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重交通作用下现有水泥砼路面加铺改建的实践

吴铭汉 占小勇
（上饶市公路管理局 上饶 334000）

摘 要：针对目前重交通作用所造成的现有水泥砼路面损坏严重的现状，本文根据在320国道
上饶市境内的旧水泥砼路面所进行的加铺砼面层改建施工试验路段实践所取得的较为成功的经
验，对半直接式水泥砼加铺层、钢纤维水泥砼加铺层、设置排水基层的钢纤维水泥砼加铺层、
边缘排水等改建施工技术进行了实践、探索、总结。旨在重交通作用下，探索旧砼路面进行加
铺砼面层经济可行的改建施工技术，有效提高水泥砼使用质量，延长其使用寿命。
关键词：道路工程；旧水泥砼路面；砼加铺层；改建技术

0 前言
隧道道路交通量急剧增长，重交通车辆日益增多，在重载的重复作用下，许多服役时间远未达到实际使用年限的水泥砼路面出现大面积的损坏，对行车安全、速度、舒适性造成了不良的效果。对旧砼路面进行技术改善和改建，是我们面临的又一重大课题。旧水泥砼路面的改建技术，关键是修复旧砼板块、稳固松动板块、防止接缝反射、解决板表面水下渗、滞留等问题。目前国内对此课题的研究和实践，并无成熟的经验。为探索积累旧水泥砼路面改建技术经验，寻求经济可行的施工技术措施,从2000年至2002年，结合上饶市境内320国道砼路面损坏严重的实际情况，我们选取具代表性的水泥砼路面20.848km，三年内分别进行了砼加铺层改建的实践，通过1-3年的使用，取得了良好的效果。
1 试验路段概况
1.1 2000年试验路段9.80Km
320国道497K+150～502K+985、503K+385～506K+000、552K+980～554K+330计9.80Km。此段320国道于1992年10月建成通车，路基宽12m，路面宽9m，砼路肩宽2×1.5m， 砼路面板块尺寸为长5m×宽4.5m，路面结构层为：20㎝厚天然砂砾垫层+15㎝厚砂砾水稳基层+22㎝厚砼面层。2000年8月改建施工时年平均交通量7811辆/日。
1.2 2001年试验路段8.048Km
320国道550K+385～552K+845、571K+272～576K+860路段共8.048Km，于1996年11月建成通车， 砼路面板块尺寸为长5.5m×宽4.5m，其余路况同1.1所述。2001年9月改建施工时年平均交通量 9178 辆/日。
1.3 2002年试验路段3.0Km
320国道507K+000～507K+500、509K+000～511K+500计3.0Km，路况同1.1所述。 2002年8月改建施工时年平均交通量11678辆/日。
上述各试验路段施工前砼路面损坏调查情况详见表1。

试验路段砼路面损坏情况调查表 表1
项 目
桩 号
长度
（km）
严重下沉破损板
（块）
一般损坏板（块）
松动板（块）
路肩损坏（块）
坏板数量（块）
总板数
（块）
坏板率（%）
备 注
497K+150～502K+985
503K+385～506K+000
552K+980～554K+330
9.8
536
1051
515
950
2102
3918
53.65%
2000年施工
550K+385～552K+845
571K+272～576K+860
8.048
428
835
409
745
1672
3014
55.5%
2001年施工
507K+000～507K+500
509K+000～511K+500
3.0
179
352
160
282
671
1192
57.97%
2002年施工

