白改黑路面结构（共6篇）
白改黑路面结构 篇1
引言
水泥混凝土路面“白改黑”设计就是在旧水泥混凝土路面上加铺沥青面层, 使原来的混凝土刚性路面变为沥青柔性路面, 它是一种常用的、有效的路面修复技术, 具有工期短、对交通影响小等优点。近年来已在高速公路改扩建及城市道路工程中广泛应用。目前针对沥青路面上加铺沥青面层 (即“黑加黑”) 已有相关规范参考, 但对旧水泥混凝土路面“白改黑”则研究较少, 还没有形成一个完整的体系来指导设计与施工。因此, 本文结合新疆喀什高速公路旧水泥混凝土路面改造工程, 介绍旧水泥混凝土路面“白改黑”设计。
1 工程概况
新疆阿克苏至喀什高速公路第三合同段K1421+700～K1422+360段、1423+700～K1453+982.258段完全利用原有一级公路, 设计车速采用100km/h, 路基宽度采用25.5m, 原有一级公路为水泥混凝土路面。
本项目所在自然区划为绿洲、荒漠区 (Ⅵ2区) 。气候为暖温带大陆性干旱气候, 四季分明, 降水稀少, 蒸发量大, 无霜期长, 气候干燥, 年降雨量62.7毫米, 年平均气温11.7℃, 年极端最高气温40.1℃, 年极端最低气温-24.4℃。
路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论。沥青混凝土路面设计采用以双轮组单轴轴载100KN为标准轴载, 设计年限15年, 累计当量轴次1656×104。
2 旧路检测情况
2.1 通过对K1420+000-K1460+000段混凝土路面外观进行检测和调查得出, 其典型损害为开裂类 (横向裂缝、纵向裂缝) 及表面集料磨光、露骨;部分段落断板率较大, 坏缝率较小。横向裂缝主要有温缩裂缝和反射裂缝, 结合该地区的气候和交通状况, 本路段四季气候变化明显, 差异较大, 其特点:冬季漫长严寒, 沥青混合料低温时虽然强度很高, 但因沥青的粘结性降低而脆性增强;夏季短暂炎热, 混合料随着温度的升高, 其强度显著降低, 在交通荷载的循环耦合作用下, 导致面层内部剪应力过大而产生损坏。纵向裂缝, 主要是疲劳裂缝或由于该路段修建时基层施工缝搭接不良, 基层沉降横向分布不均匀所致。表面露骨, 主要由于长期交通荷载作用下对路面的损伤引起。
2.2 对K1420+000-K1460+000段混凝土路面强度进行检测, 回弹强度均大于40Mpa, 满足强度要求。
2.3 本项目全线回弹弯沉最小平均值5.84 (0.01mm) , 最大平均值9.73 (0.01mm) , 最小代表值10.8 (0.01mm) , 最大代表值16.6 (0.01mm) 。
综上所述, 本检测路段路面存在的主要病害经过分析病害的主要原因有交通、气候、超载重载和车况影响。根据旧路检测情况确定了“白改黑”设计方案, 即在完成对旧路路面处治的基础上, 加铺9cm厚沥青混凝土罩面层。
3“白改黑”设计方案
3.1 旧水泥混凝土路面加固处治方案
3.1.1 混凝土板块结构加强处理
对于已被压烂、压碎, 不能继续使用的个别混凝土板, 则必须将旧板彻底砸除, 将混凝土石渣挖出外运, 然后重新浇注标号不低于原路面的水泥混凝土, 对于部分存在底板脱空的混凝土面板, 采用板底压浆的方法。压浆的质量控制及工艺按照以下要求进行。
(1) 压浆孔的大小应和压注嘴的大小一致, 压浆孔的布设根据路面板的大小、沉降量、裂缝状况以及压浆机械、压浆压力来确定, 一般情况下, 钻孔按6个孔布设。压浆孔距板边的距离80～100厘米左右, 应达到贯穿水泥混凝土面板并深入基层约10～15厘米的位置, 原则上深度应尽可能大, 但以不穿透基层为度。 (2) 采用压力压浆机或压浆泵进行压浆, 压浆时应注意压注嘴与压浆孔的紧密结合, 使得压浆压力能够控制在2～5MPa之间, 初始压浆阶段可适当增加压力, 后阶段逐渐进行降压调整至稳定压力。 (3) 压浆完毕, 立即用木楔封住压浆孔, 待浆体初凝后除去木楔, 用高标号砂浆封孔, 养生1天 (24h龄期抗压强度不小于5MPa) 后检测压浆效果。 (4) 压浆效果检测, 采用FWD逐板检测板角处的弯沉, 根据不同荷载下弯沉曲线的截距小于30μm且单点弯沉小于0.14mm、相邻板块的弯沉差小于0.06mm后, 质量合格, 否则进行复灌, 直至符合要求。
工程量计算方面, 由于水泥混凝土板块下脱空情况较为复杂, 同一路段不同板块灌浆量也存在很大区别, 工程量以实际发生量为准。
