陈家志

泉州市宝洲路（城雕环岛至泉秀东街）沥青罩面工程设计

陈家志

城市道路“白改黑”，能有效提高城市环境的质量。本文结合工程实例，介绍了水泥混凝土沥青加铺设计，参考《城镇道路路面设计规范》（CJJ169-2012）推荐的沥青混凝土加铺层的合理厚度，为今后的工程设计提供参考。

旧水泥混凝土路面 沥青加铺层 结构设计

一、工程概况

随着泉州经济的迅速发展，宝洲街周边土地在近几年内得到较大的开发利用。万达广场、水口大淮及浦西安置区、闽南第一城、领秀新天地旧厂房办公区改造等建筑高密度开发项目已经建成或正集中建设，其所产生和吸引的交通出行规模日益增大。现有的道路状况已无法满足城市发展的需要、现状水泥砼路面受到不同程度的损坏，对宝洲路进行改造是当务之急。

近年来，福建省多个城市都在对水泥混凝土路面进行“白改黑”（将道路从原水泥路面改造成沥青罩面），以达到环保、防尘、降噪和增添行车舒适性的效果。相对于原先的水泥混凝土路面，“白改黑”后的道路路面与轮胎之间附着力增强，车辆在处理紧急事件中制动性能大大提高，车辆行驶起来更加安全、更加平稳；车辆行驶过程中产生的噪音将大大减小，为降低城市噪音起到了重要的作用；黑色沥青路面吸尘性能较好，能有效提高城市环境的质量，因此本次宝洲路路面也进行“白改黑”改造，以提高道路整体性能。

二、旧水泥混凝土路面现状调查

宝洲路位于泉州市丰泽区中心区域沿江地段，是泉州市中心城区六纵六横的重要组成部分，为城市主干路，双向四车道。近年来，由于交通量日益增加，现状水泥砼路面受到不同程度的损坏，路面服务质量明显下降，需进行路面改造以提升其服务水平。

在进行旧混凝土路面加铺层设计之前，应调查如下内容：道路修建和养护技术资料、路面损坏状况、路面结构强度、交通需求和环境条件等。

（一）旧水泥混凝土修建和养护资料收集

根据相关资料，修建于20世纪90年代，已经使用多年，也在逐年的养护之中，由于长期的车辆荷载，目前路面部分破损较为严重，影响行车安全和城市路容美观，已不能适应城区发展的要求。

（二）现状路面损坏状况调查

本项目经过多年的运营，在自然和汽车的荷载的作用下，道路机动车道多处路面出现多种病害，主要表现为：砼板破碎、下沉、纵横断板、裂缝、错台、脱空等，从现场调查情况分析和统计，车行道水泥砼路面破损主要集中在桥头、交叉口路段以及万达广场路段，其中纵横断板、砼板破碎、混凝土板脱空是其主要病害。

现状路面主要存在如下几种破损形式：

1.裂缝类

纵向裂缝、横向裂缝、交叉裂缝、角隅断裂等在本段道路上均有发生，这些裂缝在全路段均有分布。

（1）纵向裂缝

根据现场调查，纵向裂缝在本段道路比较普遍、存在形式有的是沿水泥混凝土路面板块中心断裂，有的是在距板块边缘约0.5～1.5米处断裂，有的是几个板块同时断裂，有的板块上纵缝缝隙较大。

（2）横向裂缝

本段道路横向裂缝存在比较普遍，主要形式为裂缝垂直和斜向道路中心线，有的是规则的，有的是锯齿状，其产生原因是交通量过大，尤其是重型交通较多，累积荷载大于路面结构设计的承载力。

（3）交叉裂缝和破碎

交叉裂缝和破碎表现形式为纵向裂缝和横向裂缝交织在一起，将一个完整板块分裂成3块以上不同大小的板块。

（4）角隅断裂

这种破坏形式为从板角到斜向裂缝两端的距离小于1.8米的角隅断裂。通过调查统计，本段道路角隅断裂也是比较普遍的，几乎全线都有零星存在。这类破坏原因主要是接缝填料老化脱落后没有得到及时修复，导致雨水涌入到路基，从而降低了路基的承载力和不均匀沉降。同时，还有重型交通的不断作用。

