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淺談道路“白改黑”設計與施工

所屬欄目:交通運輸論文 發布日期:2011-05-04 17:29 熱度:

  摘要:道路“白改黑”,是指在原水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層,使原來的混凝土剛性路面變為瀝青柔性路面。瀝青加鋪層能有效地改善舊水泥混凝土路面的使用性能,同時可以充分利用舊水泥路面,造價低,施工方便,并且對交通、環境影響小。所以“白改黑”在國內外舊水泥混凝土路面改造工程中應用非常廣泛。本文結合104國道嵊州三界段路面大中修工程,總結了工程的改進設計及施工要點。
  
  關鍵詞:水泥混凝土,瀝青混凝土,路面
  
  一、項目概況
  104國道三界段起自104國道嵊州市與上虞市分界K1567+186處,經三界鎮西,終于上三線三界入口以南300米K1570+830處,路線全長3.621Km。道路設計等級為二級公路,設計速度為40km/h,路面設計軸載:BZZ-100。主車道路幅寬度14米,老路為水泥砼路面。路面在交通荷載、氣候、水文等自然因素的影響下,經過多年的運營,該路段出現了以下不同程度的病害:A、裂縫、斜裂縫、角隅斷裂;B、交叉裂縫和斷裂板;C、沉陷、錯臺;D、接縫張開、碎裂;E、加鋪的瀝青面層破碎;F、水泥路面磨損和露骨。G、整板表面良好,板底脫空。由于板塊破損,行車舒適性差,已經不能滿足正常的交通功能。結合該段交通量大小及道路使用功能,采用了“白改黑”的改造設計。
  
  二、設計方案
  采用瀝青混凝土面層作為路面的面層,這種形式的路面結構能吸取兩種材料的優點:水泥混凝土提供的穩定、堅實的基層,瀝青混凝土路面提供的摩擦系數較高、平整度好的面層,大大改善了路面的使用性能。然而,復合式路面的關鍵是解決瀝青面層中出現的反射裂縫問題.由于水泥混凝土面板接縫的存在,在外力荷載作用下,接縫處相鄰板塊產生豎向位移差,會出現較大的剪切應力.受氣溫周期性變化的影響,產生的溫度應力是瀝青混凝土面層產生反射裂縫的原因。反射裂縫本身對面層的使用性能影響不大,但因其環境因素(雨水、氧化等)的負效應,常常使裂縫迅速擴散,從而縮短面層的使用壽命[1]。為了減少反射裂縫的數量和延緩反射裂縫的發展速度,應控制反射裂縫的產生和發展,防范措施分為改善瀝青面層性能,選用合適的面層混合料組成,設置中間加筋層和增設補強層3類。
  針對三界段的現場實際,我們參考了國內外對老水泥路面直接加鋪瀝青砼路面的研究成果,提出了在舊水泥路面上直接加鋪柔性基層+瀝青砼面層的設計方案。在對三界段老水泥板塊進行仔細調查、并逐板進行彎沉檢測的基礎上,結合其他單位路面改造設計的成功經驗,在本段路面改造中,采用了4cmAR-AC13C(橡膠瀝青)+6cmAC-20(瀝青砼)+8cmLSM-25(大粒徑瀝青碎石)+1cmSAMI(應力吸收層),總厚度為19cm的路面結構方案。
  本設計方案采用了橡膠瀝青和SAMI應力吸收層等先進的材料和工藝。橡膠瀝青作為一種優秀的改性瀝青,在國外被廣泛應用于水泥路面罩面和應力吸收層,對減少反射裂縫的數量和減緩反射裂縫的發展速度有理想的使用效果。目前這兩條路分別經過了2年的運營,改造效果非常不錯。
  
  三、原水泥混凝土路面變成路基的施工方法與要點
  1.壞板的處理要求與施工注意事項。
  A、對于壓爛、壓碎的板塊,則必須將舊板徹底砸除,將混凝土石渣挖出外運,然后重新澆注標號不低于原路面的水泥混凝土;
  B、對于板塊裂縫處理:在裂縫兩側距離不小于15cm的地方,鑿除7cm深的槽,然后用Φ16的耙釘每隔50cm釘一道,清除碎塊后澆筑水泥砼振搗密實、抹平。
  C、對于≤1/2板長(或板寬)角隅斷裂的板塊處理:在裂縫周圍大于30cm的四周割出跟原板塊平行的矩形水泥板塊,視病害程度清除不小于15cm的原基層材料,用C15貧砼澆至原基層頂面,待達到一定強度后澆筑水泥水泥砼面層。
  D、對于有深度裂縫交錯、板塊碎裂及大于1/2板長(或板寬)
  角隅斷裂的板塊處理:對于破碎害板塊統一采用挖除原有破損板塊,按原設計厚度重新澆筑水泥砼板塊。挖除原板塊后視基層破損程程度,清除不小于15cm基層,然后澆筑C15素砼至基層頂面標高,待素砼有一定強度(抗壓強度≥3Mpa)后即可澆筑面層砼。
  以上病害在施工時,一要注意不要使用大油錘,可采用人工或小型號油錘破碎的方法,破碎后更不要采用裝載機下去鏟裝,可采用人工將碎石搬出的方法,以嚴格避免施工撓動更深的底基礎;二要注意破碎時不要損壞相鄰混凝土板,同時石渣土清除后還要清除坑底浮土,注意相鄰板的下面是否有空洞等,如有,也必須同樣處理。重新澆注混凝土后,要嚴格照規范要求進行振搗、趕光、拉毛、養護等施工,最后盡早切割好與相鄰板的伸縮縫,以防天氣炎熱造成混凝土板脹裂[2]。
  2.接縫處理要求與施工注意事項
  對于接縫張開處理:縱橫向裂縫張開寬度w≤1cm時,用聚氯乙烯等加熱施工式填縫料灌縫;縱橫向裂縫張開寬度1<w<1.5cm時,用聚氨酯類常溫施工式填縫料灌縫;縱橫向裂縫張開寬度w≥1.5cm時,用瀝青砂進行填縫維修。
  5.密切注意施工條件及其他
  灑熱瀝青、鋪土工布之前還有一項重要的工作就是搞好混凝土基層表面的處理與衛生清掃工作。原舊混凝土路面上的點點滴滴的突出棱角都要清除。為保證平整度,原路面上的路面標線也都必須進行人工清除。“白改黑”施工很怕有柴油、汽油等油料污染底基層。施工中一定注意嚴格避免各種機械設備的油料對混凝土路基的污染。萬一出現時,要及時采取必要的措施進行徹底清理干凈。為了保證舊混凝土路面與新鋪瀝青路面很好地結合,對混凝土路面上光滑的部分區域要采用專用的混凝土銑刨設備進行拉毛施工。另外,一定要保證噴透層油前表面干干凈凈,無任何浮塵與污染,同時要經過建設單位、監理單位、設計單位、質監站等多家聯合驗收才可進行下一步施工。
  