3.1.2 混凝土板纵横缝、微裂缝处理
利用现状原水泥板块的路段, 板块的横缝、纵缝、微裂缝以及修补后的接缝采用贴0.5m宽应力吸收贴的抗反射裂缝的措施。应力吸收贴应该选用以抗折性能好、拉伸强度高、能永久防腐增强纤维为基料, 覆盖经过特色配比加工的高性能粘弹材料, 上表面散布单一粒径细砂的产品。
裂缝维修根据损坏严重程度分别处治, 当板内有裂缝且板内无错台时, 则不需要换板, 只进行裂缝维修或混凝土板加固处理即可。
3.2 加铺沥青层结构设计
综合考虑项目所在区域的交通特点、气候条件以及本项目新建沥青路面结构, K1421+700～K1422+360、K1423+700～K1452+850段沥青加铺层考虑4cm厚中粒式改性沥青混凝土AC-16 C上面层+5cm中粒式改性沥青混凝土AC-20 C下面层。
3.3 沥青路面竣工后验收标准
主线沥青路面竣工后路表弯沉值应小于21.6 (0.01mm) , 高温不利季节应小于22.4 (0.01mm) 。
路面抗滑标准竣工验收值:横向系数SFC60≥54;构造深度TC≥0.55 (mm) 。
4 结束语
本文结合新疆喀什高速公路旧水泥混凝土路面改造工程实例, 在对旧路检测报告及各种技术资料调查的基础上, 依据国内外现有工程的设计、施工经验及理论分析结果, 提出喀什高速公路旧水泥混凝土路面上沥青混合料加铺层的结构设计方案, 总结了旧水泥混凝土路面加固处治方案。对以后类似水泥混凝土路面“白改黑”工程设计有一定的借鉴意义
摘要：本文结合新疆阿克苏至喀什高速公路旧水泥混凝土路面改造工程实例, 介绍水泥混凝土路面“白改黑”设计, 为高速公路旧混凝土路面改造加铺沥青层设计提供参考。
关键词：旧水泥混凝土路面,沥青加铺层,白改黑
参考文献
[1]张卫国, 等.新疆阿克苏至喀什高速公路第三合同段设计文件[Z].中交公路规划设计院有限公司, 2010 (6) .
[2]何雄伟.武黄高速公路加铺沥青工程创新与实践[J].交通科技, 2005 (1) .
[3]拾方治, 马卫民.沥青路面再生技术手册[M].北京:人民交通出版社, 2006 (9) .
水泥路面白改黑施工技术探讨 篇2
目前, 水泥混凝土路面 (以下称水泥路面) 已进入修复期, 且有进一步扩大的趋势。公路养护技术工作者面前的迫切问题就是在不影响已有安保设施功能、环境保护的条件下, 如何既节省资源, 又节约资金, 并快速、彻底的解决大量水泥路面脱空、唧泥、破损、行车噪声增大、舒适性变差等一系列难题。
1 碎石化简介
采用MHB碎石化施工机械将病害严重 (破损率大于20%) 的水泥路面进行冲击破碎、整形、碾压 (这个过程称碎石化) , 再经过热沥青灌入式调平、稳定后作为路面底基层, 并在其上面铺筑沥青稳定碎石柔性基层、沥青混凝土面层的过程, 称为水泥路面白改黑。水泥路面碎石化底基层强度形成机理:
1) 碎石化后表层约2 cm～5 cm, 在压实过程中颗粒被压密, 形成嵌挤薄层, 通过洒布透层油有较高的粘结力, 并具有一定的强度和稳定性;
2) 碎石化层上部厚度约10 cm, 强度一是来源于颗粒间内摩阻角, 粒径越大则内摩阻角越大;二是来源于预应力, 水泥混凝土面板在破碎时, 混凝土产生侧向体积膨胀, 混凝土颗粒的粒径越小, 膨胀趋势越大, 产生的预应力越大;
3) 碎石化层下部厚度约10 cm范围是“裂而不碎、契合良好、联锁咬合”的块体结构, 该结构静定且自稳, 具体表现为各种形式的咬合梁、拱结构, 在外力作用下产生咬合嵌挤作用, 比普通嵌锁作用更大, 提供的强度更高, 具有更好的结构稳定特性。
2009年, 西安公路管理局对G108周城路段的8.23 km水泥路面进行了白改黑工程措施, 收到理想的工程效果。为更好的推广碎石化新技术的应用, 现以该工程施工为例, 介绍一下水泥路面白改黑施工相关技术。
2 施工工艺过程
2.1 碎石化工艺主要流程
碎石化工艺主要流程为:调查构造物结构→清除路面杂物→水泥路面碎石化→调平层封层→摊铺沥青碎石基层→铺沥青混凝土面层。
2.2 调查构造物结构、位置与标记
1) 碎石化前要将沿线公路结构物 (包括桥涵、地下管线、路侧挡土墙、建筑房屋等) 的平面位置、结构材料及类型调查清楚, 以便调整破碎形式。
2) 调查旧水泥路面的结构尺寸和强度, 针对不同类型混凝土结构, 通过试验段确定落锤头落距和落锤头高度, 为大面积施工提供技术指导数据。
