發布時間：2023-03-23 15:15:56
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【關鍵詞】：公路工程；路面改造；施工技術
中圖分類號：X734文獻標識碼： A 文章編號：
引言
隨著我國的經濟的快速發展，許多基礎設施已經不能滿足現代化建設的需求，加強基礎設施的建設勢在必行。特別是在公路工程方面，公路的荷載量與日俱增，對原路面結構的損壞也越來越重，加上水泥路面容易產生較多的縱橫縫，效果差、水分容易滲入。導致許多舊公路已經不能夠滿足需求，例如很多低等級的公路滿足不了交通量需求，有的承受不了超載的需求而產生很多問題，這些問題不僅僅對我們的正常行駛產生影響，也會對我們的人身財產安全造成潛在威脅。因此，探究公路路面改造工程及施工技術具有非常重要的實踐意義。
一、舊路面狀況調查與評價
路面狀況調查與評價主要內容包括原路面的歷史資料、路面破損狀況、路面結構強度、經濟性等四項內容。
1、路面歷史資料調查與評價
路面歷史信息是確定路面破損的原因分析的重要依據，如果確定路面破損原因的可靠度越高，那么就更容易評價和選擇合適的維修方法。調查內容包括舊瀝青路面的設計資料、竣工資料、維修與養護資料、施工資料、交通量等五類資料。
2、路面破損狀況調查與評價
路面破壞狀況主要是對舊路面進行詳細的外觀檢查，以評定給定區域的表面平整度、裂縫和缺陷。調查主要內容有：表面缺陷、養護活動、裂縫、變形等四類破損。根據路面等級或實際情況，可選用先進快速的儀器進行調查或采用人工進行調查。
3、路面結構強度調查與評價
路面強度、結構強度、荷載能力或結構能力的評估可以通過評價路面材料、路基和厚度，或直接通過現場來估計。舊瀝青路面結構能力的觀測可通過破壞性或非破壞性方法來確定。破壞性方法有試鉆、試掘或取芯；非破壞性方法評價現有結構能力，通常是通過確定在外加荷載作用下路面的反應或彎沉進行的。
4、路面維修經濟性評價
對可能采用的不同路面維修方法進行經濟對比分析評價，分析各種方法路面設計使用年限內的平均成本，包括路面維修成本、養護成本、路面殘值等。對于收費公路，還應分析不同維修方法可能帶來的施工期間的車輛通行費的損失。
二、公路路面改造工程設計
1、對公路的類型進行正確的判斷是公路路面改造的前提，改造前應對路面上行駛的車輛進行充分調查，并將其作為改造中施工工藝的選擇依據，確保改造后的路面能夠滿通的要求。公路可以分為多種，每一種公路的改造、施工要求都有較大的不同。例如國家公路一般為高速公路，因此其路面的承載能力就要比其他等級公路高，這樣才能滿足一些重載型貨車的交通需求。
2、記錄好路面的使用情況，這可以幫助我們對路面損壞情況有所了解，從而為編制概預算的提供依據，這對公路改造工程的成本控制表現的非常重要。通過以上調查，我們可以為公路的改造找到可遵循的依據。
3、路面平面和路面縱段面設計也是十分的重要，需要考慮的問題也非常多，比如在公路平面設計中，要結合原有的工程基礎，重視平面線形的均衡性，這一過程中還要充分考慮原路的極限指標。
