摘要:隨著(zhù)交通量的劇增，水泥混凝土路面會(huì )出現各種病害，為了改善交通，提升景觀(guān)和行車(chē)品質(zhì)，勢必對舊水泥路面進(jìn)行改造。通過(guò)某地區國省道路面改造的設計方案對比分析，詳細介紹了微裂均質(zhì)化處治再生技術(shù)原理及施工工藝，結果表明微裂均質(zhì)化處治再生技術(shù)在“白改黑”項目中值得推廣。

關(guān)鍵詞:“白改黑”；瀝青路面；改造工程；微裂均質(zhì)化

1“白改黑”概述

“白改黑”是把原來(lái)的水泥混凝土路面(灰白色)改建為瀝青混凝土路面(黑色)，達到環(huán)保、防塵、降噪和提升行車(chē)舒適性的效果。相對于原先的混凝土路面，“白改黑”后的道路路面與輪胎之間附著(zhù)力增強，車(chē)輛在處理緊急事件中制動(dòng)性能大大提高，行駛起來(lái)更加安全、平穩；車(chē)輛行駛過(guò)程中產(chǎn)生的噪音將大幅度下降，為降低城市噪音起到了重要作用。結合某國道路面改造工程其中K350+900～K351+900段的病害調查，對比分析“白改黑”技術(shù)方案。

2工程概述

2.1工程概況。項目路面改造工程中K350+900～K351+900段既有道路為水泥混凝土路面，既有路面面層厚度為24cm，整體式路基全寬12.0m，斷面布設為2.5m（左硬路肩）+2×3.50m（行車(chē)道）+2.5m（右硬路肩），路肩硬化。路面設計進(jìn)行加鋪瀝青路面改造，沿線(xiàn)檢查井、雨水口加固處理，與項目沿線(xiàn)交叉村道接順處理。2.2舊路面調查及評價(jià)。路面破損狀況調查采用現場(chǎng)人工調查繪制破損情況平面圖（見(jiàn)圖1）。結合落錘式彎沉車(chē)對路段進(jìn)行逐板彎沉檢測，對全線(xiàn)路面進(jìn)行路面彎沉檢測并出具彎沉檢測報告（見(jiàn)圖2）。道路路面典型病害為裂縫、輕度破碎板、板角斷裂（見(jiàn)圖3）。從現場(chǎng)看，上行行車(chē)道病害最為嚴重，裂縫類(lèi)病害為最主要病害，部分水泥裂縫病害相當嚴重，特別是混凝土板縱向裂縫連續出現，裂縫長(cháng)度＞20m。根據《公路水泥混凝土路面設計技術(shù)規范》（JTGD40—2011）規定，舊水泥混凝土路面破損狀況等級采用斷板率和平均錯臺量?jì)身椫笜诉M(jìn)行分級（見(jiàn)表1）。改造路面段斷板率為7.5%，平均錯臺量3.4mm，既有路面破損狀況等級為中（5%＜斷板率＜10%，3%＜平均錯臺率＜7%）[1-2]。2.3舊路面病害分析。結合該段路面調查情況，通過(guò)雷達及取芯抽樣檢測水泥路面內部缺陷，查驗路段結構層形式、狀態(tài)及有效厚度。發(fā)現部分路段接縫料損壞、脫落，地表水通過(guò)水泥混凝土路面的橫縫、縱縫滲入到路面結構層中，在交通荷載的重復作用下，基層易產(chǎn)生塑性變形累積而出現空隙，地面水沿接縫或裂縫下滲，積聚到空隙內，在車(chē)輪荷載作用下變成有壓水，將基層內浸濕的細料沖刷出來(lái)，形成唧泥，引起板角的脫空，從而改變了路面板基層的均勻支撐狀態(tài)，在車(chē)輛荷載的作用下形成斷裂。斷裂裂縫沒(méi)及時(shí)處治，在荷載作用下則慢慢形成破碎板、沉陷等病害[3]。

