水泥砼路面改造加铺沥青层施工工法

'水泥砼路面改造加铺沥青层施工工法（广西路桥建设有限公司）1.前言桂林至南宁高速公路是广西桂海高速公路的重要路段，为水泥砼路面结构，通车多年来，其路面层逐渐出现啃边、断板、沉陷等病害。为改善行车条件，管养单位启动了高速公路大修改造工程。其中，来宾段和雒容段由广西路桥建设有限公司承建，采用了在旧水泥路面上加铺沥青层的方案。该方案采用了对病害水泥砼面板及板缝进行处治，然后在旧路面上加铺沥青层的工艺，有效利用了旧水泥砼路面，大修造价较低，施工方便，是提升改造路段行车舒适性和承载能力的一项有效措施。但由于旧水泥砼路面存在着纵横缝及病害裂缝，若未完全处理就进行罩面施工，当车辆通过时，旧路面原裂缝位置相邻板块间将由于弯沉变化产生竖向位移而出现剪应力，若应力超过罩面层的抗弯拉极限，将引起其底部应力集中部位的开裂，裂缝由下至上缓慢扩展，最终在罩面层上出现反射裂缝；另外，由于路面暴露于大气中，反射裂缝受雨水侵蚀和温度应力差的双重影响，将会进一步扩展，使沥青面层出现反射裂缝，最终导致沥青层出现早期水损坏病害，影响了大修工程质量。为保证水泥砼路面高速公路大修改造工程的施工质量，防止沥青层出现早期裂缝而加速大修路面损坏，降低路面大修改造完工后的维护费用，我公司组建了水泥砼路面大修改造反射裂缝防治技术攻关小组，对如何减少和预防沥青罩面改造工程反射裂缝的出现进行技术攻关，并取得一定的研究成果。相关配套技术成功应用在柳南高速公路加铺沥青砼改造工程№.1合同段、桂柳高速公路路面大修工程B标及南友高速公路沥青路面裂缝病害处治等工程项目。项目竣工通车至今，还未发现有反射裂缝出现，道路运营状况良好。为进一步推广该工艺，经总结形成此工法。 2.工法特点2.1通过对水泥砼面板进行病害处治，可避免沥青层受下卧层病害的直接影响而产生早期结构裂缝病害。2.2通过在沥青缓冲层上铺设长毛土工布，并在水泥砼路面纵缝、横缝的对应合理范围内加铺经编复合增强防裂布、聚酯玻纤布，可有效减缓沥青罩路面层反射裂缝的产生和发育扩展。2.3本工法直接利用旧水泥砼路面作为沥青罩面层的下卧层，不需破碎水泥砼面板，不需加铺水泥稳定基层，大大节约了资源，降低了大修改造工程造价，且施工方便，可大幅缩短高速公路的交通管制周期，经济效益、环保优势及社会效益明显。2.4本工法在多个加铺工程中成功应用，裂缝防治效果良好，显著降低此类工程的后期维护费用。为旧水泥砼路面加铺沥青层的改造方案在广西的全面推广奠定了成功的实践基础，也为其他加铺改造工程提供了极有价值的参考依据。3.适用范围本工法适用于存在啃边、脱空、断板、错台、下沉等病害严重，需大修的旧水泥砼路面加铺改造工程、以沥青砼为面层的其他新建桥面铺装工程以及沥青路面裂缝病害处治工程也可借鉴使用。4.工艺原理通过对旧水泥砼路面进行板底灌浆、更换旧水泥砼路面破碎板、增设抗裂补强钢筋、更换填缝料、等处治措施，减少其作为新道路下卧结构层时的应力集中状况；在铺筑沥青罩面层前加铺砂粒式沥青砼缓冲层、加铺土工布、经编复合增强防裂布和聚酯玻纤布，提高新道路面层的抗变形能力；采用多种处治措施综合防治反射裂缝的形成与扩展，有效增强旧水泥砼路面沥青罩面改造完成后路面实体抵抗反射裂缝的能力。 5.路面改造结构断面图图5沥青混凝土改造加铺路面结构典型断面图1、木质素纤维SMA-13改性沥青砼表面层；2、AC-25(KH-25)改性沥青砼中面层；3、长毛土工布+热沥青粘层；4、改性沥青砂粒式缓冲层；5、乳化沥青粘层；6、旧水泥砼面层6.