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1、(c a d e m ic s 学 术 3 2 0国道 水泥混凝土路面改建设计研究 吴飞军 杭州市交通规划设计研究院 ) 摘要 ：针对我国公路采用的水泥混凝土路面和沥青路面进行对比分析 ，找出水泥混凝土路面的不足，着重研究水泥混凝 土路面的病害。提出水泥混凝土路面改建的基本原理 ，并根据 3 2 0国道水泥混凝土路面改扩建工程进行详细的设计研究。 关键字：水泥混凝土路面；改扩建 ；3 2 0国道；沥青路面 目前， 在公路建设中， 尤其是高等级道路 ， 大多都采用沥青路面。水泥混凝土路面由于交 通量剧增， 汽车超载以及轴重目益加大及设计 、 施工等方面的原因，导致路面损坏、行车舒适 性较差等情况
2、 ，影响了道路的正常使用，急需 对水泥路面进行改建。与沥青路面相比，水泥 混凝土路面的修复比较困难，周期较长。由于 道路改建需要加宽，还涉及新老路不同加铺方 案 。 1水泥混凝土路面主要不足分析 根据交通部公路司2 0 0 2 年底的统计资料， 我围水泥路面和沥青路面 2 种高级路面的建成 总里程 2 8 8 6万公里，其中水泥路面 1 6 7 5万 公里 ，占5 8 。水泥路面在高速公路上大约占 2 5 。可见，水泥混凝土路面在高速公路中的 比例任然较低。水泥路面相对于沥青路面还在 有一些不足。与沥青路面相比，水泥路面主要 有两大问题：一是水泥路面的行车舒适陛不及 沥青路面；二是水泥路面损坏
3、后，修复难度大。 1 1水泥混凝土与沥青路面对 比分析 对比表 1 和表 2 可以看出，沥青路面的造 价相对较高，道路使用年限都比较低，通车不 到几年都需反复维修，累计破坏面积大，维修 费用较高 ；水泥路面不仅造价低，而且一般使 锻 m ： 明 心路 5 4 4 7 1 0 4 4 7 0 2 8 0 2 2 0 5 5 塞坝路 6 3 0 7 1 0 3 0 7 0 2 1 0 2 3 1 3 8 联桂北街 1 5 3 6 2 2 2 0 7 2 4 4 3 1 0 9 7 1 1 1 3 信义路 2 0 3 8 6 1 O 3 8 6 0 1 2 5 5 5 2 3 1 4 百花路 6 6
4、 5 9 1 0 6 5 9 0 2 8 0 5 2 1 6 B 表 1水泥路面使用情况 道 路 名 称 花蕾东路 涌岸路 百鹤路 环 岸南路 裕 海路 道路 使 用 年限 4 5 丑 2 丑 长度 m 宽度 m 451 2 2 O 43 2 6 1 5 5 50 1 5 1 1 5 6 1 5 99 8 1 5 道路 工程 累计损损害 总面 造价 坏面积 - 率 积 m 。万 元 m 90 2 4 80 0 9 7 0 3 1 1 6 489 46 0 8 71 1 3 82 50 6 40 9 21 3 1 1 1 7 3 40 1 1 5 3 64 0 4 1 497 0 6 2 0 1
5、 42 4 2 1 O 表 2沥青路面使用情况 单位维修 费用 ( 元 ( m *年 ) ) 1 50 1 5 0 1 5 0 1 5 O 1 5 0 总维修 费用 力兀 69 5 3 16 11 3 8 6 总维修 费用 力 兀 1 7 5 1 5 7 1 6 6 9 8 25 6 用年限较长，养护成本也较低。 1 - 2行车舒适度问题 关于水泥路面行车舒适性的提高和改善，首要问题是提高动态平整度 以及延长优良平整度的使用年限。由于推广了滑模摊铺技术，我国高速公 路水泥混凝土路面 的平整度由 8 s 1 5 低于沥青路面，发展到与沥青路 面平整度规定相 同 8 s 1 2 。实际工程做到了
6、6= 0 7 1 0 ；最好 的 平整度为 8 = 0 4 5 。高平整度的水泥路面主要依靠合格的原材料、精确的 混凝土配合比、良好的机械配套生产能力与连续不间断的流畅滑模摊铺来 一 一 单 费 实现。我国水泥混凝土路面滑模摊铺技术水平已经达到了国 际先进水平，与最发达国家美国、德国同步，使我国高速 、 一级公路水泥路面建造有了可以依托的高质量现代化施工新 技术。1 5 年观测表明：滑模摊铺高速公路水泥路面达到相同 破损率时 ，比小型机具施工的水泥路面使用寿命长 67年。 关于高平整度的长期保持性问题，近年来 ，我国在高速公路 上使用了两项消除错台的技术 ：一是每条横向缩缝使用传力 杆钢筋支架
