公路改扩建工程新旧路面基层拼接施工处理探讨.pdf

总657期2023年第27期（9月 下）0 引言本文以某新旧路面基层拼接工程为例，对不同掺配质量比的界面剂展开拉拔强度及劈裂强度试验，最终确定出拉拔强度和劈裂强度均较优、变异系数最小的拼接方案，即JX-302型混凝土界面剂组分A组分B水泥=136，且涂刷量为5.2 kg/m2，涂层厚度为2.4 mm的新旧路面基层拼接方案，可为同类工程提供参考。1 工程概况某公路改扩建段长11.2 km，旧路路基宽20 m，改扩建后路基拓宽为 28 m，并采用两侧对称加宽方式，每侧拼宽4 m。该公路改扩建段面临的主要难题是路基路面拼接处理时新旧路堤差异沉降的控制。该公路实行两侧对称加宽的处理方式，能够最大化利用施工机械及人工快速施工，并对公路原几何线形影响小。但是这种处理方式占地面积大，拆迁任务繁重，公路两侧排水设施及护栏等均需全部拆除，面临较大的施工难度和新旧路堤差异沉降控制难度。2 路面基层拼接方案通过振动法成型水稳碎石试件，按照 公路路基养护技术规范（JTG 51502020）将试件标准养护7 d以具备一定强度。选用强度等级32.5的普通硅酸盐水泥，并过3 mm标准筛，将其中团粒全部筛除1。在工程所在地建筑材料厂采购JX-302型混凝土界面剂，该界面剂为A、B双组分水性高分子环氧乳液形式，能显著提升水泥砂浆与原路面结构的黏结性能。2.1 拉拔强度试验试验开始后，将试件从中部切割成两半，对切割面均匀涂抹表1中的5种界面剂（对应5个试件），涂抹厚度均控制在23 mm。涂抹界面剂的试件置于25 环境下持续养生4 d，并待表面界面剂凝固后通过高性能胶将6个直径20 mm的拉拔扣以梅花形粘接于半体试件表面。随后将粘接好拉拔扣的半体试件继续置于25 环境下养生1 d，待高性能胶形成强度后进行拉拔试验，试验结果见表2。表1 拉拔强度试验试件表面涂抹界面剂界面剂编号界面剂质量比/kg对应试件编号JM1组分A 组分B 水泥=1 3 4试件1JM2组分A 组分B 水泥=1 3 6试件2JM3组分A 组分B 水泥=1 3 8试件3JM4水灰比0.6的水泥净浆试件4JM5乳化沥青 水泥=2 1试件5表2 拉拔强度试验结果单位：MPa测次试件1试件2试件3试件4试件5组分A 组分B 水泥=1 3 4组分A 组分B 水泥=1 3 6组分A 组分B 水泥=1 3 8水灰比0.6的水泥净浆乳化沥青 水泥=2 1测次11.642.901.950.420.76测次21.781.940.560.450.89测次31.762.550.600.490.85测次40.851.910.500.501.03测次51.922.6810.90.561.12均值1.632.410.950.480.92变异系数/%27.0119.0363.4914.0219.01由表2可知，试件2拉拔强度最高；试件4拉拔强度最低；试件5拉拔强度变异系数最低；试件3拉拔强度变异系数高达63.49%，造成这种现象的原因主要在收稿日期：2023-01-17作者简介：胡小于（1976），男，工程师，从事公路桥梁建设管理相关工作。公路改扩建工程新旧路面基层拼接施工处理探讨胡小于（宜春市公路事业发展中心袁州分中心，江西 宜春 336000）摘要：为研究公路改扩建工程新旧路基差异沉降控制要点，以具体工程为例，通过室内拉拔试验、劈裂试验对拼接材料类型、掺配比及用量等展开研究，最终确定出JX-302型混凝土界面剂组分A组分B水泥=136的掺配质量比方案，并对该方案的具体应用展开分析。分析结果可为同类改扩建公路新旧路面基层拼接施工提供参考。关键词：公路改扩建；新旧路面基层；拼接施工；界面剂中图分类号：U416文献标识码：B40交通世界TRANSPOWORLD于界面剂拌制2方面，试件3的水分除用于A、B组分混合溶解外，还用于水泥溶解水化，并形成一定强度。