工艺流程图旧水混凝土路面处治铺筑改性沥青砂粒式缓冲层加铺防裂布等土工材料铺筑改性沥青中面层铺筑木质素纤维改性沥青面层图6旧水泥砼路面改造加铺沥青层反射裂缝防治工艺流程图7.操作要点7.1水泥砼路面板处治对于弯沉测定值大于14的旧路面板，应进行板底灌浆施工。施工前按照规范要求逐段逐板进行旧水泥砼路面状况调查记录，如一块板内出现两条及两条以上平面贯穿全深度裂缝或一条裂缝断板的，应进行换板。对于水泥砼板面轻微裂缝，可采用环氧树酯砂浆填缝封水处理即可。通过对水泥砼路面板的处治，维持路面板正常使用状态、保障罩面层使用寿命的作用。7.2AC-5改性沥青砂粒式调平缓冲层铺筑 由于旧水泥砼路面已通车多年，其地基沉降基本结束，旧路面板间由于地基不均匀沉降而出现的板间高差普遍存在，即便通过灌浆等措施修复，其平整度仍然较差，若直接在其上铺筑沥青罩面层，将会对罩面的行车舒适性和使用寿命有较大影响，因此，需设置AC-5改性沥青砂粒式缓冲层作为沥青罩面层与旧水泥砼路面层之间的过渡结构层。缓冲层平均厚度约2~3cm，能起到隔水阻水、调平旧水泥砼路面板板间高差、降低应力集中现象出现的概率的作用。7.2.1AC-5改性沥青砂粒式缓冲层施工在进行缓冲层施工前，应对其下承层质量进行检测。待检验合格并清扫干净，按要求喷洒乳化沥青粘层并完全破乳后，方可进行摊铺作业。缓冲层的配合比应根据试验确定。标准配合比的矿料合成级配中，至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近优选的工程设计级配范围的中值，并避免在0.3~0.6mm处出现“驼峰”。对确定的标准配合比，需进行车辙试验和水稳定性检验，并验证得出最终施工配合比用以指导施工。拌合AC-5沥青调平层混合料时，沥青加热温度为155℃~165℃，石料加热温度170℃~190℃，混合料出厂温度155℃~165℃，并采取措施确保运到施工现场的混合料温度不低于145℃。摊铺施工开始前，应对摊铺机的熨平板进行预热，确保其施工时的温度不低于100℃。摊铺施工采用两台安装有非接触式平衡梁的滑模摊铺机按测设好的基准线成梯队进行。摊铺机运行时应缓慢、均匀、连续不断，其行进速度控制在2~4m/min，不得随意变换速度或中途停顿，更不许随意调整摊铺厚度，以提高平整度。若混合料出现明显的离析、波浪、裂缝、拖痕时，应分析原因，采取措施予以消除。机械摊铺的混合料，不宜采用人工反复修整，尽量减少人在摊铺好的混合料上行走。不得已要由人工进行混合料的局部找补或更换时，需仔细进行，特别严重的缺陷应整层铲除。缓冲层采用双钢轮压路机静压至密实。AC-5沥青混合料的初压温度不得低于110℃，复压不得低于100℃，终压温度不得低于70℃。摊铺层碾压完毕，完全自然冷却，且其表面温度低于50℃后，方可进行其他后续工序的施工。7.3加铺防裂土工材料7.3.1加铺经编复合增强防裂布或聚酯玻纤布经编复合增强防裂布是一种特殊的土工布，其 采用经编定向结构，织物中的经纬向纱线相互间无弯曲状态，交叉点用高强纤维长丝捆绑，结合牢固，具有抗拉强度高，延伸力小，抗撕力强度大，纵横强度差异小，耐紫外线老化、耐磨损、耐腐蚀、质轻、嵌锁力强的优点，常用于行车道与硬路肩结合部，以防止出现不均匀沉降变形引发的纵向裂缝。聚酯玻纤布是聚酯纤维和玻璃纤维的复合物，这种独特的组成使它具有聚酯纤维的韧性和玻璃纤维的强度。聚酯玻纤布则可在裂缝产生早期就阻止裂缝的进一步发育。一般在水泥砼面板错台较严重和胀缝处的沥青砂缓冲层上铺设。聚酯玻纤布铺设时边缘要距裂缝中心0.75米以上。1.施工工序均匀喷洒沥青粘层油→铺设经编复合增强防裂布或聚酯玻纤布→滚筒碾压。