3) 与桥梁连接段应标明破碎的位置, 根据实际情况, 可以破碎到桥头搭板的后端, 或根据路面设计高程破碎到监理指定位置。要求新铺沥青混凝土面层与桥面衔接顺适。
2.3 清除水泥路面上的沥青修补层
1) 清除水泥路面上的沥青修补层, 由于沥青修补层能消耗落锤头巨大的冲击功能, 严重影响水泥路面的破碎效果, 故在碎石化施工前, 应清除水泥路面上的沥青修补材料。
2) 清除水泥路面上散落碎石等杂物, 由于这些散落的杂物同样可以消耗落锤冲击能量, 影响碎石化效果。故在碎石化施工前, 应对水泥路面进行彻底的清扫, 确保水泥路面表面干净无杂质。
2.4 碎石化
1) 本项目选用碎石化机械主要技术参数。
型号:PS360;工作速度:120 m/h;行驶速度:8 km/h;工作锤数量:12个;侧翼锤数量:4个;额定功率:268 kW;转速:2 100 r/min;最大破碎宽度:4 m;最小破碎宽度:0.8 m;破碎频率:30次/min～35次/min。
2) 破碎技术参数。
根据水泥路面强度、厚度, 通过试验段确定落锤高度和落锤间距见表1。
3) 碾压破碎。
采用MHB破碎机将旧水泥路面破碎后的表面粒径偏大, 既不均匀, 也不稳定, 应采用YZ18 (Z型轮) 振动压路机补充破碎并压实其表面, 使破碎后的水泥混凝土块形成内部嵌挤、高密度、高强度的新结构层。
4) 交通管制。
破碎后的混凝土碎块表面在没有进行热沥青 (或乳化沥青) 调平层之前不允许开放交通, 避免行车损坏经碾压已稳定的碎石化表层。建议在条件允许时进行封闭施工路段, 若条件不允许, 应采取半幅封闭施工。
2.5调平层、封层
1) 调平层, 碎石化后应采用级配碎石对平整度较差的混凝土块表面进行调平、稳压, 并用热沥青 (或乳化沥青) 进行下灌处理。
2) 封层, 为消除雨水下渗、确保柔性基层和调平层的粘结, 采用同步碎石封层。
2.6摊铺沥青柔性基层、沥青混凝土面层
柔性基层选用8 cm密级配ATB-25沥青稳定碎石;面层选用4 cm密级配AC-13F型沥青混凝土。
3工艺过程中应注意的问题及对策
3.1碎石化
由于水泥路面在长期养护工程中处治方案的差异, 导致水泥路面结构形式、厚度尺寸、混凝土强度等方面不同, 这就要求操作人员要随时根据试验段数据和破碎情况及时调整碎石化机械工作, 确保破碎效果符合设计要求。对碎石化机械未能破碎或者不便破碎的混凝土板块, 采用小型破碎槌进行打碎。为确保碎石化段落和结构物衔接顺适, 并不引起裂缝、跳车等现象, 我们在柔性基层下部加铺双向抗拉强度为60 kN/m的玻纤格栅进行防裂稳定处理, 效果理想。
3.2调平层、封层
1) 调平层, 级配碎石调平层厚度不宜过大, 一般控制在3 cm以内, 超过3 cm的宜采用沥青稳定碎石混合料进行调平, 以确保底基层稳定。调平层灌入热沥青 (或乳化沥青) 后, 应采用最大粒径为8 mm的集料 (通过0.075 mm粒径的颗粒小于0.5%) 进行嵌缝, 用量以不粘轮胎为准。2) 封层, 封层采用同步碎石工艺, 沥青用量保持在1.0 kg/m2～1.2 kg/m2;采用最大粒径为8 mm的集料, 用量7 m3/km2～9 m3/km2。封层后即开放交通, 以消除脱空的混凝土碎块之间咬合梁或拱结构, 确保其结构稳定性, 以免引起面层损坏。
3.3柔性基层
柔性基层选用8 cm密级配ATB-25沥青稳定碎石混合料
混合料各项技术指标为:稳定度8.3 kN, 流值3.001 mm, 孔隙率4.4%, 沥青饱和度65.1%, 理论密度2.593 g/cm3。
3.4沥青混凝土面层
面层选用4 cm密级配AC-13F沥青混凝土。
沥青混凝土各项技术指标为:稳定度9.3 kN, 流值2.57 mm, 孔隙率3.2%, 沥青饱和度77.1%, 理论密度2.558 g/cm3。
4白改黑效果
MHB碎石化改造技术充分利用旧路残余强度, 不仅消除了传统施工方法所产生的反射裂缝, 而且能快速、有效地实现路面功能恢复。由于碎石化后加铺的沥青混合料结构层厚度较小, 不影响已有安保设施功能, 节约资源, 消除了废料污染环境。其工程效果、经济效益和社会效益都非常显著。
5结语
旧水泥路面采用碎石化技术改造已得到广泛应用, 本文是我们在水泥路面白改黑施工中的一些具体做法, 具有一定的局限性。望我们共同总结、交流碎石化施工经验, 推动这项新技术发展。
参考文献
白改黑路面结构 篇3
1 公路路面白改黑存在的主要问题及原因