4、公路路面可采用的大修措施主要有三種：加鋪瀝青混凝土路面、加鋪新水泥混凝土面層和翻修。第一，加鋪瀝青混凝土面層在舊水泥混凝造中應用較為普遍，它的優點是施工方便，對交通影響小，工程造價較低，能有效改善舊路面的行車性能，但是容易產生折射裂縫；第二，在一些路面破損不是很嚴重的地方，用瀝青混凝土面層不經濟，也影響路面的美觀，這種情形可以考慮柔性聚合物水泥砂漿罩面；第三，清除舊水泥混凝土面板，重做底基層、基層后鋪筑瀝青混凝土面層過程中要進行舊路面的破碎穩固。
5、公路路面改造工程材料的選擇。混凝土在公路路面改造工程中應用非常多，無論是它的強度還是其耐久度，或者其性價比都比較高。當然，混凝土在公路改造工程中也存在一些問題，特別是在車輛過多過重的時候，一旦超出混凝土的承重極限，混凝土就會產生裂縫。所以，我們經常在混凝土中加入外加劑來提高混凝土的強度上，從而減少混凝土裂縫的產生，工程實踐表明，這種方式十分有效。
1、打裂壓穩技術
該技術是采用破碎機將舊水泥混凝土路面每隔一段距離進行橫向打裂，使混凝土路面產生緊密的微裂紋，但不破壞原路面基層的板體性，打裂后的路面需經過壓穩，然后再加鋪一定厚度的瀝青混凝土。
2、碎石化技術
碎石化技術的目的是將水泥混凝土面板破碎成為較為均勻的顆粒，這種技術是將水泥混凝土破碎成為高強粒料基層，可以有效地避免瀝青混凝土加鋪層反射裂縫的產生。
3、破碎壓穩技術
破碎壓穩技術主要用于鋼筋混凝土路面，此種技術關鍵在于破壞鋼筋和混凝土之間的聯結，從而盡可能的減小裂縫和工作縫間的差異性位移。由于要破壞鋼筋和混凝土之間的聯結，破碎壓穩要有很高的破碎力。
4、沖擊壓實技術
沖擊壓實技術是將舊公路水泥混凝土路面破碎、夯實穩固后作為新加鋪路面的底基層，然后加鋪瀝青混凝土或者水泥混凝土結構層。該技術主要是利用其作用深度以及沖擊能量大的特點，把舊水泥混凝土板打裂的同時將破裂后的板塊穩固到土基或舊基層上。
四、共振碎石施工技術的運用
1、主要施工工藝：第一、壓穩，共振破碎施工是使舊市政水泥混凝土路面被共振破裂，而不是粉碎。因此，將表面壓平、壓穩即可，不可能也不必達到一般意義上的壓實。在工程中使用鋼輪振動壓路機進行合理地碾壓，將表面細小碎粒壓入裂縫。進一步提高破碎混凝土的模量，然后用水灌車在表面適量灑水，然后再進行振動碾壓；第二，共振破碎技術要在干燥的環境下進行，使破碎過程中產生的細小顆粒可以和粗顆粒形成整體，提高整體強度。另外，干燥的環境可避免土基變軟以及瀝青混凝土面層產生水損害；第三，豎井、隔離帶邊緣以及交叉口的影響。道路由于遍布各種公用設施，施工環境比公路更為復雜。對于井蓋等構造物應提前在標記的外側邊緣一定范圍內提升共振破碎頭以越過井蓋。在該范圍外落下破碎頭再繼續進行破碎，以保證不影響豎井質量。在道路以軟質綠化帶、硬質隔離帶而分幅的板塊兩側邊緣。由于破碎設備車輪的影響破碎頭無法打到這些部位，可采用相應的高壓沖擊錘式破碎設備進行破碎。第四，凹處回填，舊路面碎石化完畢后不應試圖平整路面以提高平整度，這樣會破壞碎石化以后的效果。在壓實前如果發現有5cm以上的凹處應該采取一定方式進行回填，并保證其壓實后與周圍碎石化路面表面平整一致。在此需要確認凹處是否是由于土基不穩定造成的，如果土基過于軟弱，則該區域需要按照軟弱地基的處理方法進行適當合理的處理；第五，碎后的壓實的主要作用是將扁平顆粒進一步壓碎，并且穩固下層塊料，為瀝青面層提供平整的表面。為了防止壓實過度應避免在潮濕的條件下進行壓實操作，特別是在一些穩定性比較差的位置。
2、面層加鋪瀝青混凝土方案
