摘要：隨著交通荷載和齡期的增加，路面破損速度加快，達到一定程度時，路面發生結構性缺陷，一般養護措施和罩面已不能維持路面的正常使用功能，必須采取結構上的修補措施。采用瀝青加鋪層技術，不僅是通過表面罩面恢復其表面功能，而且在結構上進行調整以適應實際交通和環境的需要。
　　關鍵詞：公路瀝青罩面；設計方案；結構分析；
　　1工程現狀分析
　　1．1工程概況
　　南平市江濱路為城市Ⅱ級主干道，設計行車速度40km/h，水泥混凝土路面，經過10年的運營，路面服務質量明顯下降。為保證區域交通網的正常服務功能，對其進行大修，在原水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層。按公路自然區劃屬亞熱帶季風氣候(IV7)。該區域年平均氣溫19.3℃1月平均溫度7.6℃，7月平均溫度28.4℃。年降雨量1663.9mm，每年5～9月常受臺風外圍的影響。
　　1．2路面破壞狀況調查
　　原行車道路面結構為：
　　面層：22cm厚C30水泥混凝土；
　　基層：25cm厚6％水泥穩定粗粒料；
　　底基層：15cm厚4％水泥穩定細粒料。
　　根據本項目路況調查報告，原水泥混凝土路面的破壞形式有：面層斷裂類、面層豎向位移、接縫類、表面類等4大類水泥混凝土病害。主車道以斷裂類破壞為主，其中縱向裂縫破壞表現尤為突出，許多路段甚至出現了嚴重的交叉裂縫，而其它形式的破壞相對較少，因而整體表現為斷板率嚴重超標。超車道路況相對較好，斷板率普遍較低，但破損部分的破壞形式比主車道多。
　　1．3舊混凝土板應力分析
　　通過對舊混凝土路面結構鉆芯取樣進行試驗，根據《公路水泥混凝土路面設計規范》(JTGD40-2002)中的規定，水泥混凝土路面結構設計以行車荷載和溫度梯度綜合作用產生的疲勞斷裂作為設計的極限狀態，其表達式為：
　　γr(σpr+σtr)≤ƒr
　　式中γr，為可靠度系數；σpr為荷載疲勞應力；σtr為溫度疲勞應力；ƒr為彎拉強度。對加鋪瀝青面層前后的舊混凝土板的應力進行分析計算，結果如表1、表2所示。計算結果表明，舊混凝土路面結構γr(σpr+σtr)=5．60>ƒr，已不能滿足由行車荷載和溫度梯度綜合作用產生的疲勞斷裂極限狀態。根據規范要求，二級公路瀝青加鋪層厚度≥7cm，瀝青罩面層按10cm進行設計，γr(σpr+σtr)=1．84<ƒr，即可滿足要求。
　　2路面結構設計方案
　　根據對路況調查和舊混凝土板應力分析的結果進行路面結構方案設計，本項目路面結構方案主要包括：
　　(1)A—1結構
　　A—1結構是以舊路結構層作為下基層的路面方案。具體路面結構為：表面層：4cm厚改性瀝青混凝土抗滑表層AK—13A；下面層：6cm厚中粒式瀝青混凝土AC—20；基層：18cm厚6％水泥穩定碎石；底基層：病害處理過或經沖擊壓實并整合過的舊水泥混凝土路面。鋪設瀝青面層之前，須在基層頂面先噴灑透層瀝青，待瀝青下滲后再噴灑封層瀝青，然后灑布3—5mm碎石，經壓路機碾壓成型后再鋪設瀝青面層。
　　(2)A—2結構
　　A—2結構是拆除主要病害面板后，進行基層補強，重新澆注水泥混凝土面板；對未拆除的面板進行灌漿穩板養護處理后，統一罩面的路面方案。具體路面結構為：
　　表面層：4mm厚改性瀝青混凝土抗滑表層AK—13A：
　　下面層：6cm厚中粒式瀝青混凝土AC—20；
　　面板：22cm厚水泥混凝土(銑刨1—2cm)；
　　基層補強層：25cm厚6％水泥穩定碎石。