3微裂均質(zhì)處治技術(shù)原理及方案

3.1微裂均質(zhì)處治技術(shù)原理。微裂均質(zhì)處治技術(shù)應用應力釋放原理，采用新型微裂處治設備及工藝，使處治后水泥混凝土面板表面裂而不碎，無(wú)松散破碎顆粒，結構內部斜向開(kāi)裂，在各個(gè)方向上形成均勻分布的細小裂縫，分散應力，嵌鎖力強，達到克服反射應力的效果。再結合使用地聚合物注漿加固技術(shù)實(shí)現病害區域精準處治，處治完成后的舊水泥混凝土路面強度損失減小，承載能力增強，可作為性能良好的基層使用。3.2處治方案。施工工藝：微裂再生+地聚合物注漿加固+路表缺陷修復+換板處治+加鋪面層。（1）微裂處治。調查現場(chǎng)路況，路況等級見(jiàn)表1。對路段進(jìn)行劃分，針對不同路況對路面進(jìn)行個(gè)性化全幅路面微裂再生，微裂結束后效果見(jiàn)圖4。將表面碎屑清掃干凈，開(kāi)放交通，通車(chē)碾壓至板塊穩定。（2）對局部承載力不足、彎沉差較大位置采用地聚合物注漿加固補強。其中，地聚合物注漿材料特點(diǎn)如下：①超高流動(dòng)性與滲透性。通過(guò)填充、滲透和擠密可使地聚合物注漿材料進(jìn)入微細空隙中，修復道路路基、基層、路面病害和補強路面結構整體強度。②激活基層或路基填土中的惰性材料。通過(guò)堿激發(fā)劑激活基層或路基填土中的惰性二氧化硅和氧化鋁，與路基、基層中的礦物活性成分進(jìn)行聚合反應，使地聚合物注漿材料與基層或土壤形成結石體，提高道路的承載能力。③抗水沖刷能力強。地聚合物注漿材料反應后結構致密，不收縮，抗水沖刷能力強。地聚合物注漿的簡(jiǎn)要施工工藝流程：施工準備→布孔鉆孔→制漿→注漿與封孔清洗保潔→開(kāi)放交通。地聚合物注漿材料具體控制指標見(jiàn)表2所示[4]。（3）針對水泥板塊裂縫較寬、崩邊較寬（寬度＞3cm、深度＞5cm）或坑槽較大（直徑＞20cm、深度＞5cm）的路表缺陷，通過(guò)清理縫砂，采用快凝混凝土進(jìn)行修復（見(jiàn)圖5），提高破碎板的厚度均質(zhì)化，改善缺陷位置四周荷載傳荷能力，防止加鋪后形成反射裂縫。（4）換板處治。對于微裂均質(zhì)化處治后的水泥板塊，經(jīng)多次注漿加固不能滿(mǎn)足設計要求或仍存在小板塊活動(dòng)、翻漿、破碎板等情況，需采取換板處治。如舊路路床存在濕軟、沉陷病害，可將路床濕軟部分填料挖除，將挖除的舊水泥混凝土面板破碎后回填，采用強夯機夯實(shí)，再將挖除的水泥穩定碎石填料回填，并用強夯機進(jìn)行夯實(shí)?；靥蠲軐?shí)效果以夯沉量進(jìn)行質(zhì)量控制。（5）舊路綜合處治滿(mǎn)足質(zhì)量要求后，加鋪面層。