7、；二是使用滑模摊铺机的自动传力杆插入装置。 这种路面结构预计可以消除现有普通水泥混凝土路面上接缝 跳车现象。 1 3路面修 复问题 关于水泥混凝土路面修复难的问题，交通部已在西部交 通建设科技项 目计划中立项 ，目前正在开展研究工作 ，攻坚 目标是要在 l 01 2 小时内( 当晚 ) 解决断板的快速修复问题。 另外在水泥混凝土路面的养护管理中要求及时进行 2项预防 性的养护：一是随时灌缝，保证接缝密封防水；二是对脱空 面板在没有断板前进行灌浆稳板。在设计上采用沥青滑动封 闭层 ，防止半刚性基层的冲刷脱空。水泥混凝土路面的修复 难问题在使用新机械和新型材料的条件下，完全可以在一定 程度上得到解
8、决。 除了这两大问题外，水泥混凝土路面还存在用水量大、 通车时间长等问题 ，尤其在缺水的北方地区尤为突出。 2水 泥混凝 土路面改建主要原 理 采用沥青混凝土面层作为就路面的加铺层是一种有效的 改建方法。这种方法存在两个优点，水泥混凝土路面可以作 为坚实、稳定的基层，而沥青混凝土路面可以作为平整度好 、 阻尼系数高的面层。但是这种方法也存在缺陷，即为反射裂 缝。旧混凝土路面补强时常在原有路面上加铺一层沥青罩面， 当混凝土位移产生的拉应力超过沥青罩面层的抗拉强度时， 罩面层就会开裂，这种裂缝即称为反射裂缝。 2 1基本处理方法 ( 1 )A P P防水卷材 A P P 防水卷材是AP P塑生体改
9、l生沥青防水卷材的简称。 塑性体改性沥青防水卷材除适用于防水防潮外，其抗拉强度 也高 ， 延伸率大 ， 具有良好的弹塑性 ， 能适应结构基层变形强。 ( 2) 粘层 在白改黑工程中主要起粘结各面层的作用。作用是使各 面层之间、 面层与构造物粘结成一个整体。粘层主要起胶结 作用，对材料的要求也主要在粘结强度和抗剪强度方面。 ( 3) 封层 对旧混凝土板表面 的裂缝防水处理是一个很有效的办 法。封层指的是为封闭表面空隙，防止水分侵入面层或基层， | 一| 在面层或基层上铺的沥青封面。铺筑在面层表面的称为上封 层 ；铺筑在面层下面的称为下封层。 ( 4)玻纤格栅 抵抗砼板纵、横向的变形应力，直接防止
10、反射裂缝。具 有经、纬双向很高的抗拉强度和较低的延伸率，并具有耐高 温 、耐低寒、抗老化 、耐腐蚀等优良性能。 2 2应 力吸收夹层 经过钻孔压浆处理和直接原板修补处理的旧水泥混凝土 路面作为基层，为减少反射裂缝的产生和影响到加铺的面层 ， 在加铺层中采用应力吸收夹层 ，是十分必要和有效的。根据 理论分析 ，应力加筋层的存在 ，大大减弱了沥青混凝土加铺 层中的应力集中现象，对于应力吸收层来说 ， 模量越大对应 力的减弱作用就越明显。土工布作为加筋层 ， 能起到这样的 作用 ， 主要是利用土工布高抗拉强度和弹性模量高的特点。 土工布的主要作用是均匀传递荷载，并将反射裂缝应力由垂 直方向传为水平方
11、向，增强沥青混凝土的整体抗拉强度，减 少永久变形，防止和减少路面反射裂缝 ，延迟疲劳损坏，从 而延长路面使用寿命。 3加铺 方案研究 由于本 工程为改建工程，新建部分路面设计荷载采用 标准轴载 B Z Z -I O 0 ，路面基层、底基层材料根据杭州地区 材料供应情况 ，基层底基层采用水泥稳定碎石，挖方路段加 铺一层 1 5 c m级配碎石垫层，土路基顶部回弹模量选用 4 0 4 5 Mp a 。考虑到重车多、交通量大等因素， 现设计阶段上面层 建议采用S BS 改性沥青混凝土。路面设计使用年限为 1 5 年。 老路部分原路面结构为水泥混凝土路面，改建时拆除水泥混 凝土面板，加铺基层至与新建部
12、分基层顶面齐平 ，再统一铺 筑面层 。 ( 1 )填方路段新建部分路面结构方案 ： 4 c m细粒式 S B S改性沥青砼AC 一 1 3 C + 5 c m中粒式沥青砼 A C 一 1 6 C + 7 c m中粒式沥青砼 A C 2 0 C + l c m下封层 + 2 2 c m水泥稳 定碎石基层 + 2 0 c m水泥稳定碎石底基层。 ( 2)挖方路段新建部分路面结构方案： 4 c m细粒式 S B S 改性沥青砼 A C 一 1 3 C+ 5 c m中粒式沥青砼 AC 一 1 6 C + 7 c m中粒式沥青砼A C 2 0 C + l c m下封层+ 2 2 c m水泥稳 定碎石基层+ 2 0 c m水泥稳定碎石底基层+ 1 5 c m级配碎石垫层。 ( 3 ) 老路部分路面结构方案： 4 c m细粒式 S BS 改生沥青砼AC 一 1 3 C+ 5 c m中粒式沥青砼 A C 一 1 6 C + 7 c m中粒式沥青砼A C 一 2 0 C + l c m下封层+ 2 2 c m水泥稳 定碎石基层 +老路结构。当改建纵断面比老路高 4 0 c r n以上， 对现状水泥砼面板进行破碎、 压实， 再加铺；当小于4 0 c m时， 破除水泥板后再加铺。1 盥_遘嗣J嚣拶龄蹬 瓣
