土工布在舊水泥路面加鋪瀝青混凝土面層改造中的應用.doc

土工布在舊水泥路面加鋪瀝青混凝土面層改造中的應用摘要：文章闡述了在城市舊水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土面層時，鋪設土工布防治瀝青混凝土路面反射裂縫的關鍵施工工藝和技術，對土工合成材料在加鋪瀝青混凝土面層使用中的問題提出了看法。關鍵詞：土工布；舊水泥路面；瀝青混凝土加鋪層；反射裂縫；土工格柵中圖分類號：u416文獻標識碼：a文章編號：1009-2374（2012）25-0052-04舊混凝土道路經(jīng)過數(shù)年的使用，路面行車的舒適性差，車速難以提高，成為急需解決的問題，加鋪瀝青混凝土面層就成為解決這一問題的方案之一，這就是所謂的道路“白加黑”工程。在水泥混凝土路面上加鋪瀝青層具有“剛?cè)嵯酀钡奶攸c，能大大改善舊路面的使用性能，提高道路的交通運輸能力，改善路面平整度，減少車輛行駛噪音。但是，瀝青加鋪層中可能出現(xiàn)的反射裂縫往往縮短了瀝青罩面層的壽命，在如何消除和減少反射裂縫的方案選擇中，土工合成材料成為所選擇的有效方法之一。1工程實例某市中心城區(qū)主要道路瀝青混凝土路面改造工程屬于規(guī)劃區(qū)內(nèi)城市道路改造項目，區(qū)內(nèi)大部分混凝土道路都是在810年前修筑的，經(jīng)過多年來超負荷的運行，已出現(xiàn)大量的損壞，感官差，行車舒適度差，水泥路面在城市內(nèi)的揚塵也日益嚴重。為改善城市形象，對主要道路進行加鋪瀝青混凝土的改造。設計加鋪的瀝青混凝土面層采用復合面層，上面層為3cm的ac-13型細粒式瀝青混凝土，下面層為4cm的ac-20型中粒式瀝青混凝土，瀝青標號ah-70。設計在新舊混凝土接縫及混凝土路面板縱、橫縫之間均鋪道路專用土工布，土工布寬1m，居縫中布置。土工布采用行業(yè)標準公路工程土工合成材料長絲紡粘針刺非織造土工布（jt/t 519-2004），抗拉強度不小于8kn/m，熔點不小于170，單位面積質(zhì)量不大于200g/m2。瀝青混凝土路面改造工程，在舊水泥路加鋪瀝青面層攤鋪土工布前，應該完成一系列準備工作。由于本工程戰(zhàn)線長，斷續(xù)綿延10多公里，交通流量大，本次改造工程工期只有定額工期的1/3時間，極其緊張，設計單位和業(yè)主都只要求對路基做簡單處理，調(diào)查原則是：先對原路進行調(diào)查，處理重大病害后再加鋪瀝青混凝土面層；對現(xiàn)有路況重點調(diào)查了混凝土板的破損狀況。混凝土板的破損狀況包括斷板率、板底脫空狀況。在其中一個路段的改造工作中，我們進行了彎沉值的檢測。在對路面現(xiàn)狀進行調(diào)查后，經(jīng)過討論，僅對重大病害做出了處理：（1）接縫采用瀝青馬蹄脂灌縫處理。（2）原路面的病害處理：麻面、嚴重脫皮路面：瀝青砂補平；板塊破碎：按一定面積切割成矩形，破碎并清除碎塊，如基層板整體性差，則下挖基層，直至板體整性好的層面，然后澆筑混凝土與原混凝土面板平齊；面板脫空：在脫空部位水泥混凝土板上鉆75mm孔（鉆穿混凝土板），間距0.81.5m，然后用m15水泥砂漿高壓灌注，注滿為止；斷板裂縫：對于有貫穿全板的縱、橫、斜向裂縫的板塊，按照縱橫縫處理的方法進行。（3）為了延緩舊路面的反射裂縫，在調(diào)平層和瀝青面層之間舊水泥路面的縱橫縫處鋪設土工布。（4）在對水泥舊路面進行上述處理后，根據(jù)縱橫斷面測量的結(jié)果和超短的允許工期的實際情況，將縱橫坡度按現(xiàn)狀坡度進行擬和，而不再按照改造設計的橫坡進行大面積調(diào)整。