　　在水泥混凝土面板與瀝青罩面層之間鋪設1層聚脂長絲瀝青專用土工布，在鋪設土工布之前灑布粘層瀝青。
　　(3)A—3結構
　　A—3結構和A—2結構類似，A—3結構比A—2結構多鋪1層半開級配中粒式瀝青碎石AM—20。具體路面結構為：
　　表面層：4cm厚改性瀝青混凝土抗滑表層AK—13A；
　　中面層：6cm厚中粒式瀝青混凝土AC—20；
　　下面層：8cm厚中粒式瀝青碎石AM—20；
　　面板：22cm厚水泥混凝土；
　　基層補強層：25cm厚6％水泥穩定碎石。
　　在水泥混凝土面板與瀝青罩面之間鋪設1層聚脂長絲瀝青專用土工布，在鋪設土工布之前灑布粘層瀝青。
　　3瀝青罩面結構設計方案比較
　　舊混凝土路面大修工程的重點首先是對舊路面破損狀況詳細調查的基礎上，確定路面的結構設計方案和對病害的處理措施，結構設計方案的合理與否、病害處理是否徹底直接影響到改建后路面病害的發生隋況和使用壽命。這也是目前水泥混凝土路面加鋪罩面的難點。根據本項目瀝青罩面的3種結構設計組合，對舊路面病害的處理措施主要有：沖擊壓實及灌漿穩板，唧泥、板底脫空處灌漿，坑洞、板邊、板角修補，接裂縫灌縫處理及換板等。由于上述處治措施及相應處治工藝的實施效果將影響到對舊路面病害的處理質量和對罩面層的影響，因此有必要對路面結構設計方案、病害處理方案及效果、可能存在的問題及影響等進行了解，判斷不同設計方案的適用條件及優缺點，并進行相應的施工質量控制。
　　　　舊混凝土板應力計算結果表2
　　　　3．1A—1結構
　　這一結構對舊路面要求進行病害處理或經沖擊壓實并整合即破碎穩板處理。處理措施分別為：
　　(1)坑洞類
　　對于個別坑洞，清除洞內雜物，用水泥砂漿填充，達到平整密實；對于較多坑洞且連成一片的，采用薄層修補，并灑水養生。
　　(2)板邊、板角類
　　板邊輕度剝落的修補是將表面清理干凈，并以瀝青混合料或接縫材料填充、整平，板邊破損嚴重時，做全深度補塊；板角修補按斷裂面的大小切縫，清除鑿除范圍，復原鋼筋，對接縫面涂刷瀝青，然后現澆混凝土，切接縫槽并灌入填料。
　　(3)裂縫類
　　寬度在3mm以下的非擴展性裂縫，用低粘性瀝青或環氧樹脂等材料灌注，如為擴展性裂縫，則沿裂縫鑿槽，注入灌縫材料；寬度大于3mm的局部裂縫用環氧樹脂與固化劑攪拌均勻后直接灌注。
　　(4)破碎穩板
　　首先用混凝土鑿除機對主車道舊面板按80×100mm進行打孔，然后用藍派沖擊壓路機對主車道的破碎板進行沖擊壓實5～7遍，直至沖擊破碎成不規則網裂，且碾壓密實、無輪跡。在對混凝土板鑿除之前，為防止超車道混凝土板破壞，先用切割機割斷拉桿，然后振碾1遍，清除破碎板上混凝土碎渣，將拌和好的M7．5水泥漿均勻鋪于混凝土板上進行灌漿，然后采用l8t振動壓路機滾漿壓實5～7遍，邊碾壓邊補漿，直到縫隙灌漿飽滿，并有少許溢出，滾漿壓實穩定后內部密實，表面平整光潔為止。最后采用塑料薄膜覆蓋養生3d，養生完成后檢測彎沉合格，進行水穩基層施工。A—1結構罩面層符合10cm的厚度要求，水穩基層作為主要承重層提高了路面的整體承載能力。舊混凝土破碎面板做底基層，屬次要承重層，如果對病害的處理徹底，受荷載的影響變形較小，水穩基層可阻斷舊板相對位移的傳遞。但是水穩基層由于自身溫縮和干縮產生的裂縫，可迅速傳遞至罩層表面并最終形成反射裂縫，因此對防止水穩基層溫縮和干縮開裂的設計應予以重視，抑制裂縫的產生。此外，透層油的效果對這一結構的罩面層影響相當大，如果只形成一層油皮，將起不到固結、穩定、聯結、防水的作用，容易被運料車、攤鋪機粘起、推掉。根據上述分析，施工中對舊路面病害處理不徹底、水穩基層及透層油施工不合理將對這一結構的使用性能造成威脅。例如舊混凝土面板裂縫未予處理、板邊坑洞采用松散水泥混凝土填充形成薄弱面、水穩基層開裂及透層油灑布量和滲透效果不適宜，都為瀝青罩面早期病害的發生埋下隱患。
