呂洪杰 陶 然
(1.慈溪市城鄉(xiāng)規(guī)劃研究院,浙江 慈溪 315300;2.廣西壯族自治區(qū)道路運輸管理局,廣西 南寧 530012)
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,城市化的不斷加快,城市人口的迅速增長,機動車擁有量也迅速增長,道路交通量劇增,但隨著部分城市道路使用年限的增多,許多早期建設的道路不同程度發(fā)生破損現(xiàn)象,存在著道路結構承載力不足,行車舒適性差、車速難以提高等問題。為了節(jié)約工程投資,有效利用原有道路路基,改善道路性能,部分道路均需進行路面改造,但當前國內(nèi)外對路面改造的研究較少,基本為在道路維修、改造實踐過程總結改造技術和方法。故對道路改造技術和方法需進一步分析研究。
建國初期,我國的道路建設取得的較大成就。在積極修復原有道路的基礎上,實行依靠地方、依靠群眾、普及為主的“地、群、普”建設方針,相繼開展了幾次大規(guī)模的建設。20世紀80年代以后,隨著改革開放深入,經(jīng)濟全面發(fā)展,使“長期滯后”的基礎建設的嚴重后果充分暴露,成為國民經(jīng)濟建設的“瓶頸”部分,制約了經(jīng)濟的發(fā)展,使得公路的供求關系出現(xiàn)了“全面緊張”的現(xiàn)象。20世紀90年代以后,國家調(diào)整經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略,將交通運輸當作國民經(jīng)濟發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性和緊迫性任務。尤其是亞洲金融風暴之后,拉動內(nèi)需成為彌補外貿(mào)缺口對國民經(jīng)濟造成的負面影響的重要手段,道路建設作為拉動內(nèi)需的重要方面得到國家的大力支持而迅速發(fā)展。當時建設了大量的城市道路,這些道路很大程度上促進了經(jīng)濟發(fā)展,為人們的生產(chǎn)生活提供了便捷通道。但隨著使用年限的增加,部分道路破損嚴重。對行車的安全性和舒適性都有很大的影響,亟需改造更新。城市道路破損顯現(xiàn)有以下三種:
(1)水泥砼路面出現(xiàn)斷板、裂縫、角隅斷裂、錯臺等不同程度的問題。水泥混凝土路面具有強度高、穩(wěn)定性好、耐久性強、養(yǎng)護費用少、經(jīng)濟效益高,有利于夜間行車和推動當?shù)亟ú臉I(yè)的發(fā)展。從1980到2000年20余年間,水泥混凝土路面被作為城市道路一種主要結構設計形式,在國內(nèi)許多城市廣泛應用。隨著國民經(jīng)濟發(fā)展,城市道路有了更高層次的需求,特別是在中、東部沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū),水泥混凝土路面的本質(zhì)缺陷與城市發(fā)展顯示一種時代性的不協(xié)調(diào),如吸熱性能差、光折射力強易產(chǎn)生視覺疲勞和光污染;如路表裂縫多、平整度差導致行車安全性、舒適性下降,同時產(chǎn)生大量的震動與噪音,出現(xiàn)的斷板、裂縫、角隅斷裂,錯臺等難以維修,高溫穩(wěn)定性差的填縫料外泄后造成黑色污染,嚴重影響市容市貌。
(2)瀝青砼路面出現(xiàn)裂縫、車轍和推移、坑槽和泛油等現(xiàn)象。瀝青路面因具有行車舒適,適應性強,養(yǎng)護維修方便等優(yōu)點,近年來被廣泛應用在城市道路建設中。但瀝青路面容易產(chǎn)生各種病害,如不及時處理會影響道路的使用性能。瀝青砼路面破損原因有很多。例如地基原因,有些路段位于地下水豐富,在高填土后,由于地基承載力有差別,出現(xiàn)不均勻沉降,造成路面裂縫?;蛘咴诼坊┕r,由于氣候原因,局部填方路基填料粉碎不足,路基壓實不均勻,構造物周圍碾壓不足,造成路基部分壓實度不夠,造成裂縫;或路基邊緣不能夠超寬碾壓,致使路基邊緣壓實度不夠,造成縱向裂縫。