对公路路面进行白改黑的施工, 是为了提高路面的使用性, 使路面的强度得到提高。在进行白改黑施工以前, 要对原有路面出现的问题进行分析, 找出解决的措施, 在施工过程中将出现的问题解决。原有路面极易出现路面的沉降, 而且是在不同范围和不同程度上的沉降, 这样会导致路面出现板块错位的情况, 甚至是断板或者是在桥头涵洞的位置出现跳车的情况。会出现这些问题主要是因为, 在进行路基施工的时候, 对路基的填料选择不当, 使用了一些高粘性土壤或者是耕植土作为了路基的填料, 这些土的含水量是非常大的, 在使用后会导致路基出现问题。还有可能是因为在进行路基压实施工的时候, 路基压实度不够, 这样就会导致路基出现沉陷的现象。还有可能是因为施工路基是在软土地基上, 在软土地基上进行施工, 要对软基进行很好的处理, 处理不得当就会出现地基沉陷的情况。
对于半挖半填的路基来说, 在填挖结合的位置一定要采取相应的措施, 如果处理不当的话, 就会导致路基的压实度受到影响。在半挖半填的施工路段, 在施工结束以后, 就常常会出现路面的沉降以及出现裂缝的情况, 出现这种情况主要是在进行施工的时候, 施工的队伍对作业的时间没有进行很好的把握, 在进行施工的时候没有按照施工的程序来进行。在施工中, 在桥梁的两端和路基相连的位置经常会出现跳车的情况, 这使得公路路面的平整程度受到了影响, 同时这也是白改黑施工中主要存在的问题。在进行桥梁施工中, 填料没有按照规定的时间进行压实, 就会导致桥梁在使用以后出现沉降的情况。白改黑的路面施工, 在进行施工中也是会出现一些路面损坏情况的, 但是这种损坏是和水泥混凝土出现损坏的情况完全不同的。沥青混凝土在进行铺装的时候, 主要要承受的是来自内部产生的强大剪应力, 这样力的作用是非常容易导致路面出现变形的情况的。在水泥混凝土的表面进行沥青混凝土的浇筑, 是非常容易出现两者之间粘结性不强的情况, 因此也会出现路面松散的情况, 为了避免施工中出现问题, 一定要找到解决的措施, 保证白改黑施工的施工质量。
2 公路路面白改黑施工的处治对策
在公路在使用的过程中, 经常出现的危害就是路面出现断裂沉陷的情况, 这种情况多发生在水泥混凝土施工的路面, 一旦出现这种情况, 要将损坏的路面进行挖除, 然后将整个路段进行清理, 对路基进行夯实, 重新对路面基层进行铺筑。如果进行施工的填料质量较差, 一定要选择强度较好的填料进行施工, 在施工中要对特殊的路基进行特殊的处理, 防止出现更严重的病害。
2.1 错台处理
遇到错台现象时, 首先要知道产生原因有两种, 一是基层沉降, 二是路基强度较弱。因此, 首先要采取钻孔压浆等措施对基层和路基进行补强处治, 以免发生再次沉降;然后对错台的混凝土板缝进行清灌缝处理;再进行土工布或土工格栅粘贴作业。在进行土工格栅施工时, 若直接铺筑, 错台在10毫米之内时, 便可以不进行处理。反之就要将高于错台的水泥模块的部分, 即30~50毫米以内, 就要按斜坡的实际情况, 将错台板块边缘凿至同一水平位置, 最后再用沥青砂等进行找平处理。
2.2 原路面板块纵横缝和裂缝处理
在进行沥青混凝土浇筑之前, 要全面检查以前旧路面的情况和质量。要仔细对纵横向接缝以及路面的开口、裂缝进行彻底的清理、打扫。必须保持缝口处没有其他杂物, 影响施工质量。为确保灌封质量, 要对封口进行切割开槽处理, 再进行灌封作业。要选择性能较好的密封材料再进行设备对缝口进行嵌合, 目前市场上较好的材料有橡胶沥青等类别, 不但粘性良好, 在温度的变化情况下也能保持稳定。在进行缝口灌注时, 要严格施工, 保证缝口处的饱满, 以免地表水的渗入, 侵蚀路基。另外也要防止地下水再经过以前的水泥混凝土板块块对新铺的沥青混凝土造成影响, 使材料粘合度降低。
2.3 路基路面强度控制指标
据经验研究发现, 多年来不管是国外还是国内, 对于旧混凝土路面裂缝的改造中, 不管是使用加入钢筋或是应力消散, 只对横向的位移促成的裂缝有明显成效, 而对于竖向位移促成的剪切破坏只有轻微成效。所以, 对断裂的混凝土块除了进行以上所述的处理方法之外, 还要依据单点弯沉与接缝的两侧板块相互之间的弯沉差来制定控制指标, 并根据公路的等级、通行车辆的相关要求等数据来制定具体弯沉指标。例如实际测得弯沉值不超过14, 则可以不采取处理措施, 若测得值为14至40之间, 就要采取钻孔压浆的方法进行处治, 若测得值在40以上, 就要按照板底脱空或者沉陷板的工艺进行处理, 整块水泥板进行破碎, 接着对基层进行清理, 重新浇筑混凝土板块。
