加铺沥青与水稳基层在旧路改造工程中的应用

加铺沥青与水稳基层在旧路改造工程中的应用
摘要：近年来，已使用一定年限的旧水泥混凝土路面破损严重，不能满足日益增长的交通与发展需求，旧路改造工程越显尤为迫切、重要；结合加铺柔性面层与半刚性基层在深圳市平吉大道（北段）工程中的应用，阐述设计工作中延缓和预防路面因加铺产生的裂缝对提高城市旧水泥混凝土路面使用寿命的作用。

关键词：旧水泥路面改造；加铺；反射裂缝；柔性面层；半刚性基层
中图分类号：u416.217文献标识码：a文章编号：
引言：
在旧水泥路面上加铺沥青混凝土，是在水泥路面的基础上改造成沥青路面的一种比较经济的方式。

在工程实施中，如何制定合理的方案，如何控制工程质量是取得良好效果的关键。

本文将以深圳市平吉大道（北段）改造工程中加铺沥青路面及半刚性水稳基层为例进行阐述。

1．加铺方案分析
目前旧路改造中旧水泥混凝土路面主要的利用方式有两种：a、把旧水泥板打碎做基层；b、把旧水泥板作面层加铺沥青混凝土，即常见的加铺罩面。

本文旧改工程为加铺罩面，底面层用沥青混凝土调平，局部高差较大的用半刚性水泥稳定级配碎石基层调平。

1.1 反射裂缝对加铺层的影响及预防措施
在原有的路面加铺沥青罩面，由于温度循环和荷载的反复作用使
原来路面接缝上方的加铺层发生变形导致开裂叫做反射裂缝[1]。

图1 反射裂缝图2 车辆荷载作用下的剪切、弯拉应力
国内外研究表明，反射裂缝可以分成温度型反射裂缝、弯拉型反射裂缝和剪切型反射裂缝等几种类型。

为防止或延缓反射裂缝的产生，目前所采取的技术措施的思路首先是分析不同类型反射裂缝产生的原因，从而有针对性地在结构设计和材料组成设计中加以限制或防治；然后对反射裂缝的形成扩展过程进行数值模拟，进而指导路面结构与材料设计。

目前，国内外针对反射裂缝的处治措施主要有以下五种:
(1)锯切横缝。

为了减少沥青面层反射裂缝的无规则漫裂，通常采取对水泥混凝土路面或半刚性基层进行“预裂”，使其裂缝变得更有规律。

(2)加厚沥青面层。

增加沥青面层厚度一方面可以减小层内的弯曲应力和剪切应力，另一方面可以加大反射裂缝的扩展距离，从而延长路面的使用寿命。

(3)设置应力吸收层。

其作用是改善沥青加铺层和水泥混凝土路面板的层间结合，减少因温度和竖向荷载引起的反射裂缝，同时减小应力集中作用，防止因水的下渗而导致路基的变形或强度的降低。

(4)铺设土工织物。

采用土工织物、土工格栅或玻璃纤维等材料，对沥青混凝土起加筋和应力扩散作用，从而延缓反射裂缝的产生。

(5)设置沥青碎石或级配碎石过渡层。

为了延缓反射裂缝的产生，可以铺筑一层大粒径开级配沥青碎石混合料结构层或级配碎石结
构层。

在美国，沥青碎石层或级配碎石的厚度通常在90mm以上，且沥青碎石混合料中含有25 %～35%的连通孔隙，使得接缝或反射裂缝不至于垂直向上反射，从而防止或延缓反射裂缝的进一步扩展。

1.2 旧水泥混凝土路面加铺分析
《城市道路工程设计规范》cjj37-2012对旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土设计无明确规定，《公路水泥混凝土路面设计规范》jtg d40-2002中8.7中规定当旧水泥混凝土路面的损害状况和接缝传荷能力评定等级为优良或中时，可采用沥青加铺层。

对于脱空板、有裂缝的板，以及角隅断裂、错台等均进行修补，对板块损坏程度大，须重新更换浇筑新板块[2~3]。

在设计中防止反射裂缝一般采用良好的沥青面层材料、设置合理的路面结构组合和增设粗粒式沥青混凝土或水泥稳定级配碎石等调平层。

1.3 玻纤土工格栅的应用及作用机理
玻璃纤维格珊能减小由水平力引起的水平位移。

玻璃纤维格栅是一种广泛应用在道路路面中的土工材料，有效地改善加铺沥青混凝土路面应力分布，减少由路面下水泥混凝土板块接缝引起的沥青混凝土路面反射裂缝，提高加铺路面的使用年限。

它具有较高的抗疲劳开裂、抗高温车辙、低温缩裂、延缓反射裂缝等特点。

玻璃纤维格栅摊铺热沥青混凝土不会产生变形，功能优良、使用寿命长久，
已广泛利用在旧路补强和新旧路衔接处理上。

当路面承受较大应力时，能通过玻璃纤维土工格栅均匀扩散应力，能有效地减少面层的沉降和位移。

1.4 改性沥青的应用
为了抑制或延缓加铺层反射裂缝的出现，对面层沥青的使用要求加铺层的沥青混凝土面层具有低温抗变形性能力和抗剪特性，同时沥青的高温稳定性不能降低，对深圳等温差变化较大的地区常采用改性沥青。