  四、聚酯玻纖布鋪設與瀝青混凝土路面攤鋪
  對水泥混凝土路面的病害處治結束后,即可進行熱瀝青噴灑、聚酯玻纖布鋪設以及瀝青混凝土路面的攤鋪施工。
  1.熱瀝青噴灑及土工布鋪設
  混凝土基層處理完畢并全部清掃干凈后,利用專門大噸位瀝青路面噴灑機將粘層油加熱至150~170℃后進行仔細噴灑,噴灑時一定要噴均勻(嚴格掌握“噴薄了不行、噴厚了也不行、個別地方沒噴到更不行”的原則),噴灑量控制在1.2kg/m2左右為宜。

  在粘層油高溫狀態下利用專用設備鋪設聚酯玻纖布。施工時在進行灌縫后即刻進行聚酯玻纖布的鋪設工作。玻纖布沿水泥板塊縱橫縫方向攤鋪,縱橫縫側向余寬各為50cm.玻纖布在接頭應有搭接長度,縱橫縫橫縫搭接長為20~30cm。鋪時要求要平整無褶皺,局部不到位時采用人工輔助處理,保證玻纖布與熱瀝青粘接密實。聚酯波纖布鋪設完畢后,采用專業設備澆灑橡膠瀝青應力吸收層,推薦橡膠瀝青灑布量采用2.0~2.6KG/m2。噴灑橡膠瀝青后應立即撒鋪碎石,碎石撒鋪量推薦采用16±2kg/m2,根據試鋪情況確定,以滿鋪、不散失為度,對于局部碎石撒鋪量不足的地方,應人工補足。然后用25T以上的膠輪壓路機進行壓實,碾壓3遍。
  噴熱瀝青、鋪玻纖布及隨后的瀝青應力吸收層攤鋪等工序要緊湊連貫、一氣呵成。
  2.瀝青混凝土面層的攤鋪
  橡膠瀝青應力吸收層鋪設完成后,要馬上轉入瀝青混凝土面層的施工。面層攤鋪前要保證噴透層油前表面干干凈凈,無任何浮塵與污染,同時要經過建設單位、監理單位、設計單位、質監站等多家聯合驗收才可進行瀝青面層的施工。
  瀝青混合料由拌和廠運至施工現場的溫度在170℃左右,攤鋪后溫度在150℃左右。隨時調整攤鋪速度與供料速度的銜接,使攤鋪能夠均勻、連續,一般保持攤鋪機前有5-8臺運料車等候。當溫度降至110℃左右時,開始碾壓。碾壓順序分初壓、復壓和終壓,碾壓由邊向中、先靜后振。先用雙鋼輪壓路機初壓3遍,每次重疊30cm。然后用輪胎壓路機復壓2遍,最后用雙鋼輪壓路機終壓2遍。碾壓過程中壓路機不得在新鋪的面層上轉向調頭,快速啟動、制動和停機等候,碾壓速度初壓1.5~2.0km/h、復壓3.5~4.5km/h、終壓2.5~3.5km/h。
  五、其他相關應特別注意的問題
  對基層處理中壞板挖出重新補強的區域,要嚴格做好登記,并在圖紙上標出,以便完工后及時查找,萬一出問題時便于分析原因。玻纖布要妥善進行保管,不得露天存放。
  
  五、結語
  
  由于瀝青混凝土路面表面平整無接縫、柔性好,能較好地滿足行車要求,可以提高車速,降低油耗,具有明顯的行車舒適性、耐磨性等優點。紹興地區有很多國省道原來采用的都是水泥混凝土路面結構,隨著使用年限的增加,已經出現了不同程度的病害,嚴重影響了道路行駛的安全性和舒適性。隨著“白改黑”的設計與施工技術的完善與提高。其方便的施工方法及低廉的造價必將會使其越來越受關注與廣泛接受。通過設計單位的合理設計及施工單位妥善的施工組織與嚴密的技術措施,將有力地保證施工質量與施工進度;通過對104國道嵊州三界段大修工程及近期水泥路面改造等已完工程中的經驗總結,必將時使“白改黑”這項技術逐漸走向成熟,并將其得到更加廣泛的應用。
  
  參考文獻
  [1]吳英俊.用瀝青罩面改造舊水泥混凝土路面技術[J].公路,2001,(3):32~34.
  [2]鐘瓔.亭楓公路“白改黑”工程的施工工藝和質量控制.[J].上海公路.2004.1.

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