在施工中，我們通常使用原有的路面作為基層，其中，路面的結構是指其上面的調平層、下層面以及上層面。我們在舊路面的改造過程中要注意根據路面標高差的不同選擇不同的路面機構。對于瀝青性能改善主要的方法是使用含有碎石比較多的密實性瀝青混合料級配，并使用水泥代替礦粉。
瀝青混凝土加鋪層就是設計的瀝青加鋪層厚度，這層厚度由防反射裂縫以及行車荷載兩個因素控制。在施工過程中，要確保加鋪的厚度指的是加鋪層的最小厚度，這一過程技術性要求較高，特別是對減少反射裂縫要求。需要注意的是，由于我國目前尚沒有關于這方面的相關規范，所以我們可以依照國外的方法對其進行計算。水泥混凝土面板具有較高強度，將其作為基層，強度一般情況下沒有問題，主要是為了防止產生反射裂縫。防止反射裂縫的措施大致主要分為：設置中間夾層、增設補強層以及改善瀝青罩面性能。
公路水泥混凝土路面碎石化后會產生許多貫穿板厚的裂縫，這些裂縫為以后水分的通過提供了通道，雖然有表面撤布透層油的預防措施，但是還是不能完全避免水分在碎石化層下的聚集，因此采用密級配瀝青混凝土以防止水分從路表進入。
當公路基層處于比較不穩定的情況時，需要慎重采用碎石化工藝，對于存在局部基層不穩定的情況，需要通過有效地處治來提高基層的穩定性，然后進行碎石化施工。對于顆粒粒徑偏大的情況，主要出發點是從結構組合角度提出合理結構層類型以進一步降低反射裂縫出現的可能。粒徑偏小時，則需要提出能抵抗瀝青層底疲勞開裂的結構層類型和組合模式。
從工藝總體上看，這一工序要占用相對較多的時間，但是這種時間耗費是必需的。通過對基層不穩定部位的處治，可以消除未來加鋪結構的安全隱患，為加鋪結構的長期使用提供保證。
結語
我國目前仍以公路為最主要的交通運輸方式，因此公路的質量尤為重要。我國有些公路由于以前在設計方面的不合理性，或者是由于建設年代久遠，使用年份太久，或者是建造時質量標準沒達到等而導致路面狀況不佳。公路路面的改造工作會越來越多，由于在改造過程中存在很多不利因素的影響，導致了我們在改造過程中會出現很多的問題，面對這些問題我們應多思考、多學習，并且善于總結，對舊路改造的過程中要講求科學、不斷地總結經驗和教訓、運用新技術、新材料和新手段，爭取為人們創造一個更好的生活環境。只有這樣才能夠確保公路適應新時代的需求，進而為我國的快速發展起到積極地促進作用。
參考文獻
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關鍵詞：水泥-泡沫瀝青半柔性混合料；應力吸收層；反射裂縫；舊水泥混凝土加鋪
1 引言
近年來，我國許多地區都將面臨舊水泥混凝土路面改造成瀝青路面的任務，即“白改黑”，部分水泥路面進行“白改黑”過程中，常常遇到在穿鎮路段無法進行碎石化施工，否則會對公路附近房屋等構造物產生影響；同時有些水泥路面損壞較少，仍有很高的強度，將其拆除或碎石化會造成一定的浪費。因此，在舊水泥混凝土面層上加鋪瀝青混凝土層是改善路面使用性能和提高承載能力的一項行之有效的措施。但在水泥混凝土路面與瀝青面層之間應增設半柔性基層，以減少反射裂縫。較厚的半柔性基層，一方面可以減少舊路面結構的溫度變化，降低接縫處瀝青加鋪層的溫度拉（彎拉）應力；另一方面可以增加路面結構的彎曲剛度，降低接縫處的彎沉及彎沉差，減少加鋪層的剪切應力。
1技術原理
