浅谈城市道路水泥混凝土路面提质改造设计.pdf

2 6 道路交通 城 市道桥与 防洪 2 0 1 3 年 1 月第 1 期 浅谈城市道路水泥混凝土路面提质改造设计 胡 建 冬 ( 湖南省建筑设计院， 湖南长沙 4 1 0 0 1 1 ) 摘 要： 湖南省湘阴县滨江大道是县城一条重要的城市主干道。分析了提质改造中原有水泥混凝土路面加铺沥青混凝土设计的 原理、 设计要点、 具体加铺方案及注意事项， 可为类似的城市道路路面提质改造建设提供参考。 关键词 ： 湘阴滨江大道； 提质改造； 水泥混凝土路面加铺沥青混凝土 中图分 类号 ： U 4 1 6 1 2 文献标识 码 ： A 文章 编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 1 0 0 2 6 0 2 0 前 言 随着湖南省湘阴县城市经济的不断发展， 在完 善县城 区路 网结构 、 构筑快捷交通 的同时 ， 县城也 在加快老城 区的提质改造 ，以满足 日益增大 的交 通量需求。老城区中有许多水泥混凝土路面已使 用多年，滨江大道作为湘阴县城临湘江的南北向 的城市主干路 ， 长约 3 k m， 宽 2 4 m， 原有水泥混凝 土路面出现了局部裂缝、 破损 、 坑洞、 接缝破坏等 病 害 ， 已不能满足县 城的交通需求 ， 建设单位决定 对滨江大道进行提质改造 ，将原有水泥混凝土路 面改成为沥青混凝土路面。 1 加铺原理分析 1 1 荷载和稳定对水 泥混凝土路面加铺沥青混凝 土的影响 水泥混凝土路面加铺沥青面层 ， 由于水泥混凝 土板缝和接缝的存在， 故在外力荷载作用下， 沥青 混凝土加铺层处于复杂 的三维应力状态 。车辆行 驶经过不连续的板体时， 沥青混凝土加铺层中由于 接缝两侧相邻板块产生竖向位移差而出现剪切应 力， 若板底脱空， 接缝两侧相邻板将产生更大的竖 向位移， 同时若板间还存在错台， 那么在接缝处还 将产生应力集 中， 从而产生更大的剪切应力， 此将 导致沥青混凝土加铺层产生荷载型反射裂缝 。另 外， 由于路 面暴露在 大气 中， 受 气温周期性 变化 的 影响， 沥青加铺层和旧路面板都会缩胀， 并产生温 度应力 。 根据研究发现， 温度变化引起 的水平位移是产 生反射裂缝的主要原因。下层道面板产生的水平 位移， 使沥青加铺层在接缝 、 裂缝处产生较大的拉 应力。而沥青混凝土在低温时不宜变形， 当拉应力 超过沥青混凝土的抗拉强度时， 即出现开裂 。在温 度 、 湿度应力和机轮荷载的综合作用下， 裂缝不断 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 7 1 9 作者简介： 胡建冬( 1 9 8 1 一 ) ， 男 ， 湖南双峰人 ， 工程师 ， 从事市 政道路设计工作。 向上开展， 最后反射到加铺层表 面上来 。 1 2 现有规范 中对水泥混凝土路面加铺沥青混凝 土的相关 内容 城市道路工程设计规范 ( C J J 3 7 2 0 1 2 ) 对旧水 泥混凝土路面加铺沥青混凝土设计无明确规定， 目 前城市道路提质改造参照 公路水泥混凝土路面设 计规范 ( J T J D 4 0 2 0 1 1 ) 中的相关条文进行设计。 该规范 8 5节中规定 ： 当旧混凝土路 面的破坏 状况和接缝传荷能力评定等级为优 良、 中等 、 次等 以上时 ， 可采用沥青混凝土加铺方案。加铺时必须 对原水泥混凝土路面进行处治，应更换破碎板， 修 补和填封裂缝，压浆填封板底脱空等病害处理， 对 破损状况严重时 ， 宜选用打裂压稳方案或碎石化处 治 旧混凝土路面。 2 水泥混凝土路加铺沥青混凝土设计要点 2 1 老路损坏情 况评定措施 目前 国内对 旧水泥混凝土路 面加铺改造对竖 向变形通过测定弯沉值来控制， 因此本工程中提出 对 旧水泥混凝土板块施工 时应检测板块 四周弯沉 ， 作为原水泥混凝土板加铺沥青混凝土依据。 对传荷 能力较差的旧混凝土路面接缝处进行改造 ， 对脱空 板块进行压浆加固或者更换 。 2 2 对现状混凝土板的处理 2 - 2 1 板块裂缝补损设计 ( 1 ) 贯穿全 厚 的大 于 3 mm、 小 于 1 5 m m 的中 等裂缝补损可采取条带罩面的形式进行补损 ： ( 2 ) 宽度大于 1 5 mm的严重裂缝采用全深度补 块 。 根据裂缝的长度及位置等现场实际情况采用集 料嵌锁法或者设置传力杆法进行补损。 2 _ 2 _ 2 破损严重的进行新建更换 混凝土面板出现沉陷， 坑洞等严重破损 ， 采取 新建整块混凝土面板的方法。 当开挖旧板发现基层 破损严重时 ， 应新建基层后再进行面板的新建。 