发布时间：2023-03-23 15:15:56
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【关键词】：公路工程；路面改造；施工技术
中图分类号：X734文献标识码： A 文章编号：
引言
随着我国的经济的快速发展，许多基础设施已经不能满足现代化建设的需求，加强基础设施的建设势在必行。特别是在公路工程方面，公路的荷载量与日俱增，对原路面结构的损坏也越来越重，加上水泥路面容易产生较多的纵横缝，效果差、水分容易渗入。导致许多旧公路已经不能够满足需求，例如很多低等级的公路满足不了交通量需求，有的承受不了超载的需求而产生很多问题，这些问题不仅仅对我们的正常行驶产生影响，也会对我们的人身财产安全造成潜在威胁。因此，探究公路路面改造工程及施工技术具有非常重要的实践意义。
一、旧路面状况调查与评价
路面状况调查与评价主要内容包括原路面的历史资料、路面破损状况、路面结构强度、经济性等四项内容。
1、路面历史资料调查与评价
路面历史信息是确定路面破损的原因分析的重要依据，如果确定路面破损原因的可靠度越高，那么就更容易评价和选择合适的维修方法。调查内容包括旧沥青路面的设计资料、竣工资料、维修与养护资料、施工资料、交通量等五类资料。
2、路面破损状况调查与评价
路面破坏状况主要是对旧路面进行详细的外观检查，以评定给定区域的表面平整度、裂缝和缺陷。调查主要内容有：表面缺陷、养护活动、裂缝、变形等四类破损。根据路面等级或实际情况，可选用先进快速的仪器进行调查或采用人工进行调查。
3、路面结构强度调查与评价
路面强度、结构强度、荷载能力或结构能力的评估可以通过评价路面材料、路基和厚度，或直接通过现场来估计。旧沥青路面结构能力的观测可通过破坏性或非破坏性方法来确定。破坏性方法有试钻、试掘或取芯；非破坏性方法评价现有结构能力，通常是通过确定在外加荷载作用下路面的反应或弯沉进行的。
4、路面维修经济性评价
对可能采用的不同路面维修方法进行经济对比分析评价，分析各种方法路面设计使用年限内的平均成本，包括路面维修成本、养护成本、路面残值等。对于收费公路，还应分析不同维修方法可能带来的施工期间的车辆通行费的损失。
二、公路路面改造工程设计
1、对公路的类型进行正确的判断是公路路面改造的前提，改造前应对路面上行驶的车辆进行充分调查，并将其作为改造中施工工艺的选择依据，确保改造后的路面能够满通的要求。公路可以分为多种，每一种公路的改造、施工要求都有较大的不同。例如国家公路一般为高速公路，因此其路面的承载能力就要比其他等级公路高，这样才能满足一些重载型货车的交通需求。
2、记录好路面的使用情况，这可以帮助我们对路面损坏情况有所了解，从而为编制概预算的提供依据，这对公路改造工程的成本控制表现的非常重要。通过以上调查，我们可以为公路的改造找到可遵循的依据。
3、路面平面和路面纵段面设计也是十分的重要，需要考虑的问题也非常多，比如在公路平面设计中，要结合原有的工程基础，重视平面线形的均衡性，这一过程中还要充分考虑原路的极限指标。
4、公路路面可采用的大修措施主要有三种：加铺沥青混凝土路面、加铺新水泥混凝土面层和翻修。第一，加铺沥青混凝土面层在旧水泥混凝造中应用较为普遍，它的优点是施工方便，对交通影响小，工程造价较低，能有效改善旧路面的行车性能，但是容易产生折射裂缝；第二，在一些路面破损不是很严重的地方，用沥青混凝土面层不经济，也影响路面的美观，这种情形可以考虑柔性聚合物水泥砂浆罩面；第三，清除旧水泥混凝土面板，重做底基层、基层后铺筑沥青混凝土面层过程中要进行旧路面的破碎稳固。
5、公路路面改造工程材料的选择。混凝土在公路路面改造工程中应用非常多，无论是它的强度还是其耐久度，或者其性价比都比较高。当然，混凝土在公路改造工程中也存在一些问题，特别是在车辆过多过重的时候，一旦超出混凝土的承重极限，混凝土就会产生裂缝。所以，我们经常在混凝土中加入外加剂来提高混凝土的强度上，从而减少混凝土裂缝的产生，工程实践表明，这种方式十分有效。
1、打裂压稳技术