本文在常用泡沫瀝青冷再生技術的基礎上，研發了水泥-泡沫瀝青新型半柔性材料，是通過增加骨料、細料以及水泥的含量，使得骨料形成一定骨架結構，使其可以具有較好的抗剪性能與抗壓性能，同時使增加的水泥及細料與瀝青可以形成更多的膠漿，來填充骨架結構形成的空隙，使其可以具有較好的密實性與水穩性能，通過與兩種常用泡沫瀝青混合料來進行對比試驗，發現其具有良好的密實性和水穩性能，較好的抗拉性能，較高的抗壓強度以及較高的抗剪強度，并對材料的設計方法進行了研究。最后，在系統全面對舊水泥混凝土路面現有狀況調查與評價的基礎上，采用三維有限元力學分析模型，分析水泥混凝土路面加鋪瀝青面層結構的影響因素，得出加鋪設計范圍值，再依托湖州市國道318南潯段舊水泥混凝土路面改造鋪筑試驗路，對其試驗路施工進行質量控制與檢測，發現其可有效防止雨水下滲，提高路面水穩性能，同時能獲得較高承載性與較高韌性，有效吸收應力，可較好地緩解反射裂縫的出現，取得了成功應用，最終形成了舊水泥路面加鋪水泥-泡沫瀝青半柔性應力吸收層技術。
2 工程應用
2.1工程概況
本文依托國道318南潯段（樁號K127+675至K127+795的右幅兩車道和左幅兩車道）舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層改造工程，于2011年10月鋪筑水泥-泡沫瀝青半柔性材料作為應力吸收層的試驗路。
318國南潯段位于浙江省湖州市南潯區，設計標準為一級公路，雙向六車道，設計速度80公里/h，路基全寬32m。其中，原水泥路面結構為：30cm水泥混凝土面層+30cm粉煤灰三渣基層+15cm礫石墊層。
2.2材料設計
2.2.1混合料
2.2.1.1 級配
本文在常用泡沫瀝青冷再生技術的基礎上，對水泥-泡沫瀝青半柔性混合料物理力學性能和混合料設計進行了試驗研究，并得出水泥-泡沫瀝青半柔性混合料級配范圍，如表1所示。
由圖1可見，試驗路段1～4的壓實度檢測結果表明，其壓實度均能滿足大于等于98%的要求，這是由于混合料中水泥-泡沫瀝青形成的膠漿，可以更好發揮膠結料的作用，較好填充骨料間的空隙，形成較的地密實結構，進而使得半柔性材料應力吸收層具有了較好的壓實度，獲得了良好的密實性。其中，相比同一車道的試驗路段，添加了2.2%水泥的路段2和3的壓實效果更好，壓實度分別達到了99.1%和99.5%。
2.4.2 25℃劈裂強度
對半柔性應力吸收層混合料進行25℃劈裂強度檢測，試驗結果見圖2。
由圖2可見，試驗路段1～4的25℃劈裂強度檢測結果均滿足了強度要求，這是由于半柔性混合料中適當增加的細料與水泥，能與瀝青形成更多的瀝青膠漿，可較好粘結互相嵌擠骨料的緣故，進而半柔性材料可以具有較好的抗拉性能，提高了路面的抗拉性能，達到了緩解反射裂縫的目的。
2.4.3 25℃干濕劈裂強度比
對半柔性應力吸收層混合料進行25℃干濕劈裂強度比檢測，結果見圖3所示。
由圖3可見，試驗路段1～4的25℃干濕劈裂強度比檢測結果均滿足了要求，這是由于半柔性混合料，其適當增加的細料和水泥，已經較好填充骨料空隙的緣故，進而使其能夠獲得的較好的水穩性能，進而半柔性應力吸收層具有了較好的水穩性能，可有效防止雨水下滲，提高了整個加鋪路面的水穩性能。同時，相比同一車道的試驗路段，添加了2.2%水泥的路段2和3的25℃干濕劈裂強度比檢測結果更好，分別達到了89%和87%，這說明適當增加的水泥用量可以更好增強材料的水穩定性。