4設計方案對比分析

4.1路面設計計算。根據龍巖市公路局提供的連續觀(guān)測站交通量年度統計報表，設計使用年限為12年，年平均增長(cháng)率取10%。結合現場(chǎng)實(shí)際情況，方向系數取0.55，初始年設計車(chē)道日平均當量軸次2001輛/d，根據瀝青規范規定[5]，項目為改建設計項目，應采用水平一確定車(chē)道系數、車(chē)輛類(lèi)型分布系數，根據規范[4]確定該設計公路為T(mén)TC2類(lèi)，再根據公式：Ne=（1+γ）t-!"1×365γN1（1）式中：Ne為設計使用年限內設計車(chē)道上的當量設計軸載累計作用次數，次；t為設計使用年限，a，γ為設計使用年限內交通量的年平均增長(cháng)率，N1為初始年設計車(chē)道日平均當量軸次，（輛/d）。計算得出的軸載累計作用次數為1.5619×107次，交通等級屬于重交通。通過(guò)HPDS2017公路路面設計程序系統得到原路面當量回彈模量875MPa[2,5]。采用路面結構設計程序計算加鋪瀝青面層厚度。設計軸載為100kN，地區公路自然區劃為Ⅳ，面層最大溫度梯度為89℃/m，混凝土線(xiàn)膨脹系數為10×10-6/℃，舊混凝土面層厚度為24cm，舊混凝土面層板長(cháng)度為5.0m，舊混凝土彎拉強度為4.0MPa，舊混凝土彈性模量為29000MPa，舊混凝土材料疲勞指數為0.057，舊面層接縫應力折減系數為0.89，舊基層頂面當量回彈模量為120MPa。根據計算，得出計算結果見(jiàn)表3。4.2設計方案。既有路面裂縫較多，為減緩反射裂縫，綜合權衡各方面因素并根據經(jīng)驗，原設計方案（見(jiàn)圖6）為綜合處理合格后既有面層（既有面層修復結構圖見(jiàn)圖7）機械繞刨舊水泥混凝土路面并打毛清洗+2.0cmSTRATA應力吸收層+0.5kg/m2改性乳化瀝青黏層+8cm厚AC-20C型中粒式SBS改性瀝青混凝土+0.5kg/m2改性乳化瀝青黏層+4cm厚AC-13C細粒式SBS改性瀝青混凝土面層。優(yōu)化設計方案采用微裂均質(zhì)處治技術(shù)補強后路面整體承載力損失小，能有效防止反射裂縫，可作為新基層。路面結構為既有混凝土路面微裂均質(zhì)化處治后+水泥混凝土路面板拉毛+1cm橡膠瀝青碎石封層+0.5kg/m2改性乳化瀝青黏層+6cm厚AC-20C型中粒式SBS改性瀝青混凝土+0.5kg/m2改性乳化瀝青黏層+4cm厚AC-13C細粒式SBS改性瀝青混凝土面層（見(jiàn)圖8）。4.3設計對比。（1）技術(shù)對比分析。“白改黑”原方案為道路狀況不良段挖除重建后，對舊水泥路面裂縫、接縫位置進(jìn)行灌縫處治，再加鋪應力吸收層及瀝青面層，是一種剛柔復合式路面。水泥混凝土板具有強度高、剛度大、溫度敏感性小，材料模量相對比較穩定，屬脆性材料。而瀝青面層材料模量小，溫度敏感性大，材料模量隨溫度變化，呈現明顯的黏彈-塑性。兩種材料模量差異較大，在車(chē)輛荷載及溫度應力作用下，易出現反射裂縫，需對舊水泥混凝土面板進(jìn)行預防反射裂縫處理后，再加鋪瀝青面層，但是此處理也只能延緩反射裂縫出現的時(shí)間或年限，不能從根本上解決問(wèn)題。優(yōu)化方案對舊水泥混凝土面板進(jìn)行微裂均質(zhì)化處治，可克服加鋪層反射裂縫，對舊路面病害處治較全面，無(wú)需對老路進(jìn)行大填大挖，處理后可直接做基層，避免材料的浪費，施工周期較短，施工粉塵少，較環(huán)保。（2）經(jīng)濟對比分析見(jiàn)表4，表5。由以上結果可知：K350+900～K351+900段舊水泥混凝土路面“白改黑”段項目，從造價(jià)上看原設計方案比新優(yōu)化方案造價(jià)約高6.9萬(wàn)元，并且由于新設計方案對舊路處治更為全面，且減薄了2cm下面層厚度，施工基本無(wú)粉塵，施工振動(dòng)影響小，綠色環(huán)保，同時(shí)施工交通影響?。ㄎ⒘咽┕ず罂闪⒓撮_(kāi)放交通，地聚合物注漿施6h后可開(kāi)放交通），可節省臨時(shí)保通設施工程費，且微裂均質(zhì)化施工設備為國產(chǎn)化設備，可根據施工組織需求隨時(shí)增加設備、人員投入，施工工期有保證。原設計方案中挖除重建方案對施工和交通組織要求較高，且施工過(guò)程中產(chǎn)生白色污染，施工周期長(cháng)，全壽命周期經(jīng)濟性一般。

5結語(yǔ)

通過(guò)對國道“白改黑”微裂均質(zhì)化技術(shù)的設計方案，在技術(shù)特點(diǎn)、經(jīng)濟性等與原方案方面進(jìn)行對比分析。結果表明，微裂均質(zhì)化技術(shù)可充分利用舊水泥路面殘余強度，防止反射裂縫處治較徹底，可不加鋪補強層，且道路使用壽命長(cháng)，既有路面標高受限影響小，相對于其他處治方案，優(yōu)勢明顯。微裂均質(zhì)化處治方案值得推廣。

參考文獻

[1]公路水泥混凝土路面設計規范：JTGD40—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]公路瀝青路面設計規范：JTGD50—2006[S].北京：人民交通出版社，2006.

[3]公路瀝青路面施工技術(shù)規范：JTGF40—2004.[S].北京：人民交通出版社，2004.

[4]王都興.舊水泥混凝土路面微裂均質(zhì)化處治與加鋪技術(shù)[D].西安：長(cháng)安大學(xué)，2019.

[5]公路瀝青路面設計規范：JTGD50—2017.[S].北京：人民交通出版社，2017.

作者:吳蕊 單位:龍巖交通建設集團有限公司