朱蓮芳

摘要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，以往建設(shè)的水泥路面使用時間長之后產(chǎn)生裂縫或完全破損等現(xiàn)象，嚴重影響我國經(jīng)濟的快速發(fā)展。在舊水泥路面加鋪瀝青層是改善舊水泥路的對策之一。本文根據(jù)工程實例，對舊水泥混凝土路加鋪瀝青層的設(shè)計進行探討，供同行借鑒參考。

關(guān)鍵詞：舊水泥混凝土路面；瀝青層加鋪設(shè)計；反射裂縫

前言

舊水泥混凝土路面由于最近幾年車輛的不斷增多以及車載重量的增加，道路處于超負荷狀態(tài)，導(dǎo)致舊水泥混凝土路面的嚴重破損。在修復(fù)改造設(shè)計時，由于瀝青面層施工周期短以及舒適等特點，加鋪瀝青面層是目前改善此種道路的首選方案。在舊水泥路面加鋪瀝青層首先的工作是評定路面使用狀況，再進行加鋪設(shè)計及計算。

一、水泥混凝土路面狀況評定

舊水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)以及損壞狀況是加鋪瀝青面層設(shè)計的重要依據(jù)，設(shè)計之初對路面的損壞狀況進行調(diào)查及評價，再提出處理對策。舊水泥混凝土路面一般采用下述指標進行評定：

（一）路面狀況指數(shù)（PCI）

舊水泥混凝土路面損壞類型可分為裂縫類、接縫類、變形類、松散類等，根據(jù)PCI值可劃分為優(yōu)、良、中、次和差5個等級進行評價。評價標準如表1。

（1）

上式中i、j分別為損壞類型和嚴重程度，n為損壞類型總數(shù)；m1為i類型的嚴重程度等級 為i類型j種程度的扣分值， 為多種損壞時i類損壞j種程度的修正權(quán)數(shù)。

（二）脫空值

應(yīng)用彎沉和探地雷達兩種檢測方法進行檢測，對板底脫空的程度采用面積及高度表示。實際計算時建議采用脫空值V作為評價指標。其計算公式為：

（2）

上式中：V為脫空值，cm3：h為脫空區(qū)高度，cm：A為脫空區(qū)面積，cm2。將脫空值的大小劃分為輕、中、重3個等級，一般而言，板角脫空更具危害性，當采用彎沉檢測法時，可采用板邊實測彎沉作為指標，評定標準如表2所列。采用彎沉作為評定標準時，也要輔助以人工感觀，以提高準確性。

（三）接縫性能指數(shù)

接縫的使用性能包括傳荷能力和基層的支承能力。建議采用接縫性能指數(shù)評價接縫的使用性能，其計算公式為：

（3）

上式中：W1和W2分別為接縫兩側(cè)有輪載作用下的板邊彎沉值和無輪載作用r的板邊彎沉值。式（2）中的第一項表示接縫的傳荷能力，第二項表示接縫處的基層支承能力。根據(jù)S值的大小，將接縫的使用性能分為優(yōu)、中、差3個等級，其評定標準如表3所示。

二、加鋪層厚度計算

舊水泥混凝土路面實施瀝青混凝土加鋪層設(shè)計時，舊水泥混凝土板存在斷縫，較難采用力學分析方法，但國內(nèi)在力學法計算方面不斷有相關(guān)的研究成果，如“有（限嵌鎖）接縫、（可脫空）疊層板”模式、二維、三維有限單元分析等。在缺乏準確計算手段的情況下，經(jīng)驗計算也可作為一種加鋪層厚度計算參考，以下介紹幾種經(jīng)驗計算方法：

（一）破碎一穩(wěn)固法

針對破碎嚴重的水泥混凝土路面，可以采用破碎一穩(wěn)固法實施加鋪層設(shè)計。具體步驟為：

（1）將原水泥混凝土板塊破碎成30cmx30cm以下的板塊；

（2）采用振動壓路機碾壓，使其與基層充分接觸；

（3）采附水泥砂漿進行穩(wěn)固，增設(shè)一定的半剛性基層；

（4）鋪筑瀝青面層。

將破碎的舊水泥涅凝土路面層板作為底基層，采用彎沉測定反算破碎層的抗壓模鼠，按半剛性基層瀝青路面設(shè)計方法確定基層厚度。瀝青面層的厚度宜為9—18cm。

（二）AASHTO法

美國AASHTO的路面設(shè)計采用補足厚度缺額的概念確定瀝青混凝土加鋪層的厚度，其計算公式為：

（4）

（5）

上式中：B為水泥混凝土層厚與瀝青混凝土層厚的當量轉(zhuǎn)換系數(shù)。是水泥混凝土厚度缺額的函數(shù)，由下式確定：

（6）

式中：C1—為考慮損壞接縫和裂縫是否修復(fù)的系數(shù)，加鋪前已進行全厚度修補時為1.0，否則按每公里未修復(fù)接縫和裂縫的數(shù)量在0.6-1.0范圍內(nèi)取值；