2.接缝类

（1）接缝填料损坏

接缝填料损坏主要是胀缝中接缝填料出现老化，挤出缺损等情况，水和硬质材料易渗入或挤入。本段大多数胀缝中普遍存在较为严重的接缝填料损坏现象，其他接缝也存在不同程度的接缝填料损坏现象，且没有得到及时的养护。

（2）纵向接缝张开

纵向接缝张开主要原因是拉杆失效造成。本段道路的纵向接缝张开主要存在于机动车道外侧两板块之间的纵向接缝。

（3）接缝碎裂

接缝碎裂形成原因是接缝填料老化脱落后，没有得到及时养护，路面雨水渗入到路基，路基受到软化后承载力降低，在重交通的不断作用下，累计荷载超出路面结构自身所具有的支撑力，板块边缘在其薄弱处出现碎裂。

（4）错台

错台是相邻板块边缘存在一定的高差，本段道路上也较为常见，主要存在于机动车道两板块之间，机动车道与非机车道的连通道部分混凝土板块间存在轻微错台现象。

3.水泥混凝土面层表面类

（1）磨损或露骨

磨损或露骨主要是水泥混凝土板块面层已被磨损，露出碎石集料，从而导致车辆行驶时出现振动。主要是交通量增大，车轮反复作用所造成的。

（2）坑洞

这类路面破损主要是因外界作用所致，在车行道上有少量存在，坑洞较小。

4.其他类

雨水井沉陷、雨水口破坏，这类破损现象主要是由于雨水井下沉导致井盖标高低于道路标高及雨水井周边混凝土碎裂，致使车辆行驶时产生颠簸。

（三）现状路面结构强度检测

查阅旧路竣工资料，机动车道路面结构层为：24cm厚C35水泥混凝土+20cm厚5%水泥稳定碎石层+20cm厚级配碎石。路面取芯检测结果为路面结构层厚度大于设计厚度的占95.4%，芯样强度大于设计强度的占98.6%。全路段路面强度和厚度基本满足要求。

路面板脱空检测采用落锤式弯沉仪，视路况每块板选一测点，在横向接缝板边距板角30～50cm处测定弯沉，全面了解水泥混凝土路面的承载能力情况。

旧水泥混凝土路面的断板率调查和计算按照《公路养护技术规范》（JTG H10-2009）的规定进行，通过外观检查与评定，对现状的砼路面板的破碎量进行调查，全线的破板率为10%，根据《城镇道路路面设计规范》（CJJ169-2012），本项目的路面损坏状况等级为中等标准。错台调查采用错台仪量测接缝两侧板边的高程差，量测点的位置再错台严重车道右侧边缘内30cm处。

（四）交通量调查

根据交通量预测和服务水平分析，综合考虑拟建项目在泉州城市网中的地位、作用、功能和适应的远景交通量，再结合资金、施工技术等因素，该路段远景交通2033年折算为小客车的单向高峰小时交通量为1472pcu,服务水平为C级，采用双向四车道，可以满足交通量需求。

（五）环境条件

泉州地区属亚热带海洋性季风气候条件，适合沥青混凝土施工；旧路排水设施采用管道排水，现状道路部分雨水口间距较大，且部分路段的纵坡较小，因此需对现状道路进行雨水口加密处理。另外部分雨水口损坏或堵塞，旧混凝土路面板块间接缝填料损坏、凹坑和错台等部位，雨水大量渗入路基，导致路基泡水，使面板发送松动，加剧路面损坏，影响路面服务质量。

三、旧混凝土路面状况评价

通过现场调查和旧路路面检测结果，旧水泥路面整体状况良好，路面结构承载能力和路面的强度满足设计要求。车行道表面病害不符合规范要求的板块多集中在车辆较多的中间道板块、道路交叉口范围、万达广场段板块以及桥涵两端路段，旧混凝土路面通过整治后加铺沥青砼可有效地改善路面的平整度，提升服务水平。