2.施工要求及注意事项1）工人进入施工时应带防护手套，以免纤维刺入皮肤。2）沥青喷洒应均匀，沥青加热至160℃～170℃左右。3）防裂布的摊铺紧接着沥青喷洒后进行。4）防裂布摊铺后，在沥青粘层油未冷却至常温下，应避免车辆和行人进入。5）上层沥青混合料的摊铺最好隔天进行。运输车辆不得在防裂布上急刹车或转弯。7.3.2加铺单面烧毛土工布单面烧毛土工布具有耐高温的特性，在铺筑沥青罩面层时不会熔化于沥青中或老化变质；能够承受压路机碾压；能有效减少地表水通过旧水泥砼板接缝渗入土基，同时也能减少地下水通过旧水泥砼板接缝进入加铺层浸湿加铺层结构材料，可延缓沥青面层出现剥落和松散，延长加铺层结构的使用寿命；而且利用其抗变形能力，对消散水平应变、传递竖向荷载有一定作用，有效延缓反射裂缝的产生。1.在改性沥青砂粒式缓冲层标高及平整度等技术指标检测均合格后，方能进行铺设土工布施工；2.在进行土工布铺筑施工前，将改性沥青砂粒式缓冲层清扫干净；3.均匀洒布热沥青。沥青采用AH-70重交通道路沥青，事先加热至155℃～l65℃，用量为1.2～1.4kg/㎡，喷洒沥青的横向范围要比土工布宽5～10cm；4.用土工布摊铺机具铺设土工布。土工布采用全幅满铺，单幅横向分三小幅施工，施工不得有空缺，不得有无粘结的土工布搭接，土工布摊铺搭接处（ 10cm宽）要用人工洒布沥青粘贴好。土工布摊铺好后要及时施工上一层（中面层）沥青结构层，以免雨水淋湿已铺好的土工布。雨天来不及施工的要有防淋措施（用彩条布覆盖）7.4铺筑沥青中层和木质素纤维改性沥青砼面层除了认真处理施工缝和严格控制表面层施工中木质素纤维的掺量外，其余按沥青路面施工技术规范组织正常施工即可。8.材料与设备表8-1主要材料一览表材料名称质量要求检验标准改性沥青性能必须满足技术标准的要求按照《公路沥青路面施工技术规范》、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》、《公路公程集料试验规程》所要求的检查频率和检查方法进行检测水泥32.5标号以上，性能满足技术标准要求粉煤灰Ⅱ级或Ⅱ级以上的粉煤灰粗集料洁净、干燥、表面粗糙，级配良好细集料洁净、干燥、无风化、无杂质，级配良好填料采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流出土工布经编复合防裂布、聚酯玻纤布干净无污染，无破损、变形，性能满足技术标准的要求木质素纤维性能满足技术标准的要求表8-2主要机械设备一览表机械设备及材料名称数量(台、套)3000型沥青拌合机1ABG摊铺机2双钢轮振动压路机4胶轮压路机2小型夯实机1沥青砼运输车16路面电动切割机1砂浆搅拌机2压力灌浆机2 35KW柴油发电机2电焊机2钢筋切削机2风钻2水车3大型空压机29.质量控制9.1施工时使用的机械、材料必须符合设计和规范的有关要求。9.2施工用水要选用含杂质少的饮用水或河水。9.3进行板底灌浆时，注浆管应确保能到达板底脱空部位，并充分灌浆。同时防止超灌造成砼板错台。9.4在进行灌浆施工时，为避免沉淀和离析，灌浆液应不停的进行搅拌，每盘灌浆液应在初凝前使用完。9.5必须在松散基层修复及养护完成后，才能进行更换破碎板的混凝土浇筑工作。9.6在铺筑沥青缓冲层时，应对摊铺施工的标高、厚度和压实度进行严格控制，确保缓冲层成型后的平整度和压实效果。9.7在加铺土工布施工时，应确保调平层和土工布干燥无积水，铺设土工布时应注意拉紧土工布，以免影响土工布加铺完成后的粘贴及防水效果。