2 - 2 3 接缝处理 板块间接缝无填料或者是原填料丧失、老化， 接缝内有砂 、 石、 土等杂质阻碍板块运动的， 必须 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 1 月第 1 期 城 市道桥 与防 洪 道路交通2 7 清除缝隙内的异物，用钢丝刷清刷缝壁再采用热 熔改性沥青灌缝， 涨缝清缝后 ， 缝下部填塞硬泡沫 板， 上部 7 e m内灌热熔沥青 2 3 原有水泥混凝土板上加铺玻纤格栅 的分析 玻璃纤维土工格栅有强度高、 伸长率低、 耐高 温、 模量高、 重量轻、 韧性好 、 耐腐蚀、 寿命长等特 点， 具有经、 纬双向很高的抗拉强度和较低的延伸 率， 并具有耐高 温、 耐低寒、 抗老化、 耐腐蚀等优良 性能， 可给路面增强、 补强， 防止路面车辙疲劳裂 纹 ， 热冷伸缩裂纹和下面的反射裂纹 ， 并能将路面 承载应力分散， 延长路面使用寿命 ， 高抗拉强度低 延伸率 ， 无长期蠕变， 物理化学稳定性好 ， 热稳定 性好 ， 抗疲劳开裂， 耐高温车辙 ， 抗低温缩裂 ， 延缓 减少反射裂缝。 在处理沥青 路面反射裂纹应用上 ， 已成为不可替代 的材料。 在原有水泥混凝土路面上满铺玻纤格栅后再 摊铺热沥青混凝土， 其不会变形， 当路面承受较大 应力时， 还能通过玻纤格栅均匀扩散应力， 能有效 的减少沥青面层的沉降和位移 ，从而减少反射裂 缝 的产生。 2 4 改性沥青 的应用 为了使旧水泥混凝土路面加铺效果好 ，改善 道路行车条件 ，抑制或延缓加铺层发射裂缝的出 现 ，对面层沥青的适用要求加铺层的沥青混凝土 面层具有低温抗变形能力和特性 ，同时沥青的高 温稳定性不能降低 ，对湖南地区温差变化较大的 地 区 目前 已大量采用改性沥青。 改性沥青是掺加橡胶、 树脂、 磨细的橡胶粉或 其他填料等外掺剂( 改性剂) ， 或采取对沥青轻度氧 化加工等措施 ，使沥青或沥青混合料的性能得以 改善制成的沥青结合料。 改性沥青已广泛应用与公路路面中，以应对 交通流量和行驶频度急剧增长，货运车的轴重不 断增加 ， 普遍实行分车道单向行驶， 要求进一步提 高路面抗流动性， 即高温下抗车辙的能力 ； 提高柔 性和弹性 ， 即低温下抗开裂的能力； 提高耐磨耗能 力和延长使用寿命。 2 5 沥青碎石调平层的设计 由于本工程是 老路 改造 过程 ，纵断面设计原 则 上是 在原 有路 面上 加铺 1 2 c m 厚 的沥 青 混凝 土，但由于现状水泥混凝土路面由于多年来车辆 行驶及沉降，现状坡度已经不能满足道路设计规 范要求，因此在改造过程中为了保证纵断面坡度 和竖曲线能满足规范要求，在老路上就必须加铺 一 定厚度 的调平层 。 级配碎石、 水泥稳定碎石 、 沥青碎石、 沥青混 凝 土均可作为道路 的调平层 ，通过综合经济技 术 比较， 本工程采用沥青碎石作为调平层， 用沥青材 料作为胶结料， 可增强矿料间的粘结力， 强度也 比 级配碎石高， 刚度比水稳碎石小。 3 加铺路面结构设计 通过对加铺 的原理 和技 术要点 的分析 ，根据 滨江大道的实际情况 ， 拟定加铺路面结构 ， 见图 1 。 细粒式S B S 改性 沥青滟凝土 ( A C 一 1 3 C 型 )4 c m 图 1 加铺 路面结 构示意 图 细粒式 沥青混凝土 ( A C 一 1 3 C型 ) 4 c m； 乳化沥青粘层油 ； 粗粒式 沥青混凝土 ( A C 一 2 5 C型 ) 8 c m； 乳化沥青下封层 ； 玻纤格栅 ； 碎石调平层( 根据纵断面设计取厚度) ； 现状混凝土面层。 4 结语 湖南省湘阴县滨江大道提质改造工程中的路 面改造方案经过专家多次的方案论证最终形成 ， 且取得了较好的效果。目前湖南省内乃至全国均 在进行城市道路 的提质改造 ，老路加铺沥青混凝 土在具体道路设计与施工中， 影响因素较多， 应根 据实际情况结合道路景观要求合理的选定改造的 路面方案 。 参考文献 【 1 赵述曾， 吴超凡， 台电仓 水泥混凝土路面加铺沥青面层技术研 究【 J 1 _ 公路交通技术， 2 0 0 6 ( 5 ) 【 2 2林爱萍 水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层反射裂缝的防治 措施 J 科技信息， 2 0 0 9 ( 3 ) 【 3 】 黄晓明 水泥路面设计【 M】 北京： 人民交通出版社， 2 0 0 3 【 4 】 删D 4 0 2 0 1 1 ， 公路水泥混凝土路面设计规范【 s 】 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m