该技术是采用破碎机将旧水泥混凝土路面每隔一段距离进行横向打裂，使混凝土路面产生紧密的微裂纹，但不破坏原路面基层的板体性，打裂后的路面需经过压稳，然后再加铺一定厚度的沥青混凝土。
2、碎石化技术
碎石化技术的目的是将水泥混凝土面板破碎成为较为均匀的颗粒，这种技术是将水泥混凝土破碎成为高强粒料基层，可以有效地避免沥青混凝土加铺层反射裂缝的产生。
3、破碎压稳技术
破碎压稳技术主要用于钢筋混凝土路面，此种技术关键在于破坏钢筋和混凝土之间的联结，从而尽可能的减小裂缝和工作缝间的差异性位移。由于要破坏钢筋和混凝土之间的联结，破碎压稳要有很高的破碎力。
4、冲击压实技术
冲击压实技术是将旧公路水泥混凝土路面破碎、夯实稳固后作为新加铺路面的底基层，然后加铺沥青混凝土或者水泥混凝土结构层。该技术主要是利用其作用深度以及冲击能量大的特点，把旧水泥混凝土板打裂的同时将破裂后的板块稳固到土基或旧基层上。
四、共振碎石施工技术的运用
1、主要施工工艺：第一、压稳，共振破碎施工是使旧市政水泥混凝土路面被共振破裂，而不是粉碎。因此，将表面压平、压稳即可，不可能也不必达到一般意义上的压实。在工程中使用钢轮振动压路机进行合理地碾压，将表面细小碎粒压入裂缝。进一步提高破碎混凝土的模量，然后用水灌车在表面适量洒水，然后再进行振动碾压；第二，共振破碎技术要在干燥的环境下进行，使破碎过程中产生的细小颗粒可以和粗颗粒形成整体，提高整体强度。另外，干燥的环境可避免土基变软以及沥青混凝土面层产生水损害；第三，竖井、隔离带边缘以及交叉口的影响。道路由于遍布各种公用设施，施工环境比公路更为复杂。对于井盖等构造物应提前在标记的外侧边缘一定范围内提升共振破碎头以越过井盖。在该范围外落下破碎头再继续进行破碎，以保证不影响竖井质量。在道路以软质绿化带、硬质隔离带而分幅的板块两侧边缘。由于破碎设备车轮的影响破碎头无法打到这些部位，可采用相应的高压冲击锤式破碎设备进行破碎。第四，凹处回填，旧路面碎石化完毕后不应试图平整路面以提高平整度，这样会破坏碎石化以后的效果。在压实前如果发现有5cm以上的凹处应该采取一定方式进行回填，并保证其压实后与周围碎石化路面表面平整一致。在此需要确认凹处是否是由于土基不稳定造成的，如果土基过于软弱，则该区域需要按照软弱地基的处理方法进行适当合理的处理；第五，碎后的压实的主要作用是将扁平颗粒进一步压碎，并且稳固下层块料，为沥青面层提供平整的表面。为了防止压实过度应避免在潮湿的条件下进行压实操作，特别是在一些稳定性比较差的位置。
2、面层加铺沥青混凝土方案
在施工中，我们通常使用原有的路面作为基层，其中，路面的结构是指其上面的调平层、下层面以及上层面。我们在旧路面的改造过程中要注意根据路面标高差的不同选择不同的路面机构。对于沥青性能改善主要的方法是使用含有碎石比较多的密实性沥青混合料级配，并使用水泥代替矿粉。
沥青混凝土加铺层就是设计的沥青加铺层厚度，这层厚度由防反射裂缝以及行车荷载两个因素控制。在施工过程中，要确保加铺的厚度指的是加铺层的最小厚度，这一过程技术性要求较高，特别是对减少反射裂缝要求。需要注意的是，由于我国目前尚没有关于这方面的相关规范，所以我们可以依照国外的方法对其进行计算。水泥混凝土面板具有较高强度，将其作为基层，强度一般情况下没有问题，主要是为了防止产生反射裂缝。防止反射裂缝的措施大致主要分为：设置中间夹层、增设补强层以及改善沥青罩面性能。
公路水泥混凝土路面碎石化后会产生许多贯穿板厚的裂缝，这些裂缝为以后水分的通过提供了通道，虽然有表面撤布透层油的预防措施，但是还是不能完全避免水分在碎石化层下的聚集，因此采用密级配沥青混凝土以防止水分从路表进入。
当公路基层处于比较不稳定的情况时，需要慎重采用碎石化工艺，对于存在局部基层不稳定的情况，需要通过有效地处治来提高基层的稳定性，然后进行碎石化施工。对于颗粒粒径偏大的情况，主要出发点是从结构组合角度提出合理结构层类型以进一步降低反射裂缝出现的可能。粒径偏小时，则需要提出能抵抗沥青层底疲劳开裂的结构层类型和组合模式。
从工艺总体上看，这一工序要占用相对较多的时间，但是这种时间耗费是必需的。通过对基层不稳定部位的处治，可以消除未来加铺结构的安全隐患，为加铺结构的长期使用提供保证。