2.4 沥青混凝土路面的厚度
沥青混凝土板块的厚度要根据原来路面本身的结构强度如何, 另外还要考虑以后反射裂缝的出现问题。一般情况下, 旧水泥混凝土板块经过多种措施进行处治后, 强度便有所保证, 所以上层加铺的沥青混凝土在强度问题上也不会出现令人太担忧的问题。最大的问题是怎样才能较好的阻止反射裂缝的出现, 或者使其尽量延迟。因此, 在决定沥青混凝土路面的厚度时, 一是要根据现在行业的相关要求, 二是要按照路面的相关测得值进行确定。虽然按照常理判断, 应该是沥青混凝土加铺越厚效果越好。但是, 也不可能无节制的加压, 除了经济上的限制, 另外由于加铺层过于厚重也会产生推移、车辙、拥包等病害, 反而使路面整体使用性能降低。最好的方式是给予沥青混凝土加厚层的适当厚度, 在针对裂缝的病因采取其他改善措施, 两者科学结合处理, 将防反射断裂效果发挥到最好。
3 结束语
交通运输业和经济的发展都离不开公路的建设, 现在, 人们对公路的使用性能要求在不断提高。公路是保证经济发展的重要因素, 但是, 原有的公路路面在使用过程中出现了大量的病害, 这些病害的出现严重影响了公路的安全性, 为此, 一定要对原有的公路路面进行必要的改进, 这就使得白改黑施工成为了必然。将出现病害的路面进行沥青混凝土的铺设, 可以使得路面的平整度得到提高, 同时还能保证路面的安全性。
参考文献
[1]刘洋.白改黑路面需注意的问题及质量控制措施[J].北方交通, 2008, (4) :10-12.[1]刘洋.白改黑路面需注意的问题及质量控制措施[J].北方交通, 2008, (4) :10-12.
白改黑路面结构 篇4
关键词：白改黑路面,反射裂缝,夹层
1 概述
水泥混凝土路面具有的主要优点有:强度高;;稳定性好;耐久性好;养护费用少;经济效益好;有利于夜间行车, 曾受到各公路建设部门的欢迎, 这种路面在我国的经济发展建设中发挥了重要的作用, 可是, 随着车辆的不断增多和荷载的加重, , 而且由于长期使用, 混凝土路面没有达到设计年限就出现了严重病害, 大量的水泥混凝土路面面临维修改造, 目前常用方案为:水泥路面再生利用和水泥路面上加铺罩面[1], 在改造中加铺层反射裂缝是个普遍难题。它是指由于基层下卧层的不连续导致面层底面开裂, 裂缝逐渐向上延伸, 直至穿透面层, 反映为表面的裂缝[2]。如图1所示。
2 路面白改黑反射裂缝的成因及类型
一般情况下反射裂缝与旧水泥混凝土板的裂缝与接缝相对应, 如果沥青罩面层与旧路面板之间有较好的粘结性能, 则反射裂缝的产生和发展是主要是由于旧水泥混凝土路面板的移动所造成的, 而这些移动又主要来源于温度变化、行驶车辆及两者的综合作用[3]。反射裂缝的类型主要有:温度型反射裂缝和荷载型反射裂缝, 如图2、3所示。
3 路面白改黑反射裂缝的夹层防治
夹层系统是一种有效地防治反射裂缝的方法。夹层材料常见的有沥青碎石、应力吸收层薄膜夹层 (SAMI) 、土工布、玻玻璃纤维格栅, 此外常用的还有沥青砂和钢筋网等。其固定方法见下表11所示。
夹层系统在道路结构中的作用取决于夹层体系的类型[5], 其作用有:通过加紧作用在裂缝附近承受张拉应力, 减少了裂缝沥青加铺层应力;通过水平位移的限制, 阻止了反射裂缝的向上扩展, 并控制剥落。
针对目前路面白改黑中反射裂缝存在的主要问题, 进行了试验设计。采用往返轮载试验, 用小轮在试件表面沿直线往返运动, 模拟车轮运动状态对试件进行疲劳加载, 夹层材料:A是土工布, , B是玻纤格栅, C是聚酯玻纤布, D是橡胶应力吸收层。试验模型如下图4所示。
在试验中, 观察裂缝发展情况, 记录裂缝开裂和行车次数。以此来判断夹层对沥青加铺层抗裂性能影响, 加铺层裂缝贯穿加铺层最终开裂次数见表2所示。
4 结论
本文阐明了水泥混凝土路面白改黑加铺工程中反射裂缝的类型及原因, 并针对反射裂缝的成因及类型采用工程上常用的夹层系统进行防治, 通过室内试验, 施工工艺和质量控制指标的分析后, 进一步从实践上验证了夹层系统在防治加铺层反射裂缝的可行性, 同时说明该方法是目前技术经济综合分析最优的方法, 总结如下:
4.1 反射裂缝类型, 主要有温度型和荷载型, 对它们各自形成原因进行了分析。
4.2 通过试验分析可知, 防治效果最差的是土工布, 最好的是聚酯玻纤布。
参考文献
[1]韩大建.工程结构作用极值分析方法研究[J].建筑科学与工程学报, 2008:25-68.