四、旧混凝土路面加铺沥青混凝土结构设计

项目位于城市中心路段，路面加铺沥青厚度受道路周边店面室内标高、小区路口、人行道标高和排水等影响，旧混凝土路段的改造还需考虑改造过程中对交通和周边居民出行生活的影响。采用利用旧混凝土路面加铺沥青的改造方案，具有最大程度减小交通设施的影响、工期短、对居民生活的影响小等特点。

（一）旧水泥混凝土路面板块的处理

在旧砼路面上加铺沥青路面，旧水泥砼路面的处理往往是影响工程成败的关键，尤其是负荷能力较差的接缝处，板下脱空影响大，对水泥路面的各种破坏情况，应采取不同的修补方法。

具体要求如下：

1.裂缝处理

对于缝宽小于1.0cm的缝，先用清缝机清缝，再用环氧砂浆进行灌缝。清缝时，缝壁应垂直，如缝宽小于0.5cm，则扩缝宽度为0.6～1.0cm，深度2.5～3.0cm，再采用环氧砂浆进行灌缝，如缝宽大于0.5cm，则在清缝后采用环氧砂浆直接进行灌缝处理。

当缝宽大于1.0cm、小于1.5cm，若裂缝处无翻浆，且弯沉不大于20（0.01mm），说明基层未受影响，在不影响行车安全及舒适性的前提下，清除缝内的一切杂物，深度不小于5cm，然后采用环氧砂浆进行灌缝。

当缝宽大于1.5cm，采用全深补块处理，即对现状路面结构层全深度进行处理，垫层用20cm级配碎石填筑，基层采用20cmC15混凝土填筑，面层采用C35水泥混凝土修复。

处理后的混凝土板应满足弯沉（BZZ-100）不大于20（0.01mm），弯沉差（BZZ-100）不大于6（0.01mm）的技术要求。

2.板边、板角修补

板边轻度剥落的修补，应将表面清理干净，并用沥青混合料或接缝材料填充、整平，板边破损严重时，做全深度补块。板角修补按断裂面的大小切缝，清楚凿除范围，复原钢筋，对接封面涂刷沥青，然后现浇水泥砼，切接缝槽并灌入填料。

3.断板、板块破碎、沉陷及弯沉＞0.45mm处理

损坏严重的旧混凝土路面板，如破碎、断裂、沉陷以及弯沉＞0.45mm等，需挖除旧板浇注新板。清除旧板时，应以一块路面板为最小单位。凿除时应注意保护基层及周边混凝土路面，基层不良时，可采用C15混凝土浇注基层。浇注新板时，要求混凝土板强度不应小于旧混凝土板强度（C35），应选用早期强度高、后期强度稳定且收缩性小的混凝土，并按要求掺外加剂以控制凝结时间，防止过早凝结或影响沥青面层的施工时间。当传力杆或拉杆与相邻板黏结牢固时，应予以保留并尽量减少破除旧板过程中对其的扰动。当传力杆或拉杆已经松动、折断或严重扭曲时，应进行更换或恢复。

4.板块脱空处治

水泥混凝土路面的板底脱空主要是由“水—路基—路面—行车荷载”相互作用造成的。由于基层的刚度远小于混凝土面板的刚度，在行车荷载的作用下，基层产生塑性变性，同时温度及湿度的变化引起板的翘曲，这些都为水的侵入创造了条件。水的渗入和荷载的作用逐渐形成板底脱空。

对板底脱空的评定标准：现状砼板按接缝处主点弯沉≤0.2mm、差异弯沉≤0.06mm，则采取灌浆法进行处理。

5.错台处理

5mm＜错台高差≤20mm的错台，可采用铣刨处理，将较高一侧的板块边缘在50cm范围内，按斜度削平至与下沉板边缘齐平；错台高差＞20mm的严重错台，采用灌浆顶升，顶升后剩余的错台采用铣刨，铣刨后相邻板的相对高差控制在5mm内。

