土工布沥青加铺层改造旧水泥混凝土路面的研究 摘 要 介绍在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层时, 应用土工布防治沥青路面反射裂缝的关键 技术。 关键词 土工布沥青加铺层防治反射裂缝 随着高速公路建设步伐的加快,水泥混凝土 路面结构已逐步被沥青混凝土路面所替代。旧的 水泥混凝土路面经过10多年的运行后,已不堪负 重,特别是随着超载车辆不断增加,路面在重交通 荷载作用下,出现大面积损坏,使其道路功能迅速 下降,直接影响了行车安全。 如何使旧的水泥混凝土路面恢复其功能,是 摆在我们面前的又一课题。通过在207国道湖北 荆门段水泥混凝土路面应用土工合成材料,在沥 青加铺层改造中。摸索出了一套工程造价低、施 工便捷、使用周期长、路面无反射裂缝的“白改黑” 方案,收到了较好的效果。 1主要病害形式及处理方案 1.1病害形式 (1)旧水泥混凝土路面连续或大面积损坏、 板块破碎、路面变形。 (2)旧水泥混凝土路面局部出现断裂、错台、 翻浆、唧泥。 (3)旧水泥混凝土路面基本完好,板底脱空。 1.2处理方案 (1)全部挖除水泥混凝土面板及基层,重做 结构层。连续段面或大面积损坏段,采用机械化 施工。首先挖除拟定范围内已损坏的面板、基层 和底基层,并处理好局部软基。然后分别做底基 层(18 cm厚的4%水泥稳定级配碎石),基层(18 cm厚的4.5%水泥稳定级配碎石),其顶面标高 与老路面一致。 (2)局部更换水泥混凝土面板,即对于零星 板的处理,采用局部更换旧水泥板的方法进行。 将水泥板挖除后检查下承层的损坏情况,如完好, 可直接浇筑新的水泥混凝土面板。如基层损坏面 积小,考虑大型压实机械不能工作,可用贫水泥混 凝土做基层然后再浇筑面板。 (3)板块基本完好,但板底脱空,用压浆方法 处理。压浆灰浆比采用1∶1,配比为m(水泥)∶ m(粉煤灰)=1∶1.5,内掺5%膨胀剂,用混凝土 钻孔机钻孔,并结合实际确定灌浆孔的排列布设 与数量。该段水泥混凝土板块面积为12 m2,路 面中板每块板钻3孔,呈三角形分布,板中钻1
孔,板边钻2孔,孔与板边缘间距0.75~1.0 m, 边板在板块中间等间距钻2孔。钻孔后用水冲洗 至无石屑泥土后压浆,灌浆时灌注压力在300~ 500 kPa之间,压浆施工时一般由板块沉陷量大 的地方开始,逐步由大到小、由近到远,尽量将板 抬起到预定的高度,压浆完毕后及时将灌缝孔堵 上并及时冲洗,以保持板表面洁净,不留灰浆并在 压后45 min~2 h内(以水泥浆凝固为准)用较干 灰浆将灌缝孔填补平整,并封闭交通72 h以上。 2土工布在沥青面层的应用分析 旧水泥混凝土路面病害处治完毕,在加铺沥 青面层前用土工布处理好原水泥板块纵、横缝隙 和板块断裂后形成的不规则裂缝及新老路面的不 均匀沉降是本工程的关键。 2.1道路裂缝的成因及影响 原生裂缝常发生在基层,它们是温缩裂缝,主 要是在温度和车辆荷载双重影响下传递到基层与 面层交接处,然后由于沥青面层与基层局部脱离, 加上面层底面的拉应力,便在荷载作用下挠曲引 起的裂缝邻近发生。沥青面层次生裂缝的形成是 由原生裂缝的反射或不同环境的影响,面层挠曲 疲劳及自然老化而造成的。由于裂缝的产生破坏 了道路的整体性,导致应力集中,局部荷载增大。 在旧的水泥混凝土面板上铺筑沥青面层,虽可达 到整旧如新的效果,但裂缝很快会反射到面层,病 依然如故。 2.2土工布防裂、缓裂的作用 为防止、缓解裂缝反射,延长道路维修周期, 在道路基层与面层之间加铺一层土工织物,使两 者之间形成间层,能起到缓裂和防裂的作用。 (1)减少基层与面层的结合力。研究表明有 了间层,原两层接触面处的结合力明显减小,沥青 面层底部拉应力减小。 (2)间层为具有较大延伸性材料,基层应力 可以通过间层扩展至更宽范围,从而缓冲裂缝处 的应力集中,使设有弹性的间层起到吸收部分拉 伸能量的作用。 (3)防渗作用。土工织物浸透沥青,可在基 层与面层之间形成一层防水层,即使出现裂缝也 可以防止地表水渗入基层。 2.3土工布的技术指标   ①单位面积质量140 g/m2;②厚度1.95 mm;③抗拉强度,经向400 N/5 cm,纬向280 N/5 cm;④软化点230~240℃。
2.4铺设土工布的形式 (1)土工布缝铺。用土工布铺设在旧水泥混 凝土路面与新加铺沥青面层之间。沿旧路面纵、 横和板块断裂裂缝的地方采用80 cm宽的土工布 贴缝。 (2)土工布满铺。用土工布全幅铺设在新旧 路面结合处,防止新铺筑段面与老路段面结合处 变形。 2.5铺筑土工布方式及注意事项 (1)喷洒粘结热沥青一次不应过长,应保证 在喷洒粘结油后未凝固前立即铺放土工布,并注 意将土工布单面烧毛的一面(光面)向上铺放;纵 向及横向搭接宽度应在10~15 cm之间,搭接部 分沥青用量以0.4 L/m2左右为宜,土工布热喷 沥青宜控制在2 L/m2。 (2)土工布在铺装过程中折皱及转弯折皱的 处理。土工布折皱重叠长度达2.5 cm或以上时, 必须人工剪开铺平并洒粘结油。起皱的土工布剪 开后铺平再洒油于土工布上,以满足双层土工布 均达到浸透要求并充分粘结。 (3)满铺土工布时,在纵、横缝十字相交处土 工布按相叠处理。 3加铺沥青面层设计及工艺流程 3.1加铺沥青面层设计 沥青面层设计总厚8 cm,分两层铺筑。下面 层用AC-20沥青混凝土配比,厚5 cm,沥青为重 交70号,石料为本地石灰岩二次反击破材料,矿 粉为本地产。上面层采用AC-13I沥青混凝土配 比,厚3 cm。 3.2沥青加铺层施工工艺流程 老路病害处治→老路面平整度缺陷调整→清 扫老路面→纵、横缝沥青灌缝→均匀喷洒粘层 油→铺放土工布→铺筑沥青混凝土下面层→洒沥 青粘层油→铺筑沥青混凝土上面层→开放交通。 4结语 (1)土工合成材料作为具有高强度和高延伸 率的道路专用土工布,其缓裂、防裂作用明显,通 过2年的通车运行,该路段路面状况良好,各项技 术指标经验收全部达标,未出现任何病害及反射 裂缝。 (2)该方案对旧水泥混凝土路面的改造与传 统方案比较,节省资金20%,且施工便捷、减少污 染、使用周期长。