[2]中华人民共和国建设部GB/T50283-1999公路工程结构可靠度设计统一标准[S].北京:中国计划出版社, 1999:124-125
[3]沙庆林, 高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社, 2001:12-13.
[4]郑健龙, 周志刚.沥青路面抗裂设计理论和方法[M].北京:人民交通出版社, 2002:20-22.
白改黑路面结构 篇5
一、老路处治依据的原则
“白改黑”工艺一般由老路调查及评价、老路处治、老路加铺三部分组成, 老路处治方案应该在老路调查与评价的基础上, 结合现场实际情况, 以满足路面加铺设计要求的原则进行。
二、老路处治方案分析
(一) 水泥板完好的情况。
对于老路水泥板无表面破损且经过弯沉测定法确定没有板底脱空的路段情况, 将原有水泥板作为改建道路刚性基层, 并铺筑面层。由于水泥混凝土面板本身强度较高, 加铺沥青混凝土路面结构, 关键在于老水泥板的处理及能否防止反射裂缝的产生。为了保持老路水泥板之间承载能力的均衡, 铺筑面层之前需要进行接缝处治或设置传力杆等措施。其中接缝处治按以下方法进行:对于接缝开张宽度小于10mm的接缝, 不进行处理。对于接缝开张宽度大于10mm或出现破碎缝时, 修补前应清除缝内杂物或灰尘, 对破碎缝应在外缘垂直于面板切割成规则矩形。宜采用高模量补强材料, 进行填充维修。对于接缝开张宽度大于15mm以上的接缝, 宜采用沥青砂填缝。
(二) 水泥板底脱空情况。
水泥混凝土脱空位置的确定, 采用弯沉测定法确定, 凡弯沉超过0.14mm的板块均应按如下方式进行处理。单点弯沉介于0.14~0.2mm之间, 需根据具体情况决定措施, 通常如果加铺层包括基层, 则可不压浆;如果仅加铺面层, 则需要压浆。单点弯沉介于0.2~0.4mm之间采用灌浆法修补, 主要的要求是控制灌浆压力与灌浆量。对于单点弯沉大于0.4mm的脱空板, 可采用将老板挖除, 重浇新路面方法进行修补, 重浇新的面板。板底脱空一般伴随着出现错台问题, 对高差小于等于10mm的错台, 可以利用老路加铺进行改善, 无需进行处理;对高差大于10mm的错台可采用水泥混凝土修补。与水泥板完好的情况一致, 本方案同样需要进行接缝处治, 且由于水泥板脱空导致的接缝损坏往往更为严重, 需要更加注意保证水泥板之间的传荷能力。
(三) 存在一条主裂缝的情况。
对于水泥板存在表面破损的情况, 如果仅存在一条主裂缝, 其他损害较少, 采用修补裂缝或者在出现裂缝处植入钢筋的方法进行裂缝处治, 使老路保持整体性。对宽度小于15mm的裂缝, 可采取扩缝灌浆修补。扩缝灌填的目的是封闭存在的裂缝, 防止道面表面水和杂质进入裂缝, 减缓裂缝的进一步发展、恶化。维修要求灌缝材料与缝槽结合紧密, 不发生灌缝材料剥落、挤胀、断裂等封缝失效现象。对宽度大于15mm且贯穿板厚的严重裂缝, 可采用全厚度补块, 或进行破碎重浇混凝土板的方法进行修补。植筋加固技术。植筋加固, 就是在已有混凝上结构或构件上根据工程设计所用钢筋 (通常称为植筋) 直径, 以适当的钻孔直径和深度钻孔, 采用建筑用化学胶粘剂使新增的设计直径钢筋与原混凝上粘接牢固, 并使设计钢筋与原混凝上的粘接强度达到设计要求。
(四) 形成不规则块裂的情况。
对于裂缝较多, 出现块裂的情况, 视破损的严重程度, 将水泥板局部挖除并用水泥混凝土修复, 或者将整块板挖除并铺筑新的水泥板, 将处理后的水泥板作为改建道路的基层, 之后加铺沥青混凝土罩面。水泥板在局部区域内除裂缝外还存在多种其它损坏, 而其它区域质量良好, 具有保留价值时, 可以选择全厚度板块修补。对于裂缝严重, 已经丧失结构承载能力的道面板, 可以采取整块板翻修的维修工艺。
(五) 成片路面破损的情况。
对于老路破损非常严重, 多块水泥板出现成片的路面破损, 应将原路面水泥板完全挖除。将断板率作为方案选择的依据, 对于断板率大于10%的情况采用该方法。老路基使用年限较长, 有一定的强度与稳定性, 可不进行改造, 而路面底基层应一并开挖后新建处理。原路面基层作为改建道路的底基层, 填补水泥稳定碎石作为基层, 其上铺筑新的沥青混凝土罩面。水泥板挖除后, 需对老路基层做必要的处理, 保证其表面平整, 如基层质量较差, 要挖除部分基层, 并进行处治。