改性沥青结构组成形成空间网络结构，提高了沥青的力学性能，改善低温稳定性，沥青的高温稳定性有显著提高，减少了沥青加铺引起的反射裂缝的发生。

2．旧路加铺设计
2.1 加铺路面结构
按规范规定和国外沥青混凝土加铺面层的设计和计算方法，适当增加沥青混凝土加铺层厚度对防止反射裂缝有较好效果，但增加到一定厚度后，再通过继续增加厚度来防止发射裂缝，效果不明显，也不经济。

深圳市平吉大道（北段）工程旧混凝土路面上加铺沥青混凝土根据理论分析和工程实际情况，确定采用旧水泥混凝土路面上加罩沥青面层路面结构(由上至下)如下：
4cm厚沥青玛蹄脂碎石混合料(sma-13)；
粘层油(pcr改性乳化沥青)；
6cm厚中粒式改性沥青混凝土(ac-20c)；
粘层油(pcr改性乳化沥青)；
7～18cm厚粗粒式沥青混凝土(ac-25c)；
满铺粘层油+玻璃纤维土工格栅；
旧水泥混凝土路面(铣刨1cm）
当局部高差超过沥青混凝土调平厚度范围时，采取加铺半刚性的水泥稳定级配碎石，其路面结构(由上至下)如下：
4cm厚沥青玛蹄脂碎石混合料(sma-13)；
粘层油(pcr改性乳化沥青)；
6cm厚中粒式改性沥青混凝土(ac-20c)；
粘层油(pcr改性乳化沥青)；
8cm厚粗粒式沥青混凝土(ac-25c)；
0.8cm厚下封层(es-3 乳化沥青稀浆)；
透层油(pc-2阳离子乳化沥青)；
10～22cm厚5%水泥稳定级配碎石；
旧水泥混凝土路面(铣刨1cm）
旧路面不同调平层间的搭接需特殊处理，在加铺水泥稳定碎石与沥青混凝土的搭接缝上铺2m宽的玻纤格栅后加铺沥青混凝土面层，搭接处理示意图如下：
图3 调平层搭接处理
2.2路面病害处理方案
平吉大道（北段）工程于2009年底完成施工图设计，2011年开始土建施工，由于现状交通量较大，病害路面较施工图设计阶段有
所增加，具体的路面病害处理方案如下：
1、处理病害路面时，保留的水泥路面板块的最小边长需大于等于1.2m，具体如下图示：
图4 水泥路面板块处理示意图
2、现状路面最外侧车道部分路段为绿化带填筑临时路面，该部分路面基本没有进行路基处理，需破除现状路面结构，按加宽路面结构进行新建，具体范围详见平面施工图。

3、对于单块水泥板块，板块基本完好，单一缝宽小于1cm，且板块边长大于1.2m的板块，可不做处理。

4、水泥路面板块局部崩角，板块较完整，崩角范围较小，需要将破碎的水泥混凝土块清除，再用中粒式沥青混凝土回填处理。

2.3 粘层油和玻璃纤维格栅设置
混凝土板块、接缝处理完后，在所有纵横缝上铺设一层玻璃纤维格珊网，用水泥钉将其固定，固定间距为1m。

然后洒布沥青粘层油，最后加铺沥青柔性面层。

2.4 新旧路面连接处处理
新拓车道的路面结构采用沥青混凝土路面，首先在拓宽段新铺沥青混凝土路面下水泥级配碎石基层顶与旧水泥混凝土板块连接处
满铺一层玻璃纤维格栅，新旧路面搭接宽度各余1m。

2.5 加铺时纵坡处理
本次道路纵断面设计原则上按现状道路纵断面再考虑沥青混凝
土加铺层厚度进行设计。

纵断面原则上按现状水泥混凝土路面高出18cm（沥青混凝土面层厚度）拉坡，但现状水泥混凝土旧路由于多年车辆行驶及下沉，已不能反映原有纵坡。

因此在纵断面设计时为保证纵坡及曲线满足规范要求，控制水泥混凝土板上沥青面层厚度在17cm～28cm ，对个别地段高差较大处须增加半刚性水泥稳定级配碎石层，最小厚度不小于10cm。

2.6 调平层作用
通过对旧水泥道板进行维修加固，改善板块传力效果；由于高差较大地方沥青混凝土调平层无法满足调平层厚度压实问题，柔性面层下采用铺设半刚性水泥稳定级配碎石调平层，一方面减少荷载对水泥板块的冲击，其次减少沥青混凝土的用量、降低造价，也可延缓水泥板块上沥青面层的水平位移。

3．结束语
平吉大道（北段）工程旧水泥混凝土路面加铺改造，刚通车不久，现使用运行效果良好。

城市旧路改造在具体道路设计与施工过程中的制约影响因素很多，应根据每条旧路的具体实测数据和旧路资料制定满足道路区域服务功能及防治反射裂缝、确保路面结构满足使用要求的加铺改造设计方案。

参考文献:
[1]旧水泥路面改建、加铺决策体系初步研究.中外公路.2008.
[2] 《城市道路工程设计规范》cjj37-2012.。