(3)隨城市發(fā)展車輛越來越多,經(jīng)常出現(xiàn)堵車現(xiàn)象,需拓寬車道緩解交通壓力。
當前國內(nèi)外對路面改造技術基本方法有以下四種:第一,鑿除破損的水泥砼路面,進行重新鋪裝;第二,已有的水泥砼路面進行“白加黑”改造;第三,進行瀝青罩面。第四,路基和路面全部鑿除,重新鋪筑。第一種除破損的水泥砼路面,進行重新鋪裝一般應用于公路中;第四種路基路面均鑿除,進行重新鋪筑,其技術和方法和新建道路基本相同,相關經(jīng)驗比較豐富。但“白加黑”路面改造和瀝青罩面兩方面由于相關研究較少,經(jīng)驗不足等情況。改造后的“白加黑”路面和瀝青砼罩面也很容易生成反射裂縫。本文對這兩種情況進行分析研究。
早期建設的道路,水泥混凝土路面較多,經(jīng)過多年的使用,存在不同程度的質(zhì)量問題,現(xiàn)階段,為了節(jié)約工程投資,合理有效的利用原水泥砼路面。再原水泥路面上加鋪瀝青面層較多,既改善了原道路的質(zhì)量問題,同時也提高了道路的舒適性?!鞍准雍凇币殉蔀闉樽钪饕穆访娓脑煨问?。但加鋪瀝青面層也存在著許多質(zhì)量問題。如加鋪過的瀝青砼面層出現(xiàn)反射裂縫,從而使面層剝落開裂等,路面的水滲透至基層,是道路損壞等現(xiàn)象。所以,“白加黑”路面改造在技術上需要研究,質(zhì)量上需要控制。
(1)處理原水泥砼路面
水泥砼路面受溫度影響較大,由于其固有剛性路面的特征,所以存在著接縫、裂縫,同時經(jīng)過長年使用產(chǎn)生了脫空、沉陷、啃邊、斷板、錯臺等現(xiàn)象。以舊的水泥砼路面作為基層應該具有適宜的剛度,足夠的強度。瀝青砼路面為柔性路面,道路面層的強度和基層的前度有直接關系,所以處理原水泥砼道路面層成為“白加黑”路面的關鍵問題。首先要對原水泥砼路面進行調(diào)查,對出現(xiàn)承載力、病害等路面進行調(diào)查、標示并分析其形成原因,進行處理。對邊角破碎較厲害的路面鑿出破損部分,并進行同等標號的水泥砼鋪筑,并注意相接逢的處理。對邊角破碎較輕微的路面進行清除破碎部分,用半剛性材料填平。對整塊水泥砼板破碎的活錯臺的路面,考慮其是否為基層出現(xiàn)質(zhì)量問題,如果是需要對整塊板鑿除,對基層進行處理,然后重新澆筑同等標號的水泥砼。對于板塊脫空、橋頭沉陷,彎沉較大以及板的不均勻沉降需鉆穿板塊,進行高壓水泥漿灌注處理。
(2)防治反射裂縫
反射裂縫是指加鋪瀝青層后,下層水泥砼板的接縫和裂縫由于受溫度、濕度及車輛荷載的反復作用。再加鋪的瀝青層上出現(xiàn)裂縫,是瀝青砼路面產(chǎn)生開裂。對于反射裂縫我們從結構和材料兩方面進行防治。加鋪面層厚度應在8cm以上,可以有效防治;材料中適當增加瀝青用量,可以減少混合料的空隙,可以延緩裂縫的擴展。另外可適當加入玻璃纖維土工格柵,可以減少瀝青路面產(chǎn)生反射裂縫。玻璃纖維土工格柵主要功能為增強瀝青混凝土的整體抗拉強度。改善鋪裝層的整體受力狀態(tài),減少永久變形,延遲疲勞破壞,防止和減少路面裂縫的產(chǎn)生。另外加強施工控制。保證在施工工程中瀝青混合料的質(zhì)量。使瀝青混合料達到高的密實度。這些措施都能減少反射裂縫。
(3)提高瀝青混凝土路面的抗?jié)B性能
要保證路面結構的水穩(wěn)定性和耐久性。預防水破壞是至關重要的。因此,應將路面抗?jié)B性能作為一個重要指標來控制。尤其是粘附性有利于提高抗?jié)B性。采用改性瀝青、摻加抗剝落劑、在礦粉中摻加一定量的水泥。對抵抗剝離以提高瀝青混合料水穩(wěn)性都有明顯效果。但要注意不同抗剝落劑與各種石料之間的匹配問題。當選用摻加水泥時,應注意確保施工實際摻加劑量的準確性。此外.要選擇適當?shù)募壟浞秶?提高瀝青用量及提高 4.75~9.5mm規(guī)格集料的用量相應地都可以提高混合料的抗?jié)B性能。