但使用的JX-302型界面剂中含水量有限，当水泥掺量较大时，水分无法满足水泥水化需要，拌制而成的界面剂中水泥浆均匀性无法保证，且存在结团现象，并导致拉拔扣无法黏结牢固，影响测试结果。为进一步验证界面剂掺配比并确定该公路改扩建工程新旧路面基层拼接水稳试件界面处理使用的界面剂类型，还需要对组分A组分B水泥=136和乳化沥青水泥=21的界面剂展开劈裂试验。2.2 劈裂强度试验常规振动成型仪具有较大的击实功，在试件结合成型的过程中很容易引发试件开裂松散。为此，本试验使用长60 cm、宽60 cm、高20 cm的特制模具及空压机改制而成的振动器，在室内展开水稳板振动成型试验，以检测界面剂黏结效果。具体而言，通过模具成型长 60 cm、宽 60 cm、高15 cm的水稳板，并分两层击实后置于25 的环境温度下养生14 d；待形成强度后，顺着直线将水稳板裁切成面积相同的4块；取出其中2块放置于模具两侧。拌制水稳石料后展开新旧水稳板复合分层振动成型试验，接缝处均匀涂抹掺配质量比为组分A组分B水泥=1 36以及乳化沥青水泥=21的界面剂。涂刷方案见表3。表3 试件界面剂涂刷方案界面剂涂刷量/（kg/m2）涂刷层厚/mm界面处理方案组分A 组分B 水泥=1 3 63.01.5方案A5.22.4方案B8.33.8方案C乳化沥青 水泥=2 15.62.5方案D待复合板成型后，在25 环境下养护28 d，形成强度后钻取15 cm、长15 cm的芯样。材料内摩阻力、试验过程的不稳定性、材料变异性等均对水稳碎石强度存在影响，为保证劈裂试验结果的真实准确性，钻取芯样时在每个接缝处多取1个芯样，展开测试。按照 公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTG E512016）规定的试验方法，选取多功能路面材料强度测试仪以及18.75mm宽的测试压条，展开水稳试件接缝处抗拉强度及抗疲劳性能试验。按照试验规程得出的劈裂强度、变异系数等结果见表4。根据表中试验结果，方案A的跨缝芯样及板中芯样劈裂强度均最大，方案C的劈裂强度变异系数最大。2.3 拼接方案比选从芯样表面分析，四种方案的芯样表面均存在孔洞，但侧壁光滑、无松弛；接缝处无气泡及空隙，黏结密实。不同方案下试件达到破坏极限时受力不同，使用乳化沥青水泥浆涂刷的试件破坏时，主要因劈裂压力产生的间接拉应力超出界面剂抗拉极限强度，而引发界面剂脆断3；而使用JX-302型界面剂涂刷的试件破坏是因为间接拉应力超出水稳碎石和界面剂整体极限抗拉强度而引发材料屈服断裂。综合以上分析与比较，最终选择方案B，即JX-302型界面剂组分A组分B水泥=136，且涂刷量为5.2 kg/m2，涂层厚度为2.4 mm的新旧路面基层拼接方案。3 新旧路面基层拼接施工处理在深入调查公路改扩建工程新旧路面特点的基础上，制定路基拼接施工方案，并以控制改扩建后差异沉降为重点，避免纵向裂缝发生。因受现场组织、原材料、施工工艺等的影响，新旧路面基层接缝处理不当，便会影响整体施工质量。因此，应以新旧路面基层接缝处理为施工重点。3.1 旧路病害调查该公路建设年代早、运行年限长，在新旧路面基层拼接施工前必须展开旧路调查测评及补强处理。在病害调查时，采用贝克曼梁并依据公路路基路面现场测试规程（JTG E602018）的规定，在全段半幅按100点/km的频率检测路面弯沉，局部加密；全段检测路面破损；对病害严重路段、局部弯沉较大路段等典型部位加密检测。检测过程中实时记录面层厚度、路表温度、弯沉值、破损状况等实际数据，为旧路补强方案的制定提供依据。深入了解旧路结构构成、层间黏结、结构层病害，并分析原因。对横纵向裂缝、拥包、沉陷、龟裂、坑槽、车辙等典型病害区域钻芯取样；横向裂缝较为密集的区域取样，纵向裂缝每条均取样。以上取芯深度均应达到二灰碎石基层底。