孔祥辉
摘要:为了避免常 见病害带来的路面使用性能下降问题和行车安全重大隐患，笔者从力学性能的角度，介绍了高速 公路水泥混凝土路面加铺层设计的关键技术，对比分析了ARE设计方法、AI 设计方法、AASHTO设计方法3种加铺 层设计方法，选取并采用AASHTO设计方法对原有水泥混凝土路面实施了加铺沥青混凝土的改造设计，指出在加铺 沥青层前，应先对旧水泥混凝土路面的表面病害进行处理，还应注意接縫处理以减少和防止原有水泥混凝土路面的反 射裂缝。指出该改造设计的应用效果良好，说明AASHTO设计方法具有良好的推广应用价值。
关键词:高速公路;水泥混凝土路面;路面病害;加铺层;AASHTO设计方法
引言
水泥混凝土路面主要以水泥混凝土为,其优点 是稳定性好、强度高、耐久性好,但随着使用年限的. 增加,水泥混凝土路面出现不同程度的破坏，在较大 温差和车辆超载等作用下,高速水泥混凝土路面经 出现板底脱空、板角断裂、坑洞、错台等病害,导致混 凝土路面的使用性能和行车安全出现较大的隐患， 为此需要对混凝土路面进改建。目前,主要是通过 挖除重铺、白加白、白加黑这几种方法,其中 “ 白加黑”具有建筑垃圾少、周围环境的影响小、易于养护维修等优点,进而得到广泛的应用。 国内外学者高速公路水泥混凝土路面加铺层设 计与应用研究进行了很多研究,“白加黑”的结构设 计方法一般是试验和实际调查未基础,结合当地的 具体条件确定参数,提出经验公式。Windmill等 通过试验和野外观测,建立水泥路面进行沥青加铺 的结构力学预测模型;Gulden通过研究提出不采 取防裂措施的情况下, 加铺层的厚度要大于等于10 cm ; Majidzadeh, Abdulshafi等提出计算 水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的新模型; 高速公路水泥混凝土路面由于应用较多，在不 同的地区出现的问题各不一样,所以针对不同的路 面问题进行加固处理一直是国内外研究热点,目前 对我国对沥青加铺层设计没有较为规范的方法,本 文针对实际施工中的压浆技术的配合比及施工细节 进行深人分析，确定压浆原材料的最佳配合比,采用 有限元法建立数值模型，研究沥青加铺层厚度对高 速公路水泥混凝土路面加铺层路面的力学行为。
1水泥混凝土路面存在的问题
与沥青路面相比，对于水泥混凝土 路面，要注意以下几个方面的问题，一方面由于伸缩缝及施工缝刚性较大，行 车舒适性较差;另一方面是在使用一段 时间后，水泥混凝土路面出现的病害修 复难度较大。在平整度相同的基础上， 因为水泥混凝土路面具有较大的刚性， 且路面减振能力差使行车舒适性与沥青 路面相差甚远，另外行驶的车辆还会存 在较大的噪音，施工单位很少开发和研 究低噪音水泥路面。在路基、地基变形或不均匀沉降条件时，水泥路面很容易 出现脱空现象，所产生的附加应力，导致容易出现断裂破坏。
2加铺层的设计方法
加铺层的设计主要有ARE设计方法 和Al设计方法、AASHTO设计法，其中 ARE设计方法主要是在温度及车辆荷载的 应力作用下，原水泥混凝土板接缝处会产 生水平及垂直相对移位，进而造成沥青加. 铺层产生极大剪应力和拉应力，以至发生 反射裂缝。设计控制指标是路面板移动导 致的拉应变和接缝处移位导致的剪应变。 此方法应用简单，但对沥青加铺层应力分 布情况难以准确分析，无法确定裂缝及接 缝处应力对罩面层反射裂缝的影响程度。 而Al法为经验性方法，认为破坏沥青层的 原因是超荷载导致接缝处出现竖向弯沉。设计参数应考虑水泥混凝土接缝宽度、板 长及层间处置方法。处置层间过程中可 以设置应力吸收薄膜层、土工织物、排 水下封层及破碎、稳定处理旧水泥混凝土 板。此方法主要是控制弯沉差，尽管能够 对减薄罩面层厚度影响进行充分考虑，但却未能给出其定量关系。为此，可以采用 AASHTO设计法进行加铺层设计。