三、“白改黑”技术要点分析
(一) 反射裂缝的防治。
反射裂缝产生的主要原因是温度梯度、交通荷载的作用。由于环境温度变化, 混凝土板出现胀缩变形, 导致接缝或裂缝处的沥青罩面层产生应力集中, 使沥青罩面出现裂缝。混凝土板块在厚度方向上的温度差使混凝土板翘曲, 接缝或裂缝处的沥青罩面层在竖向变形差的剪切作用下, 会在底部出现裂缝。交通荷载作用在接缝或裂缝位置附近时, 除了应力集中外, 缝两侧的混凝土板对加铺层产生剪切作用, 其直接结果是引发反射裂缝和加速裂缝的发展。目前常用的反射裂缝的防治措施有:一是强化罩面层, 设计具有抵抗反射裂缝能力的沥青混合料。二是设置有效的应力吸收层, 常用的为改性沥青混合料应力吸收层。其技术优势主要体现在以下六个方面:优良的延缓裂缝扩展的能力;结构密实, 能有效防止路表水下渗和毛细水上升;良好的层间粘结能力;优越的抗疲劳能力;施工技术相对简单、质量容易控制;施工时间短、便于后期路面养护和再生回收利用。三是铺设土工格栅或玻璃格栅等材料。四是旧板处理, 如脱空处置、裂缝处置、错台处理、板块破碎化处理等。
(二) 车辙的防治。
车辙产生的主要原因:压实度不足及沥青混凝土塑性流动。常用防治的方法有:采用PE改性、添加抗车辙剂、采用应力吸收层。
(三) 水损害防治。
路面积水通过罩面层的反射裂缝、旧水泥路面的接缝、裂缝渗入路基, 对道路产生破坏。防治水损害, 一是要保证沥青混凝土的强度和抗水损害能力, 粗集料宜选用与沥青粘附性能好的碱性硬质石料, 石料与沥青的粘附性应达到5级。如缺乏碱性石料, 只能采用花岗岩等酸性石料时, 应添加抗剥落剂, 使石料与沥青的粘附性达到5级。二是选择抗渗透的应力吸收层, 防止路表水下渗。三是对路面的接缝、裂缝进行灌缝、填缝处理。
四、结语
“白改黑”的应用将日趋广泛, 混凝土板振冲碎石化、橡胶沥青应力吸收层等新技术也在对其进行不断优化与完善。但任何处理工艺, 对老路混凝土处治均有自己相应的要求, 通过合理的施工组织与严密的技术措施来满足老路混凝土板的处治需要, 是保证“白改黑”工程质量的关键。
摘要：随着公路改造规模日益扩大, “白改黑”由于其施工快速、简便, 易于养护和优良的使用性能, 将在工程实践中进一步得到应用。本文首先对原水泥混凝土路面的处治原则与处治方案进行了介绍, 阐述了“白改黑”需要解决的几个技术问题。
关键词：水泥混凝土路面,白改黑,老路处治
参考文献
[1] .何雄伟.武黄高速公路加铺沥青工程创新与实践[J].交通科技, 2005
[2] .曹荣谦, 高军.沥青混凝土路面摊铺技术[J].黑龙江交通科技, 2004
[3] .谢利华.浅谈城市道路“白改黑”反射裂缝控制技术[J].山西建筑, 2009
白改黑路面结构 篇6
本文结合室内试验与实体工程, 研究高聚物注浆技术的材料特性, 详细介绍注浆孔的布置方式、设计依据及注浆效果评价方法, 为以后的工程设计及施工提高参考。
1 高聚物注浆材料特性
高聚物注浆材料主要由一定比例的专用树脂和硬化剂组成, 利用技术处理路面病害的基本原理是:将混合液注入地基中, 其体积迅速膨胀而形成泡沫状固体, 达到加强路面结构与治理混凝土板板底脱空的目的。
由于高聚物注浆材料不含水, 因此不会像水泥混凝土一样出现干缩病害, 能够有效、密实地治理混凝土板板底脱空病害;其次, 材料自身又具有良好的韧性、弹性以及强度特性, 能够承受较大车辆荷载作用, 有效提高路面的结构强度与预防裂缝;再者, 注浆材料具有良好的抗渗性, 能够有效阻止路面水下渗, 防止水毁病害。其主要技术特点包括以下几点[4]:
(1) 轻质:稳定后的材料为一种泡沫轻质体, 密度不足水泥胶砂的1/10, 不会由于自重过大而导致路基、基层出现差异沉降。