结语
我国目前仍以公路为最主要的交通运输方式，因此公路的质量尤为重要。我国有些公路由于以前在设计方面的不合理性，或者是由于建设年代久远，使用年份太久，或者是建造时质量标准没达到等而导致路面状况不佳。公路路面的改造工作会越来越多，由于在改造过程中存在很多不利因素的影响，导致了我们在改造过程中会出现很多的问题，面对这些问题我们应多思考、多学习，并且善于总结，对旧路改造的过程中要讲求科学、不断地总结经验和教训、运用新技术、新材料和新手段，争取为人们创造一个更好的生活环境。只有这样才能够确保公路适应新时代的需求，进而为我国的快速发展起到积极地促进作用。
参考文献
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关键词：水泥-泡沫沥青半柔性混合料；应力吸收层；反射裂缝；旧水泥混凝土加铺
1 引言
近年来，我国许多地区都将面临旧水泥混凝土路面改造成沥青路面的任务，即“白改黑”，部分水泥路面进行“白改黑”过程中，常常遇到在穿镇路段无法进行碎石化施工，否则会对公路附近房屋等构造物产生影响；同时有些水泥路面损坏较少，仍有很高的强度，将其拆除或碎石化会造成一定的浪费。因此，在旧水泥混凝土面层上加铺沥青混凝土层是改善路面使用性能和提高承载能力的一项行之有效的措施。但在水泥混凝土路面与沥青面层之间应增设半柔性基层，以减少反射裂缝。较厚的半柔性基层，一方面可以减少旧路面结构的温度变化，降低接缝处沥青加铺层的温度拉（弯拉）应力；另一方面可以增加路面结构的弯曲刚度，降低接缝处的弯沉及弯沉差，减少加铺层的剪切应力。
1技术原理
本文在常用泡沫沥青冷再生技术的基础上，研发了水泥-泡沫沥青新型半柔性材料，是通过增加骨料、细料以及水泥的含量，使得骨料形成一定骨架结构，使其可以具有较好的抗剪性能与抗压性能，同时使增加的水泥及细料与沥青可以形成更多的胶浆，来填充骨架结构形成的空隙，使其可以具有较好的密实性与水稳性能，通过与两种常用泡沫沥青混合料来进行对比试验，发现其具有良好的密实性和水稳性能，较好的抗拉性能，较高的抗压强度以及较高的抗剪强度，并对材料的设计方法进行了研究。最后，在系统全面对旧水泥混凝土路面现有状况调查与评价的基础上，采用三维有限元力学分析模型，分析水泥混凝土路面加铺沥青面层结构的影响因素，得出加铺设计范围值，再依托湖州市国道318南浔段旧水泥混凝土路面改造铺筑试验路，对其试验路施工进行质量控制与检测，发现其可有效防止雨水下渗，提高路面水稳性能，同时能获得较高承载性与较高韧性，有效吸收应力，可较好地缓解反射裂缝的出现，取得了成功应用，最终形成了旧水泥路面加铺水泥-泡沫沥青半柔性应力吸收层技术。
2 工程应用
2.1工程概况
本文依托国道318南浔段（桩号K127+675至K127+795的右幅两车道和左幅两车道）旧水泥混凝土路面加铺沥青面层改造工程，于2011年10月铺筑水泥-泡沫沥青半柔性材料作为应力吸收层的试验路。
318国南浔段位于浙江省湖州市南浔区，设计标准为一级公路，双向六车道，设计速度80公里/h，路基全宽32m。其中，原水泥路面结构为：30cm水泥混凝土面层+30cm粉煤灰三渣基层+15cm砾石垫层。
2.2材料设计
2.2.1混合料
2.2.1.1 级配
本文在常用泡沫沥青冷再生技术的基础上，对水泥-泡沫沥青半柔性混合料物理力学性能和混合料设计进行了试验研究，并得出水泥-泡沫沥青半柔性混合料级配范围，如表1所示。
由图1可见，试验路段1～4的压实度检测结果表明，其压实度均能满足大于等于98%的要求，这是由于混合料中水泥-泡沫沥青形成的胶浆，可以更好发挥胶结料的作用，较好填充骨料间的空隙，形成较的地密实结构，进而使得半柔性材料应力吸收层具有了较好的压实度，获得了良好的密实性。其中，相比同一车道的试验路段，添加了2.2%水泥的路段2和3的压实效果更好，压实度分别达到了99.1%和99.5%。
2.4.2 25℃劈裂强度
对半柔性应力吸收层混合料进行25℃劈裂强度检测，试验结果见图2。
