旧水泥路面加铺沥青混凝土施工技术研究

吕佳

（山西路桥第六工程有限公司，山西 晋中 030600）

0 引言

旧水泥路面经过长时间的使用可能产生很多病害问题，影响行车舒适性，而且病害与破坏还有可能不断发展，造成更严重的破坏。但如果全部挖除既有路面，将造成资源浪费，并造成严重的环境破坏及影响，所以可考虑在水泥路面基础上加铺一层沥青混凝土面层。

1 工程概况

某路段总长约3.3km，路面采用水泥混凝土面板，厚度为20cm，基层采用石灰土，厚度为30cm。单块面板长度为5m，宽度在4.5～5.0m，相邻两块面板之间使用厚度为1.5cm左右的木板作为伸缩缝，未设置拉杆和传力杆。经过长时间的使用，加之该路面所用混凝土标号相对较低，路面磨损程度严重，已经露出大量碎石。此外，因未设置拉杆和传力杆，使相邻的两块面板无法形成良好整体，同时路基受雨水、积水长时间影响，导致部分面板产生错位、下沉与开裂。经现场调查分析，虽然路面没有明显的断板与烂板，但面板磨损程度严重，多处错位，严重影响行车舒适性，已经无法满足交通发展基本要求，亟需进行改造。

2 改造方案对比

根据路段旧路面实际情况，水泥混凝土路面已经无法满足要求，建议采用沥青路面予以代替。对此，初步提出以下两套方案：

方案一，将旧路面完全破除后重新铺筑基层与沥青面层。根据相关计算结果，将新路面结构确定如下：AC-13I SBS改性沥青混凝土，厚4cm+AC-20I沥青混凝土，厚5cm+AC-25沥青黑色碎石，厚6cm+沥青透层+水稳碎石基层，厚25cm+级配碎石。该方案单位造价约315元/m2，共需要1 850万元左右的投资。

方案二，经考察，该路段虽然交通量较大，但轴载并不高，对基层没有太高的要求，只是对面层有较高要求。基于此，可将旧路面作为基层保留下来，然后在基层表面铺筑沥青面层实施补强。根据相关计算结果，将新路面结构确定如下：AC-13I SBS改性沥青混凝土，厚4cm+AC-20I沥青混凝土，厚5cm+沥青黏层+调平层+玻纤格栅+旧路面。该方案单位造价约200元/m2，共需要1 170万元左右的投资。

对于方案一，属于传统施工工艺方法，完成改造的路面有稳定的质量，路面高程可结合既有建筑高度灵活调整；但所需工期较长，施工中对旧路面进行破除会产生很大噪声和振动，给沿线附近环境带来很大不利影响，并且该方案的施工需要进行交通临时封闭，影响附近居民日常出行，造价较高。

对于方案二，引入新施工工艺方法，工期较短，基本不需要临时封闭路段的交通，造价相对较低。但整个路段会被一定程度的抬高，使两侧既有建筑地台低于路面，降雨时雨水容易进入房屋，因采用新工艺方法，所以该方法能否取得成功，还需要进行实践验证。综合考虑以上两套方案的优劣势，并结合当地经济条件，为保证新工艺的应用发挥出理想效果，最终决定将方案二作为首选方案。

3 改造设计与施工

3.1 沥青面层

旧路面存在很多接缝和裂缝，使其无法形成连续整体，受车辆荷载持续作用后，旧路面产生错位与变形，导致新铺筑的沥青面层在既有接缝与裂缝部位产生一定剪切应力；此外，在冬季气温较低时，因旧路面存在收缩作用，接缝部位新铺筑的面层容易产生应力[1]。当应力较大时，会导致新铺筑的面层产生开裂，进而导致面层被破坏。基于此，新铺筑的沥青层应具有良好延伸性。该路段采用有良好延伸性与低温抗裂性的SBS改性沥青混凝土[2]。

（1）沥青。考虑到该路段需要在冬季进行施工，故对改性沥青提出了很高要求。该工程所用改性沥青为在基质沥青中按照4.0%的比例掺入改性剂制得。相较于普通沥青，改性沥青有更大的高温黏度与软化点，进而使热稳定性与低温条件下的抗裂性良好，增强沥青和石料之间的黏附性。在加铺面层中使用改性沥青混凝土，能增强面层抵抗永久变形的能力以及低温条件下的抗裂能力，防止雨水下渗导致路面结构被破坏。

（2）集料。粗集料以石灰岩碎石为主，因石灰岩属于碱性石料，和沥青黏附后，会产生化学吸附作用，在沥青和石料之间的接触面上产生化合物，提高黏结力；细集料为本地粗砂和石粉；填充料主要为水泥粉，其用量按照矿料总量2%严格控制[3]。