该方法 通过等效结构数来明确沥青加铺层厚度，如计算沥青加铺层厚度、选择防反措施及 处理原水泥混凝土板及可行性分析等。此 经验设计方法主要依据新建水泥混凝土路 面的设计方程，对原路面寿命、使用性能 影响因素等进行了全面分析，并引入可靠 性概念，使设计操作简单，概念明确，应 用相对广泛。
3设计应用策略
3.1对旧水泥混凝土路而进行病害处理
损坏较大路面进行处理的时候，要根 据实际情况，对损坏较深且宽的路面要至 少凿去10cm深度的路面，进行深度清理 后重新浇筑水泥混凝土;而对于损坏较浅 且窄的路面要凿去5cm深度的路面后，采 用沥青混凝土填平后压实的处理方法。 减小邻近板块的位移。对有脱空和位 移的邻近板块，要在旧混凝土板块下面灌 浆固定住旧板块。首先，要使用凿岩机对 这些板块钻孔，其中，脱空板块在脱空部 位钻孔，位移板块在板中加.上四角钻五个 孔，孔径为5cm，孔深以钻头触及基底下 的土层为止，然后从孔中灌入水泥砂浆。 这里要注意必须从板中间的孔进行灌浆, 并且同时观察四角的孔随时进行堵塞处 理，保证板块的稳定性。
3.2原材料的控制
对所有要使用的原材料都要进行取样 检测，符合标准合格的物料才可以进行使用， 不可仅仅根据供应商的检测报告确定材料质 量。对沥青、粗细集料和抗剥落剂等要符合 施工设计和要求;对沥青的存放，不同规格 的沥青必须按照品种和强度的不同分门别类 进行存放，对存放区的物料之间要保留一定 的间距。在储运和使用的时候对道路石油沥 青都必须做好防水措施;另外，物料存放场 地要选择硬化场地，且要对物料进行防污染 设置，采取措施并做好排水系统。物料 存放区要制定类别规划图，有防雨棚等配置 来确保物料的干燥。
3.3反射裂缝控制措施
在旧水泥混凝土路面施工中，预防 和延缓反射裂缝的产生是加铺沥青混凝土 面层设计的关键所在。荷载作用是造成反 射裂缝的主要原因，所以可以通过接缝处 板边弯沉量和弯沉差的降低来预防反射裂 缝，通过加铺层弯拉强度和剪切强度的增 加来延缓反射裂缝。一般工程中通过玻纤 格栅对路面反射裂缝起到预防作用，在措 接格栅时，要确保搭接宽度在15cm以上， 纵向搭接宽度必须大于20cm，同时需要 按照沥青混合料的摊铺方向对纵向搭接进 行适当调整。施工过程中，首先要将粘层 油撒布在路面，然后直接进行玻纤格栅的 摊铺，在完成摊铺后及时用压路机进行碾 压施工。
3.4沥青混合料拌合的控制
沥青混合料在拌合前，检查拌合机 械设备及相关配套设施并进行调试，确 保设备的动态仪表是在正常工作状态; 沥青混合料拌合程度，是沥青混合料全 部拌合均匀，且所有矿物材料颗粒都已 裹入沥青混合料中。拌合的时候，要根 据物料标准的配比进行计量拌合，把误 差控制在标准范围以内，已经拌合好的 沥青混合料的存放时间不可以超过24 小时，要随拌随用。 总之，随着大量旧路的年限和路况 的不堪重负，旧水泥混凝土路面加铺沥青面层是路面修复的首选。其技术施工 要严格按照施工要点进行质量控制，确 保施工质量符合验收设计标准要求。
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