由图2可见，试验路段1～4的25℃劈裂强度检测结果均满足了强度要求，这是由于半柔性混合料中适当增加的细料与水泥，能与沥青形成更多的沥青胶浆，可较好粘结互相嵌挤骨料的缘故，进而半柔性材料可以具有较好的抗拉性能，提高了路面的抗拉性能，达到了缓解反射裂缝的目的。
2.4.3 25℃干湿劈裂强度比
对半柔性应力吸收层混合料进行25℃干湿劈裂强度比检测，结果见图3所示。
由图3可见，试验路段1～4的25℃干湿劈裂强度比检测结果均满足了要求，这是由于半柔性混合料，其适当增加的细料和水泥，已经较好填充骨料空隙的缘故，进而使其能够获得的较好的水稳性能，进而半柔性应力吸收层具有了较好的水稳性能，可有效防止雨水下渗，提高了整个加铺路面的水稳性能。同时，相比同一车道的试验路段，添加了2.2%水泥的路段2和3的25℃干湿劈裂强度比检测结果更好，分别达到了89%和87%，这说明适当增加的水泥用量可以更好增强材料的水稳定性。
2.4.4 马歇尔稳定度
对半柔性应力吸收层混合料进行马歇尔稳定度检测，结果见图4所示。
由图4可见，试验路段1～4的马歇尔稳定度检测结果均满足要求，但相比于低水泥用量下的半柔性材料，掺加2.2%水泥用量的半柔性材料的路段2和3的检测结果相对较高，这是由于其适当增加的水泥，使其活性得到充分体现，起到了明显的胶结料作用的缘故，进而在与沥青的交互作用下，混合料的刚度得到明显提升，进而会提升了半柔性混合料的高温稳定性能，在掺加2.2%水泥用量下，其可以具有较好的高温稳定性能，因此，适当增加水泥用量，可以使其应力吸收层具有较好高温稳定性能。
2.4.5 20℃无侧限抗压模量
试验路采用顶面法对半柔性应力吸收层混合料进行20℃无侧限抗压模量检测，结果见图5所示。
由图5可见，试验路段1～4的20℃无侧限抗压模量检测结果，均在900～1300MPa之间，达到了半柔性材料的性能要求。这说明半柔性混合料可以具有较好的韧性特点，这是由于半柔性混合料，由于其有相对较多的沥青和水泥，使其刚性和柔性得到了充分体现，起到了明显的胶结料作用的缘故，进而在水泥与沥青的交互作用下，使其混合料具有了半柔性材料的特性。同时，相比低水泥用量，但当水泥含量进一步增加，其模量值可能超过半刚性基层材料，最终使其半柔性的特征丧失，因此，应合理控制水泥的用量，以使得这种半柔性混合料能够获得理想的刚性和韧性，从而到达了缓解路面反射裂缝的目的。
2.4.6 冻融劈裂强度比
对半柔性应力吸收层混合料进行冻融劈裂强度比检测，结果见图6所示。
由图6可见，试验路段1～4的冻融劈裂强度比检测结果均在70%之上，满足设计要求。这说明半柔性混合料可以具有较好的低温稳定性能。但相比掺加了1.8%水泥同一路段的半柔性材料，掺加了2.2%水泥的路段2和3的冻融劈裂强度比检测结果较低，这是说明在随着水泥用量下增加同时，其低温稳定性能会下降响，因此，在适当增加水泥用量，在使得这种半柔性混合料能够获得理想的刚性和韧性的同时，也应该合理控制水泥的用量，以提高路面的低温稳定性能，增加路面防反射裂缝的能力。
2.4.7 弯沉
为了评价试验路各路段的承载能力，在半柔性应力吸收层施工完毕后7天对试验路段半柔性应力吸收层顶面进行了弯沉检测。选用5.4m贝克曼梁式弯沉仪测定，由汽车后轮轴载l00KN的标准轴载进行量测，根据事先标记，将汽车后轮接地点中心靠近相邻两块板横缝边缘，且沿前进方向左后轮靠近板的纵向缝附近，贝克曼梁的测头端置于两轮间靠近横缝的边缘。沿着行车方向，左后轮所测为板角弯沉，右后轮所测为板边弯沉，结果见图7所示。
由图7可见，试验路段1～4的弯沉检测结果，最大值为0.28mm，最小值为0.08mm。这是由于半柔性混合料，通过增加适当的骨料，能够形成一定骨架结构，具有较高的承载强度。
3结论
本文阐述了旧水泥路面加铺水泥-泡沫沥青半柔性应力吸收层的技术原理，并结合工程应用，介绍了结构设计方案、材料设计方法以及施工技术中的质量检测结果。从试验路的检测结果来看，旧水泥路面加铺半柔性应力吸收层的技术，到达了较为满意的效果，具有广阔的推广应用价值。
参考文献：
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