C2—為考慮舊面層是否存在耐久性問題的系數(shù)，無耐久性問題時為1.0，有耐久性裂縫但未碎裂時為0.96～0.99.有少量碎裂時為0.88～0.95，嚴重碎裂時為0.80～0.87；

C3—為疲勞損壞程度的系數(shù)，少量橫向裂縫板（<5%）時為0.97～1.0，較多橫向裂縫板（5～15%）時為0.91～0.96，大量橫向裂縫板（>5% ）時為0.90～0.93。

h-----新路面所需的厚度

he--------舊路面有效厚度

h d ----按現(xiàn)有地基承載力和未來交通要求，由新建混凝土面路設(shè)計方法確的單層混凝土面層所需要的厚度（cm）

h n----舊混凝土面層厚度（cm）

三、瀝青混凝土加鋪厚度和結(jié)構(gòu)型式

當舊混凝土路面的損壞狀況和接縫能力評定等級為優(yōu)良或中時，可以采用瀝青混凝土加鋪層。加鋪層鋪筑前應(yīng)更換破碎板。修補和填封裂縫，磨平錯臺，壓漿填封板底脫空，清除舊水泥視凝土路面層表面的松散碎屑、油跡或輪胎擦痕，剔除接縫中失效的填縫料和雜物，并重新封縫。

行車荷載和防止反射裂縫決定瀝青混凝土加鋪層厚度，經(jīng)處理的舊水泥混凝土路面層作為瀝青加鋪層的基層，其剛度一般較大，基層上的彎沉較小，因此按設(shè)計彎沉控制的瀝青加鋪層的厚度不需要太厚。因此，設(shè)計厚度標準應(yīng)與一般的瀝青混凝土路面設(shè)計一樣。城市舊路改造一般采用兩層密實型瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，瀝青混凝土面層的最小厚度為8～1Ocm較理想。

根據(jù)舊水泥混凝土路面的使用性能評定結(jié)果，表4列出幾種結(jié)構(gòu)型式供設(shè)計參考，表中瀝青面層采用SMA-13。

四、防止反射裂縫對策

（1）提高瀝青加鋪層的抗裂性措施，主要采用低稠度的優(yōu)質(zhì)瀝青，在混合料拌和過程中保證瀝青不過多氧化：提高瀝青混合料壓實度；增加瀝青含量。

（2）大板加鋪瀝青面層方案中，對于舊混凝土路面病害處理是至關(guān)重要的，妥善處理舊路病害可有效防止路面反射裂縫。加強原有路面裂縫的處理，對寬度大于6mm的裂縫需填縫處理；對脫空的水泥混凝土板實施壓漿；破碎水泥混凝土板應(yīng)進行換板，若基層損壞嚴重應(yīng)同步改造。新板與相鄰板間應(yīng)鉆孔植筋設(shè)置拉桿及傳力桿，加強接縫傳荷能力，減小板縫彎沉差。

（3）設(shè)置應(yīng)力消減夾層，如橡膠瀝青、土工織物、土工格柵夾層、科氏（KOCH）反射裂縫應(yīng)力吸收系統(tǒng)（Strata） ，瑞士Geovlies系統(tǒng)應(yīng)力吸收膜等。

（4）設(shè)置裂縫松弛層厚8cm以上開級配瀝青混凝上底層。裂縫松弛層應(yīng)與排水層相通，使水能迅速排出。

五、結(jié)束語

目前我國道路改造工程中普遍采用在舊水泥混凝土加鋪瀝青面層，而且行之有效。雖然還沒有比較成熟的設(shè)計規(guī)范及方法，對于評價指標以及特重交通路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗也很不足，這些都需要我們設(shè)計人員不斷學習、精心設(shè)計、積累經(jīng)驗，為我國交通行業(yè)貢獻自已的一份力量。