3.2 旧路补强对新旧路面设计高差超出0.78 m的区域，旧路新铺结构层应与新建路面保持一致，即自上而下为4 cm厚SMA-13上面层、7 cm厚AC-20中面层、12 cm厚ATB-表4 劈裂试验结果界面处理方案跨缝芯样劈裂强度/MPa强度均值/MPa变异系数（%）板中芯样劈裂强度/MPa方案A0.9280.8488.041.1880.8120.806方案B0.5890.5615.181.0560.5300.562方案C0.6650.65911.751.0610.6040.632方案D0.0620.6324.801.1870.6040.64341总657期2023年第27期（9月 下）25下面层、56 cm厚水稳基层。对新旧路面设计高差在0.78 m以内的区域，应在旧路结构层上加铺新的补强层。加铺过程中应结合新旧路面高差，确定加铺结构层总厚度，并根据芯样结构及面层弯沉检测结果判定旧路基层是否满足强度要求。按照确定出的旧路补强方案，在施工每层加铺结构前，必须复核下承层病害及弯沉，并调整、优化补强方案。3.3 路面拼宽施工为改善受力状态，防止改扩建施工后新旧路基拼接部位应力过于集中，确保拼接施工质量，增强新旧路面基层结构的整体性，避免或延缓后期发生裂缝病害，必须采用错层式开挖及台阶式拼接方式4。结合相关研究成果，台阶的设置能有效缓解拼接路面结构剪应力以及新旧路面不协调沉降与变形。该公路改扩建段新旧路基基层拼接施工对台阶受力的影响具体见表5。根据表5结果，拼接面顶部剪应力最大值受结构层拼接方式的影响较大，结构层底部剪应力受基层拼接台阶设置形式的影响也较大。为此，该公路改扩建段新旧路面基层拼接台阶宽度应控制在4060 cm，并应加强基层底部脱空的检查，确保台阶设置质量。表5 新旧路基基层拼接施工对台阶受力的影响台阶台阶宽/m顶面变形/cm剪应力最大值/MPa层底剪应力/MPa面层台阶028.220.25110.0328面层台阶0.427.560.19430.1274基层台阶0（连续搭接）24.510.19480.13030（光滑搭接）24.510.19480.1303基层台阶0.4（连续搭接）24.420.19290.10480.4（光滑搭接）24.530.19290.0842为控制并减少横向错台和纵向裂缝，按照错层方式开挖并拼接旧路路面。在第二车道和第三车道中心处向右偏斜10 cm的位置设置旧路沥青面层台阶，并与沥青面层台阶错开25 cm布置二灰碎石基层台阶。分开堆放旧路沥青面层铣刨料和二灰碎石铣刨料，便于再生利用。该公路改扩建工程新建路面纵断高程比旧路高，因此其新旧路面结构层拼接主要体现在加宽段水稳结构层和旧路结构层的拼接，为增强联结效果，必须加强以下方面控制：摊铺机摊铺期间，应在机械前方10m以内人工布料，防止因水稳混合料离析而发生烂根；台阶边部通过钢轮压路机压实，提升碾压质量；将橡胶挡板安装于摊铺机螺旋布料前方，并对搅笼加长处理，搅笼开口处用挡板封闭，以防止摊铺期间发生竖向离析。为避免工后纵向裂缝的发生，对于具备通铺条件的旧路补强及新建拼宽段路面结构层，均应采用2台摊铺机同步整幅通铺，避免分幅施工。4 结束语该公路改扩建段于2020年初建成运营，目前新旧路面基层拼接处未出现目测可见的差异沉降、滑坡及失稳，仅出现一定数量的细微纵向裂缝；量测结果显示的裂缝宽度最大为1.2 mm，最长为1.14 m，且无进一步延伸扩大态势。运营及检测结果表明，该公路改扩建工程采用的新旧路面基层拼接处理方案切实可行，通过界面剂处理路面基层拼接段后抗拉拔强度、劈裂强度均较高，对新旧路基差异沉降起到有效的遏制和缓解作用。施工期间并未对既有交通造成长时间中断和不利影响，可在同类工程中推广应用。参考文献：1 孟岩.改扩建路基路面拼接技术研究J.工程技术研究，2022，7（13）：48-50.2 谢森江.公路扩宽中新旧路面拼接标准化施工技术应用J.品牌与标准化，2022（S1）：125-127.3 陈飞飞.路基路面拼接施工技术在公路改扩建工程中的应用J.工程建设与设计，2021（1）：171-173.4 赵云，张梁.新旧路面拼接施工技术探讨J.运输经理世界，2020（7）：89-90.42