　　3．2A—2結構
　　該結構是在拆除主要病害面板后，進行基層補強，重新澆注水泥混凝土面板；對未拆除的面板進行灌漿穩板養護處理后，在水泥混凝土面板與瀝青罩面層之間鋪設1層聚脂長絲瀝青專用土工布，并在鋪設土工布之前灑布粘層瀝青。處理措施為：
　　(1)基層補強
　　局部水泥混凝土面板下基層破壞，采用C15素混凝土回填方式對基層進行補強；大面積基層破壞路段采用水穩基層施工方法進行施工；對小面積基層破壞，不能采取大型壓路機壓實時，可采用小型打夯機壓實，確保基層壓實度達到98％。
　　(2)唧泥、板底脫空灌漿
　　施工前，采用貝克曼梁彎沉儀檢測并判斷存在脫空現象的面板，通過灌漿、檢測、循環灌漿、再檢測的工藝流程，直至灌漿處理后的面板彎沉值達到設計要求。這一結構的關鍵是土工布的質量和施工效果。
　　因為盡管對脫空面板灌漿后已基本趨于穩定，但受行車荷載作用后，接裂縫處產生應力集中仍是不可避免的。而對于這種結構防反的關鍵措施——鋪設土工布，必須與面板牢固地結合在一起，否則由于瀝青面層與面板粘結不牢，路面結構不能形成連續的整體，各結構層受力狀態發生改變，在行車荷載作用下，瀝青面層層底受拉應力和剪切作用，易產生推移和疲勞開裂。而土工布的耐高溫能力、抗拉強度等，是瀝青加鋪層施工之后土工布能否保持完整、起到防反作用的關鍵。此外，對于換板路段，由于原有橫向拉桿被拔掉而沒有新拉桿植入，受行車荷載作用，主車道與超車道不能保持同步豎向變形，易產生豎向剪切應力，導致縱向開裂。
　　3．3A—3結構
　　A—3結構比A—2結構多加鋪1層半開級配中粒式瀝青碎石AM—20作為調平層，其防止反射裂縫的效果是比較理想的。值得注意的是，規范中AM—20設計空隙率范圍6％—10％，現場空隙率小于15％，大于8％左右。這恰是水容易滲入且不容易排出的空隙率范圍。由中、上面層滲入的水在這里聚集，達到一定程度后在行車荷載作用下產生動水壓力，瀝青剝落、松散，進而反映到中、上面層，形成開裂。而如果設計為開級配，空隙率大于20％，水在此層底聚集，并沿橫坡至縱向盲溝排出，既可以阻斷舊板相對位移的傳遞產生裂縫，又可以迅速排出滲入路面的水，應該更趨合理。
　　4結束語
　　(1)根據本項目舊水泥混凝土路面結構芯樣指標檢測結果進行應力分析，結果顯示舊混凝土路面結構已不能滿足由行車荷載和溫度梯度綜合作用產生的疲勞斷裂極限狀態，而按瀝青加鋪層厚度10cm進行設計，即可滿足要求。
　　(2)A—1和A—3結構的水泥穩定碎石基層和瀝青碎石下面層可有效阻止舊混凝土面板受行車荷載作用在接裂縫處發生相對位移所產生的集中應力，防止反射裂縫的形成。同時水泥穩定碎石基層配合比設計應滿足抗開裂和耐沖刷的要求，瀝青碎石下面層的空隙率宜大于20％，以利于路面滲入水的及時排出。
　　(3)A—2結構應重視對脫空混凝土板的灌漿處理和土工布的施工效果。土工布僅對舊板病害已徹底處理路段的反射裂縫起到一定的延緩作用，當舊混凝土壓漿穩板不徹底時，土工布的使用效果有限。
　　(4)瀝青罩面層的施工均勻性和抗滲能力是防止路面發生早期水損害的關鍵，尤其對A—1結構，可提高路面的抗滲能力，有效防止滲入水對水穩基層的沖刷作用，避免路面翻漿和坑槽現象的發生。