2.4.4 馬歇爾穩定度
對半柔性應力吸收層混合料進行馬歇爾穩定度檢測，結果見圖4所示。
由圖4可見，試驗路段1～4的馬歇爾穩定度檢測結果均滿足要求，但相比于低水泥用量下的半柔性材料，摻加2.2%水泥用量的半柔性材料的路段2和3的檢測結果相對較高，這是由于其適當增加的水泥，使其活性得到充分體現，起到了明顯的膠結料作用的緣故，進而在與瀝青的交互作用下，混合料的剛度得到明顯提升，進而會提升了半柔性混合料的高溫穩定性能，在摻加2.2%水泥用量下，其可以具有較好的高溫穩定性能，因此，適當增加水泥用量，可以使其應力吸收層具有較好高溫穩定性能。
2.4.5 20℃無側限抗壓模量
試驗路采用頂面法對半柔性應力吸收層混合料進行20℃無側限抗壓模量檢測，結果見圖5所示。
由圖5可見，試驗路段1～4的20℃無側限抗壓模量檢測結果，均在900～1300MPa之間，達到了半柔性材料的性能要求。這說明半柔性混合料可以具有較好的韌性特點，這是由于半柔性混合料，由于其有相對較多的瀝青和水泥，使其剛性和柔性得到了充分體現，起到了明顯的膠結料作用的緣故，進而在水泥與瀝青的交互作用下，使其混合料具有了半柔性材料的特性。同時，相比低水泥用量，但當水泥含量進一步增加，其模量值可能超過半剛性基層材料，最終使其半柔性的特征喪失，因此，應合理控制水泥的用量，以使得這種半柔性混合料能夠獲得理想的剛性和韌性，從而到達了緩解路面反射裂縫的目的。
2.4.6 凍融劈裂強度比
對半柔性應力吸收層混合料進行凍融劈裂強度比檢測，結果見圖6所示。
由圖6可見，試驗路段1～4的凍融劈裂強度比檢測結果均在70%之上，滿足設計要求。這說明半柔性混合料可以具有較好的低溫穩定性能。但相比摻加了1.8%水泥同一路段的半柔性材料，摻加了2.2%水泥的路段2和3的凍融劈裂強度比檢測結果較低，這是說明在隨著水泥用量下增加同時，其低溫穩定性能會下降響，因此，在適當增加水泥用量，在使得這種半柔性混合料能夠獲得理想的剛性和韌性的同時，也應該合理控制水泥的用量，以提高路面的低溫穩定性能，增加路面防反射裂縫的能力。
2.4.7 彎沉
為了評價試驗路各路段的承載能力，在半柔性應力吸收層施工完畢后7天對試驗路段半柔性應力吸收層頂面進行了彎沉檢測。選用5.4m貝克曼梁式彎沉儀測定，由汽車后輪軸載l00KN的標準軸載進行量測，根據事先標記，將汽車后輪接地點中心靠近相鄰兩塊板橫縫邊緣，且沿前進方向左后輪靠近板的縱向縫附近，貝克曼梁的測頭端置于兩輪間靠近橫縫的邊緣。沿著行車方向，左后輪所測為板角彎沉，右后輪所測為板邊彎沉，結果見圖7所示。
由圖7可見，試驗路段1～4的彎沉檢測結果，最大值為0.28mm，最小值為0.08mm。這是由于半柔性混合料，通過增加適當的骨料，能夠形成一定骨架結構，具有較高的承載強度。
3結論
本文闡述了舊水泥路面加鋪水泥-泡沫瀝青半柔性應力吸收層的技術原理，并結合工程應用，介紹了結構設計方案、材料設計方法以及施工技術中的質量檢測結果。從試驗路的檢測結果來看，舊水泥路面加鋪半柔性應力吸收層的技術，到達了較為滿意的效果，具有廣闊的推廣應用價值。
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