2土工布的施工工藝（1）瀝青道路專用的土工布基本施工順序：清掃作業(yè)面均勻噴灑粘結(jié)油鋪設土工布鋪筑瀝青混凝土面層碾壓成型。（2）清掃工作面：施工作業(yè)面應平整、干燥、整潔，不得有油污、雜物或塵土。（3）噴灑透層油（對于新鋪半剛性基層）、做稀漿封層（舊瀝青路面）或鋪設整平層（舊水泥路面）。（4）噴灑粘結(jié)油：灑油車按鋪設寬度在已劃定的線內(nèi)均速前進，均勻噴灑瀝青，局部采用人工噴灑，應保持均勻，不能有條紋、遺露及滴灑現(xiàn)象，出現(xiàn)露白或油量過多形成堆積都是不允許的。粘結(jié)瀝青的標號與混合料瀝青標號一致。噴灑瀝青粘結(jié)油的橫向范圍應比土工布寬出2.5cm。如果使用的是熱瀝青，為了均勻噴灑，應使其溫度保持在150170之間，噴灑熱瀝青后，應在30min以內(nèi)鋪設土工布。（5）鋪設土工布：使用熱瀝青時，在噴灑粘結(jié)油后應在30min之內(nèi)鋪設土工布，將土工布單面燒毛的一面向上鋪設。使用乳化瀝青時，必須在破乳之后才能鋪設土工布，以便能有較好的粘結(jié)效果。土工布縱向及橫向搭接寬度為1015cm，搭接部分必須人工灑布熱瀝青。（6）土工布在鋪裝過程中搭接、褶皺及轉(zhuǎn)彎褶皺的處理：土工布褶皺重疊寬度超過2.5cm時，必須人工剪開褶，鋪平并灑油粘結(jié)后平鋪在路面上。起皺的土工布剪開后鋪平再灑粘層油于土工布上，以保證雙層土工布均達到浸透要求并充分粘結(jié)。（7）鋪筑瀝青面層：鋪設完土工布后可立即攤鋪熱拌瀝青混合料，瀝青混合料的溫度不能低于135。（8）碾壓成型并開放交通：瀝青混合料的碾壓按照現(xiàn)行瀝青路面施工規(guī)范公路瀝青路面施工技術規(guī)范（jtg f40-2004）執(zhí)行，攤鋪后對碾壓的基本要求是保證攤鋪層達到規(guī)定的壓實度和表面的平整度，瀝青混凝土表面溫度低于50后方可開放交通。3土工布使用后的路面情況及加鋪瀝青層的關鍵技術分析中心城區(qū)道路改造后，經(jīng)過一個多月的使用，經(jīng)歷了當?shù)叵奶斓某掷m(xù)高溫（路面溫度達到60以上），總體狀況很好，工程受到業(yè)主等政府部門的高度評價，但仍然存在著一些問題。由于工期因素及工程的特殊情況，采用超常規(guī)的施工方法，簡化了施工程序，局部路面出現(xiàn)了顯著的擁包、推移現(xiàn)象，部分位置雖已經(jīng)重新攤鋪了瀝青混凝土，但效果還有待時間來檢驗。經(jīng)過現(xiàn)場檢查和分析，對于土工布施工和舊水泥路面加鋪瀝青混凝土，須在施工工藝和施工程序上作進一步的優(yōu)化和調(diào)整，這里僅對于土工布的施工工藝和基層處理的關鍵技術作闡述。3.1現(xiàn)狀混凝土路面狀況的調(diào)查工作是選擇處理方案的基礎對現(xiàn)有路況應重點調(diào)查混凝土板的破損狀況和水泥混凝土路面板承載能力?；炷涟宓钠茡p狀況包括斷板率、接縫錯臺、板底脫空狀況；水泥混凝土路面板承載能力包括面板承載能力、接縫傳荷能力、舊混凝土路面結(jié)構(gòu)參數(shù)等。對于這些情況的調(diào)查是選擇和確定處理方案的重要基礎工作。路面調(diào)查應按現(xiàn)行公路水泥混凝土路面設計規(guī)范（jtg d40-2002）或公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術規(guī)范（jtj 073.1-2001）的有關規(guī)定，依據(jù)實測數(shù)據(jù)和收集的資料，對水泥混凝土路面的病害種類、范圍和程度進行分級和分類，并逐板塊提出處治措施。