旧水泥混凝土路面病害处理探析

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摘要:旧水泥混凝土路面病害处理不当会直接影响到“白改黑”后复合路面质量。依托宁德市福宁北路(兰田至中科路)路面“白改黑”工程，从旧水泥混凝土路面的病害情况调查入手，详细介绍了旧水泥混凝土路面的病害类型及处理措施，提出了罩面加铺沥青混凝土方案，以期为今后“白改黑”改造工程提供参考。

关键词:“白改黑”；旧水泥混凝土路面；加铺沥青路面；病害处理

水泥混凝土路面早期由于承载能力强、刚度大、利于夜间行车等优点而被广泛应用，成为我国公路与城市道路路面结构的主要形式之一，但随着交通量的迅速增加，车辆荷载反复作用下水泥混凝土路面极易发生裂缝、脱空、唧泥等病害导致路面破损，影响道路正常使用。在水泥混凝土路面上加铺沥青路面（白改黑）可以结合两者优点，使改造后路面兼具刚性路面承载力高和柔性路面行车舒适的特点，以最少的时间和投资最大限度利用旧路路面结构，延长道路使用寿命。现阶段“白改黑”技术已经被广泛应用于水泥混凝土路面改造工程中，对旧水泥混凝土路面的病害处理也成为了现在道路交通建设方面研究的重点。

1工程概况

宁德市福宁北路(兰田至中科路)路面“白改黑”工程位于福建省宁德市。福宁路是宁德市城市总体规划中的四条纵向交通主干道之一，为城市主干路，设计速度为50km/h，红线宽度为40～50m。本改造起点位于兰田村处，接现状沥青混凝土路面，路线由南向北延伸，途中与金漳路、金湾路、疏港路、振兴路、同德路、同心路、团圆路、兴邦路平面交叉，于福宁大桥处上跨沈海高速，终点位于与中科路平面交叉处，终点桩号为K7+074.780，全长7.075km。本次改造段沿线现状共有2条隧道，即福宁一号及二号隧道，一号隧道左幅长285m右幅长290m,二号隧道左右幅均为405m；有大桥1座，即福宁大桥，桥梁全长528m；有中桥1座，小桥1座。建设内容包括路面病害处治、加铺沥青混凝土路面、完善道路附属设施、完善交通标线、雨水口与检查井抬高等。设计路面改造宽度30～34m，不对人行道进行改造，仅对人行缘石坡道进行抬高。本文主要研究现有路面结构的改造，即对现状非机动车及机动车道水泥混凝土路面进行病害处理后加铺改性沥青混凝土高等级路面结构。

2旧水泥混凝土路面病害调查

旧水泥混凝土路面的破损情况、接缝传荷能力及道路交通量等，直接影响路面结构设计，影响沥青混凝土加铺结构层的选择。本工程改造设计前进行了全线路况调查和检测，主要包括统计旧水泥混凝土板的断板、裂缝、错台及其他路面破损类型和数量，预估交通量以确定改造后的结构层厚度，同时检测全线路段的弯沉。本次福宁北路横断面有六种形式，路段车道现状水泥混凝土路面整体状况良好，现状为三幅路形式，车行道为水泥混凝土路面，采用双向1.5%横坡。沿线路板块破损率较低，道路段仅局部存在破损现象；路缘石外露高度基本上为15～20cm，沿线人行道现状为花岗岩板材，与金漳路交叉口处人行道现状为透水砖。现状水泥混凝土面板损坏主要有破碎、裂缝、断裂、坑洞、啃边等病害，详见图1。根据调查结果可知大部分路段路面状况良好，未出现明显病害，现状水泥混凝土板块较完好，仅在部分地段有破损。故对现状路基不作处理，在沥青罩面结构施工之前对已出现病害的路面进行处理。

