面粘结能力和减少雨水渗入到路面结构内部。粘层油建议采用粘结性较好的改性乳化沥青。

根据路面结构的设计结果，利用交通部的定额进行总概算分析，对五个不同的方案来进行路面结构的经济比较（方案五为全段破板新建的路基路面层）。

注：其中粘层和防水抗裂层的价格包括在沥青混凝土价格中。

通过对五个不同方案的比较，可以看出如果采用全段破板新建造价远远大于采用罩面的四个方案，所以在选用方案时应尽量避免方案五。而罩面的方案比选中，方案四的造价最低。从经济的角度出发，推荐采用方案四。 综上路面结构设计的各层材料分析和经济评价，建议采用方案四。 3结论

该文结合清连高速公路旧水泥混凝土路面改造工程，在各种基础资料调查和材料检测的基础上，根据旧水泥混凝土路面上沥青混合料加铺层结构设计的原则，依据国内外实体工程的实施经验与理论分析结果，提出了清连高速公路旧水泥混凝土路面上沥青混合料加铺层的结构设计方案。 参考文献

[1]公路养护技术规范（JTJ 073.1-2001）[S]北京：人民交通出版社，2001 [2]公路沥青路面设计规范（JDG D50-2006）[S]北京：人民 交通出版社，1997