調(diào)查工作可采用落錘式彎沉儀（fwd）或貝克曼彎沉儀（bb）進行現(xiàn)場測定，并評價原路面結(jié)構(gòu)承載力及接縫或裂縫傳荷能力，判斷板底脫空情況。若有條件，還可以利用路面雷達（gpr）同時進行路況調(diào)查，根據(jù)fwd和gpr檢測的資料，綜合進行分析，并進行必要的挖坑、鉆芯取樣試驗。3.2對舊路處理是決定加鋪瀝青路面成敗的關鍵3.2.1原路面的接縫處理。接縫采用橡膠瀝青混合料灌縫處理。3.2.2原路面的病害處理。麻面、嚴重脫皮路面：灑橡膠瀝青或粘稠瀝青一層，用瀝青砂補平。板塊破碎：破碎后重新澆筑混凝土。接縫啃邊，自由邊斷角：鑿除邊縫后，一種情況是重新澆注水泥混凝土；另一種情況是用橡膠瀝青混凝土填平壓實。面板脫空：鉆孔，用水泥砂漿高壓灌注。斷板裂縫：清除，重新澆筑混凝土板。傳荷能力差的接縫：切割，清除舊板，澆筑路面混凝土。錯臺：按斜度削平至下沉板邊緣平齊。沉陷：對路基處理后，再重新鋪筑基層及水泥混凝土面板。已經(jīng)瀝青處理過的舊水泥路面：對路基處理后，再重新鋪筑基層及水泥混凝土面板。如果舊水泥混凝土路面較為光滑，應進行拉毛處理（即銑刨），然后再進行清掃及水洗處理。3.2.3為了延緩舊路面的反射裂縫，在調(diào)平層和瀝青面層之間鋪設土工布。原路面必須具有足夠的整體強度和穩(wěn)定性，其平整度、路拱等都應當符合設計、施工要求。土工布必須緊密與水泥路面粘牢，疊合的土工布層之間必須滿涂粘層油粘牢，否則容易形成隔離層而起副作用。路面表層潮濕或路表有積水均不能施工，施工時必須保證路面干燥。3.2.4在對水泥舊路面進行上述處理后，還應根據(jù)縱橫斷面測量的結(jié)果進行調(diào)坡處理，縱橫坡度均應符合設計要求。調(diào)坡處理的材料視其厚度情況可采用中、粗粒式瀝青混凝土或嵌擠密級配型瀝青碎石，按設計方案確定。3.2.5舊水泥路面調(diào)坡處理后，一般不再需要做整平層，直接在調(diào)平層上灑布粘層油并鋪設土工布。4對加鋪瀝青面層技術的認識4.1土工布能有效地消減反射裂縫舊水泥混凝土路面的接縫和裂縫處的水平位移通過力的傳遞作用，在接縫和裂縫上方新鋪的瀝青層內(nèi)出現(xiàn)應力集中，將舊水泥路面的裂縫反射上來，從而形成反射裂縫。形成反射裂縫的原因很多，大量研究表明溫度變化引起的水平位移是產(chǎn)生反射裂縫的主要原因。如何抑制和減少反射裂縫的產(chǎn)生，一直是水泥混凝土路面加鋪瀝青面的關鍵問題。國內(nèi)外采用了許多方法減緩反射裂縫反射到路表面的時間，同時減少路表水通過裂縫對基層和路基的侵蝕破壞。在中心城區(qū)道路改造工程中，設計采用了鋪設土工布以減緩反射裂縫的產(chǎn)生。中心城區(qū)道路改造工程使用的是無紡土工布，它具有較高的拉伸模量和抗拉強度，膨脹系數(shù)低、尺寸穩(wěn)定性好。土工布的使用能有效改善路面結(jié)構(gòu)應力分布，緩解接縫或裂縫處的應力集中，通過它將應力向水平方向分布，防止和減少加鋪瀝青面的各種裂縫的產(chǎn)生，如疲勞、低溫收縮開裂、高溫車轍、反射裂縫等，從而延長路面使用壽命；土工布有較強的瀝青浸漬能力，與粘層油結(jié)合后能形成一個理想的滲透層，具有良好的防水和保溫作用，使舊水泥混凝土路面、土工布與加鋪瀝青層形成一個整體，有效減緩反射裂縫的產(chǎn)生。4.2粘層油在土工材料使用中起著非常重要的作用粘層油的用量直接影響到土工布防治反射裂縫的能力。用量過大會降低土工布表面的摩擦系數(shù)，即土工布與瀝青加鋪層的粘結(jié)力降低，使道路面層出現(xiàn)擁包、推移的現(xiàn)象；用量過少，舊水泥混凝土路面和瀝青加鋪層與土工布就不能形成一個良好的路面整體，因而影響土工布緩解應力集中的效果。