對于原為瀝青砼路面進行罩面時,首先對其道路破損原因進行分析,如路基完好,僅瀝青路面破損,則可以進行直接罩面,反之,則需路基、路面全部鑿除,進行重新鋪設。
(1)舊路面處理
①舊路面要清除雜質(zhì)和松散的路面,清掃干凈,表面保持干燥。將路面上尖角、突出的部位進行整平;對路面嚴重破損、破碎處,應鏟除其破碎部位,并用瀝青混凝土修補。對有嚴重裂縫或車轍的路面,則需鋪填一層1~2cm的找平層。
②灑布瀝青粘層油。粘層油用液體石油瀝青時,大氣溫度在5℃以上;粘層油用乳化瀝青時,大氣溫度在lO℃以上。雨天和雨后路面潮濕時,不得澆灑粘層油。要注意選擇好粘層油品種和用量。實踐證明,最好使用經(jīng)EVA或SBS改性的瀝青,這些產(chǎn)品均有良好的抗裂性和熱穩(wěn)定性能。如使用乳化瀝青,其瀝青含量必須大于60%才能很好利用。
在土工布鋪設前先灑一遍瀝青粘層抽,用量約為0.4~0.6kg/m2,再鋪土工布,然后在土工布上再灑一層同種類型粘層油,用量約0.5~0.6kg/m2。應注意以下幾點:第一,建議使用熱的瀝青粘層袖,油溫保持在150~170℃之間;第二,噴灑粘層油的橫向范圍要比土工布寬5~10cm;第三,粘層油噴灑要均勻,計量要準確。
一次澆油容易出現(xiàn)土工布浸不透、出現(xiàn)分層,而導致面層剝離現(xiàn)象。故不建議采用一次性澆油。 如必須采用一次澆油,粘層油的總用量不能減少,建議值為1.0~1.3kg/m2,油溫不能低于180℃。
(2)土工布的鋪設與搭接
土工布搭接最好采用機械法,如情況不允許,也可采用人工攤鋪。攤鋪時應光滑面朝下,一端固定,然后拉緊,平順地貼緊路面攤鋪。固定硬采用固定器,固定器包括固定釘子和鐵皮。固定釘子宜采用水泥釘,定長不小于8cm。鐵皮應采用1mm左右厚度,3毫米左右寬度的鐵皮條。土工布搭橫向搭接施工時亦需要注意,橫向搭接不小于4cm,根據(jù)攤鋪方向,前端壓在后端上,并用乳化瀝青或熱瀝青粘結好,用固定器固定??v向接縫也不應小于4cm。土工布攤鋪盡量平直,成一條直線。如需拐彎,將彎曲處剪開,重疊鋪設,并用乳化瀝青或熱瀝青粘結好,避免土工布褶皺,如攤鋪時產(chǎn)生褶皺,應切開這部分褶皺,重新搭接攤鋪。當土工布鋪設完畢,噴灑完第二遍瀝青粘層油并冷卻約2小時后,應及時拋灑適量的細黃砂,以防止車輛經(jīng)過 土工布上時,由于車輪粘油將布帶起或 破壞,細砂用 量約1~2kg/m2。
(3)瀝肯面層施工控制
①攤鋪方法。瀝青面層的施工方法 與普通 瀝青 路面面層施工方法一致,只需按規(guī)范要求即可,但需注意 攤鋪瀝 青混合料時,必須嚴格控制攤鋪溫度。溫度過高,混凝土 易燒壞;溫度過 低,影響壓實度。
②路面壓實處理。路面壓實度對路面質(zhì)量非常重要。路面壓實度不足,會出現(xiàn)開裂、松散、車轍等現(xiàn)象,嚴重影響路面使用壽命。
路面改造是對城市破損道路進行補救重要方法之一,目前我國雖然沒有相關規(guī)范要求和相關指標的限制。且對加鋪瀝青砼的道路未提出相應的評價指標,對于路面改造設計的經(jīng)驗也不足。但近年來國內(nèi)許多科研單位、專家、學者及設計單位面對現(xiàn)狀的迫切需要,在這方面做了大量的研究分析,有值得借鑒的經(jīng)驗。對于瀝青加鋪層的厚度,瀝青材料的選擇,結構層的處理,都有一定的分析和研究。在設計、施工前要對原有路面進行調(diào)查分析,對其破損的原因進行調(diào)查和研究,為路面改造結構組成設計提供可靠的依據(jù)。此外,在路面改造過程中需對整個工程按新建道路進行科學的監(jiān)測。參照新建道路施工技術規(guī)范規(guī)定的頻率進行抽提、篩分和做馬歇爾試驗。指導拌和站對生產(chǎn)參數(shù)作相應的調(diào)整,進一步加強設計、施工的質(zhì)量控制,相信道路路面改造的方法和技術會更加完善。
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