3.2 面层施工

该路段车行道的宽度为18m，分成两幅进行摊铺施工，幅宽为9m。在摊铺开始前若下层路面已经通车，则应先洒布一层黏层沥青，其洒布量按照0.4～0.5kg/m2控制。因本次施工需在冬季进行，所以施工中温度控制是重点环节。在摊铺过程中，需将混合料温度严格控制在140～160℃。为了使混合料的实际温度达到要求，在运输过程中需在车厢内铺设一层苫布，并在顶部盖好棉被。当气温降低至15℃以下时，不允许进行摊铺施工。在摊铺过程中，应紧跟碾压，碾压段长度需控制在25～40m；先进行2遍初压，再进行2遍终压；碾压完成后混合料温度应达到110℃以上。压路机以10t钢轮压路机为主，行驶速度按不超过5km/h控制，相邻两条碾压带之间要有1/4左右的轮迹重叠。在施工过程为避免混合料和压路机轮发生黏结，需在碾压开始前在压路机轮上均匀洒布一层洗衣粉水，并在碾压过程中不时向压路机轮适度洒水，注意避免洒水过量，防止混合料温度突然下降导致质量问题。因该路段是在旧路面基础上进行加铺施工，所以不可振压，只能进行静压，以免破坏旧路面[4]。

3.3 夹层设置

（1）该路段沿线两侧存在很多既有建筑，其地台高度通常比人行道高约15cm，若施工中采用普通加铺层，其厚度可以达到55cm，这样会使改造完成后地台高度低于路面，导致雨水倒灌。为防止以上现象发生，应先在旧路面采用玻纤格栅设置夹层，然后再进行沥青层的铺筑，夹层的设置能减小加铺层厚度。

（2）在旧路面与沥青加铺层之间设置夹层能使旧路面接缝与裂缝部位的应力分散至加铺层的层底，进而有效改善加铺层性能。该工程的夹层主要为玻纤格栅。玻纤格栅强度高，有良好的稳定性，不会因为温度作用产生收缩或膨胀。该路段所用玻纤格栅的厚度只有1.95mm，横、纵向抗拉强度分别可达65kN/m和75kN/m，正常情况下的延伸率不超过3.5%。在加铺层中，玻纤格栅的作用类似于加筋，能显著提高面层结构抗拉强度，延缓或避免裂缝产生。玻纤格栅能起到的作用与其模量有关，二者为正比关系。实践表明，格栅在沥青面层中的应用能有效减少车辙与疲劳裂缝，还能延缓基层的反射裂缝。此外，由于玻纤格栅自身有良好的温度稳定性，所以能防止热料摊铺后产生变形，为施工创造良好条件[5]。

（3）在很多沥青面层加铺施工中，土工织物均为全幅满铺。结合该工程的特点，由于旧路损坏情况并不是十分严重，所以只需要在接缝与裂缝部位进行条状铺设。该方法虽然对施工有很高要求，但能减少很多成本。玻纤格栅实际使用效果会受到路面实际状况影响。铺设开始前，应先用高压冲洗车与人工将旧路面上存在的附着物与污染物冲洗干净，然后用铁丝将接缝与裂缝中存在的杂物清理干净，在路面达到干燥后，采用10#沥青进行灌缝处理。正式铺设玻纤格栅前，应先在基层表面洒布沥青黏层，其洒布量需按照0.4～0.5kg/m2严格控制。若施工中采用的是乳化沥青，则其完全破乳后才能进行玻纤格栅的铺设。因该工程所用玻纤格栅的设计宽度为50cm，所以可采用人工进行铺设。为避免格栅起鼓，保证其平整度，有足够的张拉力，在施工过程中需设置铁皮，其尺寸为50mm×50mm×0.3mm，同时用钢钉加以固定。若需要对玻纤格栅进行搭接，则相邻两块格栅之间要有50cm的搭接长度，并根据格栅的具体摊铺方向，将下一段格栅压在前一段上方[6]。

3.4 旧路面处治

旧路面处治效果对加铺层质量与使用寿命有直接影响，尤其是接缝处与裂缝处。该路段加铺层施工中，以旧路面实际破坏情况为依据，采取以下修补方式：

（1）对错位和损坏情况较为严重的旧路面，建议将其挖除后重新进行浇筑，使抗折强度达到4.5MPa以上。为了使路面板的受力达到均匀，需要在新浇筑完成的面板和旧路面板之间的接缝部位增设传力杆[7]。

（2）当旧路面上存在块裂时，对于宽度在5mm以内的裂缝，需使用乳化沥青进行灌缝；对于宽度在5～15mm范围内的裂缝，需使用半固体填缝料处理；而对于宽度超过15mm的裂缝，需在使用半固体填缝材料处理完成后，额外铺设热沥青砂。

（3）当旧路面上存在角隅断裂与接缝碎裂现象时，应沿裂缝走向使用切割机对面板进行切割，形成一个规则的矩形，然后将矩形范围内的混凝土破碎，再采用标准方法重新浇面板。

（4）对于错台在3cm以内的板块，需用沥青砂将其找平；对于错台超过3cm的板块，需破除已经下沉的板块，在处理好路基后，重新浇筑面板[8]。

4 改造效果

改造结束后，加铺层平整度、渗水系数和弯沉实测结果如表1～表3所示。

表1 改造完成后加铺层平整度实测结果 单位：mm

表2 改造完成后加铺层渗水系数实测结果

表3 改造完成后加铺层弯沉实测结果 单位：μm

从以上各项实测结果可以看出，该路段本次改造效果合格，加铺层各项技术指标均能达到要求。

5 结语

综上所述，设置沥青加铺层是当前水泥混凝土路面常用的改造方式，将旧水泥混凝土路面作为基层施工，能充分利用旧路，减少施工材料，降低施工难度和对周围环境造成的影响，以上对加铺层施工进行了分析与总结，可为该项技术的广泛应用提供参考。