3旧水泥混凝土路面病害处理

3.1面层断裂类病害。3.1.1裂缝修补处理。水泥混凝土板面层断裂并不严重，仅出现少量横向、纵向或斜裂缝而无板破碎、错台时，修补裂缝或加固混凝土板即可。根据水泥混凝土板裂缝形式和具体情况采用相应的技术处理措施。一般来说，对于宽度≤3mm的非扩展性裂缝采用低粘性沥青材料灌注的处理方式，扩展裂缝则先沿裂缝凿槽后注入灌缝材料；对于宽度＞3mm的局部裂缝采用低粘性沥青与细砂的混合料灌注；若裂缝宽度≥10mm但无翻浆（基层未受影响），应先进行清缝，再用环氧砂浆灌缝；对于贯穿面板全厚的裂缝则应用条带罩面法进行修补。裂缝修补处理后水泥混凝土板应满足板边弯沉＜0.2mm，弯沉差＜0.06mm的技术要求。3.1.2换板处理。换板分为整块换板和局部维修换板，应根据板块实际破损情况具体分析。本工程旧水泥混凝土路面板块破碎主要分为4种情况，分别采取不同的处理方式。（1）角隅断裂修补。角隅位于纵横缝交叉处，易唧泥脱空而导致应力增大，进而产生相交于板角两边且垂直通体的裂缝。假设破损板角面积为S1，水泥混凝土板块面积为S2，若S1≤S2/4，则对板块进行局部修补换板即可。本工程在裂缝边缘以外25cm处作为切割线，切割几何图形采用类似梯形不宜为矩形，切除破损板块，但角隅钢筋保留，随后浇筑C40混凝土进行换板，应注意同一块板中不能出现两块修补板。（2）条状破碎换板。若面板裂缝位于接缝板边，且裂缝呈条状分布，破碎条状宽度≤1/3板长，应直接对局部条状进行破除换板。本工程对该类破损在裂缝边缘外15cm处作为切除范围，并采用双层配筋加强，上层纵横方向均采用Φ8@15cm的构造钢筋，下层纵横方向均采用Φ14@12cm的主筋。（3）块状破碎换板。若板的一侧发生横向断裂，其位置所在区域为1/4～2/5板长范围内，或接缝板边破碎宽度占1/3～1/2板长时，采用块状破除更换。本工程采用切除宽度≤1/2板长混凝土换板。（4）整块换板。角隅断裂板角破损面积超过板块面积1/4且出现错台、沉陷的，有2个或以上板角破损的，板块被裂缝分割成4块以上的，水泥混凝土板弯沉值大于0.6mm的[1]，横纵斜向裂缝伸及全板或横向断裂位于板中部将板平分成2块的，均需进行整块板换板处理。本工程对于以上病害情况，将损坏板四周全深锯缝，保证不影响相邻板块，打碎并凿除已损坏混凝土板，清扫基层表面松散部分后用C40混凝土进行换板处理。应注意无论是局部还是整块换板，在破碎原板块处都应将深度控制至路面面层全厚深度，以检查基层情况。若基层无损害直接换板，若基层受到损坏，应将基层彻底挖除，再回填C15混凝土作为基层，最后浇筑混凝土板。3.2接缝类病害。接缝是水泥混凝土路面的薄弱部位，数量最多、引发反射裂缝几率最高、对加铺层影响最广。接缝类病害主要包括接缝张开、阻塞、破裂、填缝料老化、损坏、缺失、胀缝传荷能力下降、错台唧泥等。本工程主要采取以下措施处治接缝类病害：①对于填缝料问题，将原缝中的填料杂物等挖除，高压鼓风机吹干净后用专用填缝料灌缝，保证灌实灌满。②对于接缝破裂问题，沿破碎部位外缘切割成规则图形，随即清孔填补沥青砂。③对于错台采用磨平法，即将最高点磨平至相邻两块板齐平，并养护此处填缝料。④对于唧泥及板底脱空问题，采用稳板压浆方法处理，混凝土脱空部分进行充填，压浆后及时灌缝。3.3面层表面类病害。面层表面类病害主要包括表面起皮、磨损、露骨、纹网裂、坑洞、剥落等，对路面结构承载力和行车舒适性影响很小，一般可不进行处理。本工程针对面层表面类病害严重程度区别处理，磨损、露骨、剥落等损坏深度超过1cm时将表层凿除后修补，若损坏深度小于1cm则清扫表面松散碎屑其余不作处理；纹网裂面积超过面板面积的20%且起皮的板块将表面铣刨1～2.5cm，再用沥青砂修补，纹网裂面积小于面板面积的20%且不起皮则不处理[2]。3.3竖向位移类病害竖向位移类病害主要是指板块的沉陷与拱起。板块沉陷指基层强度不足导致板下沉，多出现在各板交接的板块上，裂缝会随着板块的沉陷而产生。本工程出现沉陷部位先将裂缝封粘，再对板底灌浆，若板块碎裂严重则直接换板。板块拱起分为轻微拱起（拱起量＜30mm）和显著拱起（拱起量30～100mm）。轻微拱起不会对板块造成过大损坏，切除余量释放应力使板块恢复原位即可，注意恢复原位后需灌缝及于缝顶增铺格栅；显著拱起损坏程度较深，应将拱起范围内板块切除，采取换板措施，原位恢复胀缝与传力杆。