6.坑洞修补

遇到有坑洞的板块应对坑洞进行修补；清除洞内杂物，用水泥砂浆等材料填充，达到平整密实，并保持与原混凝土面板齐平。

7.接缝维修

接缝填缝料损坏维修，应符合下列规定：接缝中的旧填缝料和杂物，应予清除，并将缝内灰尘吹净；在胀缝修理时，应先将热沥青涂刷缝壁，再将接缝板压入缝内，对接缝板接头及接缝板与传力杆之间的间隙，必须用沥青或其他填缝料填实抹平，上部用嵌缝条的应及时嵌入嵌缝条；用加热式填缝料修补时，必须将填缝料加热至灌入温度，宜用嵌缝机填灌，填缝料应与缝壁粘结良好和填灌饱满；在常温式填缝料修补时，除无须加热外其施工方法与加热式填缝料相同；填缝料的技术要求与施工质量验收标准应符合有关施工规范的规定。

纵向接缝张开维修，应符合下列规定：当相邻车道面板横向位移，纵向接缝张口宽度在10mm以下时，宜采用聚氯乙烯胶泥、焦油类填缝料和橡胶沥青等加热施工式填缝料；当相邻车道板横向位移，纵向接缝张口宽度在10mm以上时，宜采用聚氨酯类常温施工式填缝料进行维修；当纵向接缝张口宽度在15mm以上时，采用沥青砂填缝。

接缝出现碎裂时，接缝维修应符合下列规定：破碎部位边缘应切割成规则图形，其周围切割面应垂直于面板，底面宜为平面，应清除混凝土碎块，吹净灰尘杂物，并保持干燥状态，用高模量补强材料，进行填充维修，其材料技术性能应符合相关规范要求。

8.混凝土凿除

局部维修混凝土块采用人工破碎的办法破除旧混凝土块，应用切割机具把破碎部分和保留部分切割分离，确保保留部分不受损伤。整块换版维修可采用液压镐凿除旧混凝土板，大面积换板应使用撞击式破碎机破除。

（二）反射裂缝的防治措施

由于水泥混凝土路面接缝的存在，在温度变化和交通荷载的作用下，沥青加铺层在接缝附近不可避免地产生应力集中，当温度变化和交通荷载综合作用下的结构应力超过沥青混凝土的强度时即产生裂缝。随着温度变化和交通荷载的重复作用，裂纹扩展贯通至加铺层顶面或底面，形成反射裂缝。反射裂缝的存在，不仅破坏路面结构的整体强度，而且一旦地表水沿反射裂缝向下渗透，易使面层逐渐失粘脱落，路基强度降低，严重影响路面使用寿命。

本项目采用橡胶沥青作为应力吸收层减小沥青加铺

层的反射裂缝，橡胶沥青经行车碾压后会二次熔化，可以充分填充面层混合料底部的缝隙，排除层间存水的可能，起到防止水损坏的作用；另外其具有超强的粘性，提高沥青路面与旧混凝土路面的粘结性。

（三）旧水泥混凝土路面加铺层结构设计

AC-13C和AC-20C是福建省范围内城市道路“白改黑”最为常用的面层结构，因此本路段也采用以上的2层面层结构。

根据《城镇道路路面设计规范》（CJJ169-2012），本道路破损的旧砼路面采用更换破碎板、修补开裂板块、脱空板灌浆处治后，路段代表弯沉值低于20（0.01毫米），计算了路面当量回弹模量，其值为609.4MPa。根据本项目的交通量预测数据，运用HPDS路面计算软件进行计算，采用4cm厚细粒式改性沥青混凝土AC-13C+6cm厚中粒式沥青混凝土AC-20C可以满足设计要求。

五、结论

本项目分三个标段施工，2015年初已经完成两个标段的沥青加铺改造完成，从投入两年时间的运营情况来看，路面状况良好，并未发现反射裂缝，得到业主和群众的一片好评。

在进行旧混凝土路面加铺沥青设计之前，应对旧道路修建的资料、路面损坏状况、路面结构强度检测、交通量需求和环境条件，作出正确的评价，并采取合理整治措施，这些是进行旧混凝土路面改造成功的关键；采取有效措施延缓和减少反射裂缝需重点考虑，关系到加铺沥青路面的使用寿命。

[作者单位：悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司]