粘層油的用量應預先根據(jù)土工布的性能、舊水泥混凝土路面狀況等因素通過試驗確定。4.3在加鋪瀝青中使用土工格柵比土工布更優(yōu)國內(nèi)外研究表明，舊水泥路面加鋪瀝青混凝土改造工作中，使用土工合成材料對消減裂縫的作用十分明顯，而研究結(jié)果更傾向于優(yōu)先選用土工格柵而非土工布處理舊路面混凝土縫。土工格柵是一種網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，厚度一般3.0mm左右，格柵的網(wǎng)格尺寸應為0.51.0倍骨料粒徑，有25.425.4mm的網(wǎng)格規(guī)格，所以格柵對網(wǎng)格內(nèi)的瀝青混合料能起一種“箍固”作用。當?shù)缆坊鶎邮芰Τ霈F(xiàn)裂縫并延伸到格柵處時，格柵改變了瀝青混合料裂縫末端的受力狀況，調(diào)整了路面結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)，從而改變了瀝青混合料的彎曲破壞過程，使裂縫處瀝青混凝土的張開變形受到了約束，阻止了疲勞裂縫的進一步發(fā)展，因而抑制裂縫向表面發(fā)展，提高了瀝青混合料的抗疲勞性能，從而延長了路面的使用壽命。實驗證明，土工格柵能提高瀝青混合料的劈裂強度，增強抵抗拉應力和變形的能力，對防止反射裂縫起了較大的作用，對防止龜裂等較小寬度的裂縫反射效果更好。土工格柵的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)本身的抗拉強度大小是抑制裂縫發(fā)展的主要因素。強度高的格柵在相同變形條件下承受的瀝青混合料填充的荷載較高，所以，采用抗拉強度高的格柵可更好地抑制裂縫的發(fā)展。土工格柵的另一個重要作用就是提高瀝青混凝土路面的高溫抗車轍的能力。導致車轍形成的初始原因瀝青混合料高溫穩(wěn)定性不足，當高溫季節(jié)荷載開始作用后，首先出現(xiàn)變形和流動的是瀝青，隨著瀝青及膠漿的流動，瀝青混凝土骨架逐漸被破壞至失穩(wěn)，車轍加速形成。土工格柵能明顯提高瀝青混合料結(jié)構(gòu)骨架的穩(wěn)定性，從而提高瀝青路面的高溫穩(wěn)定性能，因此提高了抗車轍性能。而且，研究表明，土工格柵還有一定的厚度效應，為減薄瀝青加鋪面層的厚度提供了基礎條件。4.4加鋪層的厚度影響路面的使用壽命舊路改造一般采用兩層密實型瀝青混凝土結(jié)構(gòu)，瀝青混凝土面層的最小厚度為810cm比較理想，一層為最小厚度5cm的瀝青混凝土整平層，一層為4cm左右的抗滑表層，實現(xiàn)與其他瀝青路面一樣，具有良好的平整度、構(gòu)造深度和密實度等。我國現(xiàn)行規(guī)范還沒有關于舊水泥路面上瀝青混凝土加鋪層設計的詳細規(guī)定，國內(nèi)外研究過瀝青混凝土加鋪層的厚度，他們的計算認為，在舊水泥路面上瀝青混凝土加鋪層厚度都在10cm左右才合適，而我們所做的道路改造設計瀝青混凝土加鋪厚度為7cm（4+3），這將直接影響瀝青混凝土路面的使用壽命，并必將造成今后的維修工作量增加。后期附近某城鎮(zhèn)道路改造工程施工的路段吸取了該路段設計的經(jīng)驗，將加鋪層厚度增至9cm（5+4），實際施工后證明，加鋪效果比前者的要好得多。5結(jié)語通過對中心城區(qū)主要道路瀝青混凝土路面改造工程的實踐，我們認識到，在舊水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土面層的改造中，施工單位應該首先采用科學的儀器設備認真調(diào)查舊水泥路面的路面板情況，針對調(diào)查情況，逐塊對舊路面采用對