2 加铺砼面层施工方案工艺
我局从1997年至2000年，连续4年对320国道上饶境内（共133.01Km）的砼路面损坏进行了修复，共完成修补砼路面板块25.78万m2，投入经费3093万元。但是由于砼板块修复只是治表不治根，在日前大交通量的情况下，难以维持道路的良好状况，甚至砼路面板的损坏有愈演愈烈的趋势。为此，从2000年8月-2002年10月，在进行了充分的路况调查、外业勘测的基础上，对上饶市境内320国道砼路面进行了半直接砼加铺层改建。
出于探索改建技术的目的，在3年半直接砼加铺层施工实践的基础上，在省交通厅、同济大学道路工程专家们指导和技术支持下，2002年8-10月旧砼路面改建施工中，增加了三项改建技术试验课目：一、双层钢纤维20cm厚砼加铺层；二、排水基层+钢纤维砼加铺层；三、边缘排水+砼加铺层。
2.1方案一：半直接式砼面层改建施工方案
施工方案主要工序为：处理、修复损坏的旧路面板（旧路面面层、基层）、旧路肩；旧路面板下灌浆处理松动板块；采用土工布、油毛毡、防水卷材、沥青等材料进行老路面防水、防反射裂缝处理；在原路肩部位设置泄水槽以利排水；铺筑新砼面层；新砼面层灌缝（图1）。
2.1.1制定措施 施工前对原路损坏进行调查、统计，从图纸上制定每块板相应修复、稳固措施。
2.1.2旧路面破损板的处理
2.1.2.1对裂缝板块的处理
(1)对纵向裂缝的处理 对有一条或几条纵（横）向裂缝、板块基本完好且无下沉的板块，采用在加铺砼面层中布上（下）层钢筋网的方法处理，布筋幅度除路肩外与旧面板同长宽。钢筋为φ10，间距20㎝，保护层厚7㎝。
(2)对纵横交错裂缝、板块基本完好且无明显下沉的板块，采用在加铺砼面层中布上下两层钢筋网的方法处理，布筋方法同上。
(3)碎裂板处理 对有纵横交错裂缝且面板已碎裂的板块，凿除旧面板，切除原中缝拉杆钢筋，清除破碎板后及时用15#砼修复平齐，局部破碎的板块，凿除时引成规则的形状。修复施工缝按裂缝板处理，布钢筋网补强、布筋幅度以修复边缘外各扩大1m计算。
(4) 对碎裂下沉板的处理 对已严重碎裂、下沉的板块，除按碎裂板的方法处理外，还应对原路基层进行清除修复。原基层清除后浇筑15#砼补平作为新路垫层。
(5) 对轻微裂缝、轻微下沉板，进行砼面板下灌浆处理，以充实板底空隙，恢复密贴均匀支撑，提高地基和基层的稳定性，稳固旧面板，有效治理板的松动、下沉、错台、唧泥等病害。
2.1.2.2修复老路面层及基层
浇筑砼面层及基层均采用15#砼、抗压强度20Mpa，表面不压纹；修复的面层和基层严格按原板幅及位置切缝，若原板切缝不规则的应将其凿除处理至标准板块尺寸。
2.1.3砼硬路肩破碎板的处理 对已碎裂或下沉的硬路肩，凿除清理，用15#砼进行浇筑修复，厚度15cm。修复的路肩与旧路面接顺同拱度，于旧路面板长1/2处切横缝。
2.1.4路面防水处理 对原路面纵横施工缝及裂缝采用土工布遮盖防水处理，土工布宽1/3m，长同缝长，用热沥青粘贴，纵横缝接头处土工布搭接长不小于10cm；2002年试验路段对原路面施工缝及裂缝采用防水卷材遮盖。
2.1.5防施工缝、裂缝反射处理 对原路面施工缝采用土工布或防水卷材遮盖防止施工缝反射；新铺筑砼面层切缝位置与老路严格对整齐防止错缝反射；对原路面板裂缝较少的旧板，在新铺砼面层布单层或双层钢筋网；对原路面板裂缝较多的旧板，在进行适当的板下灌浆处理后，在旧板面上铺设整幅土工布或油毛毡，以半直接隔离新旧路面板，降低加铺层中的荷载应力与温度应力，分散缝端应力集中现象，防止路面结构的整体连续性受到破坏，防止旧板裂缝反射。
2.1.6新旧砼路段接头处理 新旧路段过渡采用0.75-1.0%纵坡搭接，施工时要保证搭接板的垫层、基层、新浇砼面层的结构厚度。
2.1.7修筑泄水槽 泄水槽间距20cm，与路肩同宽，槽底与原路垫层底齐平，横断面尺寸为高30cm、宽20cm，槽四周铺塑料编织袋，中间以4-6cm碎石填筑。路面纵坡大于3%时和外弯超高路肩不设，注意设泄水槽与修复路肩和路肩切缝一并考虑施工，以利砼路面板下积水从路肩排出。
2.1.8新砼路面铺筑 新铺筑面层宽12m（包括两边各1.5m硬路肩），厚23cm，采用42.5级水泥，C40砼，砼抗折强度大于5.0Mpa。纵横坡度、超高、中线施工时应严格测量控制同原路，新路面、路肩同坡度。单幅6m一次施工，板块尺寸同旧板。切缝位置与老路面缝严格对整齐，路肩切缝板长为路面板长的1/2。中缝拉杆采用直径14mm螺纹钢筋，长70cm，间距60cm。施工缝传力杆采用直径25cm圆钢筋，长50cm，间距30cm；立模中线与旧路中线对齐。在立模前对老路面板进行防水、防反射裂缝处理；养生期间禁止车辆通行。
2.1.9灌缝 纵横向施工缝、横向缩缝均采用焦油改性聚胺脂填缝料进行灌缝。
2.2方案二：双层钢纤维水泥砼加铺层
采用钢纤维水泥砼代替普通砼加铺层，可以进一步减少砼面层厚度，提高面板强度和结构稳定性。2002年8-10月施工时选择K510+780-K511+180路段作为该种砼加铺层的试验路段。钢纤维水泥加铺