4罩面加铺沥青混凝土方案

4.1路面结构方案。本工程现状水泥混凝土路面PCI评定等级均为良。对旧水泥混凝土路面病害按第三节所述具体方式进行处理后直接加铺沥青混凝土罩面。目前，我国公路采用沥青混合料中最传统且应用经验最丰富的为AC混合料。综合考虑混合料性能、施工控制难度和造价等因素，本工程全线加铺沥青混合料采用AC混合料，表面层为AC-13C细粒式SBS改性沥青混凝土，下面层为AC-20C中粒式SBS改性沥青混凝土。同时，为了保证加铺沥青路面平整度，路面明显变形路段应重新拉坡，设置AC-20C中粒式SBS改性沥青混凝土调整层，即下面层实际摊铺厚度≤10cm时，直接单层摊铺AC-20C改性沥青混凝土，若下面层实际摊铺厚度10～20cm时，则分两层摊铺AC-20C改性沥青混凝土。本工程路面结构方案详见表1。4.2防止反射裂缝措施。本工程为城市主干道，交通量大，旧路受到车辆荷载反复作用及外界温差影响，产生竖向和水平位移，而水泥板间的接缝没有抗剪能力，其上的应力只能传导至加铺层导致加铺层在该位置发射开裂[3]。这是“白改黑”改造工程中最常见的病害之一。目前防止反射裂缝的措施主要为在加铺沥青混凝土面层前先设置一层薄夹层，薄夹层可以分散甚至阻止集中应力传导至加铺层以减少反射裂缝出现数量、延缓反射裂缝出现时间。我国道路“白改黑”所选择薄夹层材料主要有改性沥青防水卷材、橡胶沥青、土工布、玻璃纤维格栅等。许多工程实例证明土工布对反射裂缝几乎没有遏制作用，近些年逐渐被淘汰；玻璃纤维格栅有一定的遏制反射裂缝作用但防水和粘结性能差。本工程综合对比分析后选用SBS改性沥青防水卷材，不仅具有较强的抗变形能力，还能与上下层紧密粘结，防水性能优越，可在位移传至加铺层的过程中降低裂缝应力峰值，预防或延缓裂缝出现，即使加铺层出现裂缝，SBS改性沥青防水卷材优越的防水性能也可以防止路面水分的渗入，保护路基不受损害，延长道路使用寿命。

5结语

旧水泥混凝土路面加铺沥青混凝土现在已经是一项较为成熟的技术，但仍有部分道路改造后出现了不同程度的损坏，“白改黑”技术仍然需要相关学者进一步深入研究，高度重视旧水泥混凝土路面病害的处理及反射裂缝的预防，妥善处理旧水泥混凝土路面病害，减少反射裂缝的出现，防治结合，可有效降低加铺沥青混凝土面层厚度，降低工程造价，带来巨大的经济效益和社会效益，促进市政交通行业建设可持续发展。

参考文献

[1]林建忠.旧水泥混凝土路面加铺沥青罩面病害处理[J].福建建材,2012(10):62-64.

[2]翁树芳.莆田文献东路“白改黑”基础处理技术探讨[J].福建建材,2013(5):72-74.

[3]李惠.浅谈莆田市某水泥混凝土路面“白改黑”方案[J].福建建材,2018(7):81-82，80.

作者:官厚兵 单位:福建一建集团有限公司