10.安全措施10.1旧路改造往往是在半开放交通的情况下进行，安全隐患较多，施工前应针对实际进行科学严密的施工组织设计；现场施工人员都要由专职安全员对其进行安全技术交底和安全考核，考核合格后方能上岗。10.2每个施工点在进行现场施工时，除施工人员外，还设有专职安全员专门负责交通及施工安全的监督管理工作。10.3在封闭施工路段的起终点应按照《高速公路安全管理手册》的规定，规范设置交通安全警示标志、标牌；进入作业现场的施工人员应按规定穿上反光标志服，且不得随意进出施工区域。 10.4施工现场用电必须设立明显警示标志，电源开关等外露部位配有防雨防触电等保护装置，并按规定设置接地线。10.5所有施工设备和机具在投入使用前均应进行检查、维修保养，保证机械各制动、保险装置齐全可靠，确保状况良好；专用机械操作人员必须持证上岗，严格按照规程操作，严禁违章作业。10.6夜间施工时必须设置足够的照明装置，在显眼位置设置防护栏杆并悬挂信号灯和警告标志。10.7铺设玻纤布时工人必须配戴防护手套等劳保用品。10.8其他安全施工注意事项，遵照现行的《公路工程施工安全技术规范》的要求执行。11.环保措施11.1从工程开工之日始，即开始进行环保宣传教育与动员工作，并将这一工作贯穿于施工全过程，使全体员工自始至终保持高度的环保责任感。11.2做好废料、弃料及施工垃圾的处理，应设置弃置场定点处理，不得污染当地自然环境。11.3施工废水、生活污水不得随处排放，采取过滤、沉淀等净化措施以防污染农田、耕地、江河溪渠、池塘等水源，保持水质。11.4对于容易飞扬、渗漏、挥发、易燃、易爆、有毒性并可能造成环境污染的沥青、重油等材料，采用密封或增加覆盖的方式专门运输、储存并严格保管。11.5控制噪声、废气污染。各种临时设施如堆料场、加工场等设在远离居民区的下风处。各种施工机具设备经常清洗、检修，以保证完好率和正常地运转，尽量减少噪声、废气的排放。11.6施工用的临时设施及施工过程中产生的废弃物，在工程完工时移除、清除干净，防止造成白色或黑色污染。12.效益分析反射裂缝防治成套技术的成功，使旧水泥砼路面高速公路改造加铺沥青层的设计、施工大修方案得以全面实施，从而使大修工程取得显著的经济效益和社会效益。12.1经济效益：1、直接利用旧水泥砼路面作为沥青罩面层的下卧层， 不需破碎水泥砼面板，不需加铺水泥稳定基层，大大节约了资源，降低了大修改造工程造价。2、施工速度快，显著缩短高速公路交通封闭管制时间，可提前开放交通，增加运营收入。12.2社会效益：1、本工法使路面大修节约了资源，环保效益明显；2、本工法加快了路面大修施工进度，显著缩短高速公路交通封闭管制时间，社会效益明显。3、本工法为旧水泥砼路面加铺沥青层的改造方案在广西的全面推广奠定了成功的实践基础。4、通过本工法的实施，广西路桥建设有限公司获得了高速公路旧水泥砼路面加铺沥青层施工经验，为扩大高速公路大修工程市场份额创造了前提条件。13.工程实例13．1桂柳高速公路路面大修工程B标长20km，于2007年动工，同年完工投产。我公司在工程施工中采用了“旧水泥砼路面改造加铺沥青层反射裂缝控制施工工法”，成功控制了反射裂缝的早期发生。通车3年多来，未发现有反射裂缝。13．2柳州市飞鹅路（火车站～鱼峰路口）改造工程，位于柳州市区南部，为市区东西次干道之一，西起与南站路相交路口，东至与谷埠街相交路口（途中与鹅岗路、鹅山路、飞鹅二路、谷埠路等相交），路线全长1920米，道路红线宽度为40米。该工程仅仅用了90天就全部完成并竣工验收通过，取得良好的经济和社会效益。 '