层的施工工艺与普通砼加铺层基本相同（见图2）。
在普通水泥砼中添加一定量的钢纤维，在一定程度上能提高砼的结构和抗裂能力，从而能承受重载交通的重复作用。从水泥砼的受力模式来看，板底和板顶承受交替的张拉作用，而板中一般为受压区，所以砼板的增强应主要考虑板顶和板底的增强，因此，施工中仅在新板上下层添加一定量的钢纤维。在旧砼板上按1.3kg/m2的用量均匀撒布钢纤维（长度4-6cm），然后浇注水泥砼，最后在新板上层（距板顶2-4cm）按1.3kg/m2的用量撒布钢纤维，进行振捣、整平。新铺的钢纤维水泥砼厚度为20cm，采用42.5级水泥，砼抗折强度大于6.0Mpa。
2.3方案三：设置排水基层的全厚式钢纤维水泥路面
选择K510+730-K510+780及K511+180-K511+240水泥砼板破坏较严重的路段作为试验路段（见图3、5）。具体施工工艺如下：
2.3.1去除旧水泥砼板 将旧水泥砼板全幅振碎、清除，并对水泥稳定碎石基层进行整修、平整。

2.3.2设置密封层和隔离层 排水基层下必须设置密封层，否则，进入排水基层的水会渗入垫层和土基，从而影响地基承载能力，密封层采用5cm厚C15贫砼，密封层上下各设置1cm厚沥青砂沥青处治碎石隔离层。
2.3.3铺筑排水基层 排水基层的集料组成为开级配碎石，因此，在拌和成型时应尽量避免振动和过分拌和，以免导致粗细集料离析。成型必须采用轻型碾压方式，禁止用振动碾压成型。排水基层宽度为12.6m，厚度为10cm，抗压强度和渗透系数达到相关设计要求。

2.3.4铺设排水管道 在集水沟底部铺设PVC集水管，管径为10cm，按120度的角度和平均间距打三排孔，每隔25cm设置一出水管道，将水排出路面结构，引导水排出路基边坡以外。
2.3.5设置反滤层 反滤层采用透水土工布，以防止路基细粒土侵入排水基层。
2.3.6加铺钢钎维水泥砼面板。
2.4方案四：边缘排水(见图4、5)
根据调查研究，水泥砼路面的损坏很大程度上与路面结构不合理的排水设施有关。320国道水泥砼路面采用硬路肩，路肩底下为不透水基层。由于路面损坏，致使雨水不易从路表排出，反而通过缝隙渗入基层，水分滞留在基层结构内，导致路面砼板的脱空、断裂。
边缘排水的目的在于使路肩与路面缝隙的地表水从路肩排出，避免地表水渗入基层并滞留，有效避免板的脱空、断裂等。本次选择K511+240-K511+340计100m作为边缘排水试验段，措施如下：
(1)挖除硬路肩和路肩下的水泥稳定碎石基层；(2)铺设排水基层和排水管道；(3)铺设土工布作为反滤层；(4)路面、路肩施工工序，工艺同方案一基本相同。
3 试验路竣工通车后情况
试验路段在竣工通车后，我们于2003年8月对试验路进行了损坏情况调查(表2)，调查情况表明，新加铺砼面层损坏较少，反射裂缝也很少，路况良好，各试验路段均能满足二级路面行车要求。

竣工通车1-3年改建路面损坏调查 表2
项 目

施工路段
长度
(km)
改建
方案
竣工
时间
路面损坏调查(块)
坏板率
(%)
备注
破碎板
断板
裂缝板
边角
损坏板
松动板
K497+150-K502-985
K503+385-K506+000
K552+980-K554+330
9.8
一
2000.10
3
10
23
30
54
3.06
旧板下未灌浆
K550+385-K552-845
K571+272-K576+860
8.048
一
2001.10
2
8
12
22
29
2.42

K507+000-K507+500
K509+000-K510+730
K511+340-K511+500
2.39
一
2002.9
0
4
3
7
6
2.1

K510+780-K511+180
0.4
二
2002.10
0
0
0
2
1
1.88

K510+730-K510+780
K511+180-K511+240
0.11
三
2002.10
0
0
0
0
0
0

K511+240-K511+340
0.10
四
2002.10
0
0
0
0
0
0

4 经济成本分析
在320国道上饶境内20.848Km的旧砼路面加铺砼层改建施工中，四种改建方案工程造价详见表3（主要材料工地价：42.5级水泥270元/T，32.5级水泥245元/T，碎石42元/m3，中砂45元/m3）。
结合表1、表2可以发现，半直接式旧水泥砼路面改建技术方案造价最低（85.21元/m2），相比而言，其使用效果稍差，但能满足现有重交通行车要求；设置排水基层加铺钢纤维砼面层改建后路面使用效果最好，但其造价最高（112.34元/m2）。
经济成本比较 表3
施 工 方 案
每平方米造价
每Km造价
方案一：半直接砼加铺层
85.21元/m2
102.25万元/KM
方案二：钢纤维砼加铺层
91.25元/m2
109.50万元/km
方案三：排水基层+钢纤维砼加铺层
112.34元/m2
134.81万元/km
方案四：边缘排水+砼加铺层
101.45元/m2
121.74万元/km
5 体会与思考
5.1在重交通的情况下，半直接式水泥砼加铺层改建技术，施工工艺相对而言较简单，施工进度快，造价相对较低，改建后路面损坏率不大，能满足重交通作用下的行车要求，具有较好的经济效益和社会效益。
5.2旧砼路面改建施工中，修复、稳固旧砼路面板工作非常重要，它直接影响新砼面层的使用质量。从表2中可以看出，2000年施工路段，由于当时没有砼板下灌浆机，不能对松动旧砼面板进行稳固，导致建成后加铺砼面层出现较多的松动板块，一旦旧砼板裂缝、断裂，必然会反射至新砼面板。
5.3旧砼路面改建施工，其成本受旧砼路面的损坏程度影响较大，主要是必须对旧砼路面损坏板进行修复、稳固。在不能封闭交通的情况下，半幅施工时，另半幅由于交通量突然增多了一倍，旧砼路面板、路肩损坏会急剧增加，一般在2个月施工期内损坏板数量会比开工前所调查的坏板数量增加约20-25%，从而增加了工程造价。
5.4本文所述旧砼路面改建方案三、方案四试验路段，目前尚未发现砼路面损坏，但其通车时间只有一年，实验路过短（分别为110m、100m），难以有广泛的代表性，其效果还有待于时间的检验。
6 结语
本文介绍 320国道上饶市境内20.848Km旧砼路面砼加铺层改建技术的主要措施、工艺，探讨了半直接式水泥砼加铺层、双层钢纤维砼加铺层、排水基层+钢纤维砼加铺层、边缘排水+砼加铺层等改建方案的有关技术问题，并在实践中取得了良好的效果，为今后旧砼路面的改建施工和改建技术应用提供了有益的实践经验。

参考文献
[1]公路养护技术规范（JTJ073-96）.北京.人民交通出版社，1996
[2]公路水泥砼路面设计规范（JTJ012-94）. 北京.人民交通出版社，1996