(2) 高膨胀性:反应前的物质具有良好的流淌性, 能够渗入路面结构内部的微裂缝、脱空等空穴;反应后其自由膨胀比可达到20∶1, 能够有效填充脱空和裂缝, 并挤密、压密周围介质, 进一步提高路面结构强度。
(3) 早强:反应后的材料能够在15min内迅速膨胀、固化, 达到其最终强度的85%以上;同时具有良好的柔韧性及强度特性。
(4) 防水:高聚物注浆材料具有良好的抗渗性能, 且其施工不受潮、湿环境影响。材料膨胀、硬化过程中能够有效排除路面空穴积水, 固化后又能够有效密封路面裂缝与接缝, 阻止路面水下渗, 进一步防止水毁病害, 延长路面使用寿命。
(5) 耐久:材料稳定性好, 耐久性强。
(6) 安全:注浆材料是一种环保型材料, 且不受霉菌和真菌的侵蚀。
(7) 快速:施工简单、快捷, 不需要养生, 极大缩短了施工时间, 提高了施工效率。注浆后可以迅速开放交通投入使用, 对交通干扰较小。
(8) 微损:注浆孔约16mm, 对路面结构基本无损坏。
2 高聚物注浆材料特性研究
采用室内试验对高聚物注浆材料的吸水率、无侧限抗压强度进行研究。试验参照《公路土工试验规程》JTG E40-2007[5]和《塑料力学性能试验方法总则》 (GB/T 1039-1992) [6]进行, 试件均为直径40mm、高100mm的圆柱体。
2.1 吸水率
浇筑成型10组高聚物注浆材料圆柱体试件, 每组3个试件, 养生24h后, 称取各试件原始重量m0, 计算材料密度;然后将试件放入常温水浴中浸泡24h, 由于材料密度较低, 故采用石块将其压入水中, 用滤纸擦拭表面粘附水, 称取试件重量m1。试件吸水率根据式 (1) 进行计算:
试验结果见表1。
密度与吸水率的关系曲线如图1所示。
从图1可以看出, 随着高聚物注浆材料密度的增大, 其吸水率不断降低。当注浆材料密度达到240kg/m3时, 其吸水率仅为0.4%左右。这主要是由于注浆材料膨胀、硬化过程中形成的闭孔孔隙, 能够有效阻止表面水渗入其结构内部。这说明高聚物材料具有吸水率小、含气量高、抗渗性好的特点, 利用其进行路基、基层加固及混凝土板板底脱空治理能够获得良好的效果。
2.2 无侧限抗压强度
根据《公路土工试验规程》JTG E40-2007中无侧限抗压强度的测试方法, 成型不同密度的试件, 分别测试其无侧限抗压强度。
从图2中可以看出随着密度的增大, 高聚物注浆材料的抗压强度不断增大, 而最大应力下所对应的应变却不断减小。而从破坏形态上看, 试件破坏时并没出现明显的脆性破坏, 只是材料内部结构遭到破坏, 产生过大的不可恢复的塑性变形, 且塑性变形能力随着密度的增大而不断减小;密度较小时, 试件仅发生塑性变形;密度较大时, 试件表面会出现裂缝破坏。这主要是由于随着密度的减小, 材料内部的空穴不断增大, 支撑竖向荷载的能力就减小, 但由于材料具有良好的弹性及塑性变形能力, 因此破坏应变不断变大。
高聚物注浆材料的无侧限抗压强度均超过标准轴载0.7MPa, 能够满足路基路面的施工技术要求。
3 实体工程应用研究
由于高聚物注浆材料具有高强、高弹、早强、轻质等特点, 因此适用于白改黑沥青路面的维修养护工程, 为了进一步研究高聚物注浆技术的施工工艺及检测方案, 结合某白改黑路面大中修工程进行研究。
3.1 工程概况
该路段为白改黑路面, 双向四车道, 设计车速为100km/h, 路面结构形式为: (4+6) cm沥青面层+22cm水泥混凝土面板+25cm水泥稳定碎石基层+≥30cm二灰碎石底基层。在后期的运营过程中, 对沥青路面的各种病害进行了多次路面专项维修施工。
由于该路段年平均日交通量已达到28106pcu/d, 交通量较大且年平均交通量增长率为16.3%左右, 集装箱、卡车比例大, 因此路面出现大量的车辙、裂缝、坑槽、拥包等路面病害, 严重影响行车舒适性, 因此需对白改黑路面进行加罩补强设计。
3.2 原路面结构性能评估
(1) 钻芯取样评价
选择车辙、裂缝、坑槽等破坏严重的典型路段进行钻芯取样, 分别测定原沥青混凝土、水泥混凝土、水稳基层、二灰碎石底基层的抗压回弹模量, 并结合芯样的粘结情况分析病害原因。测试结果见表3。
从表3可以看出, 沥青面层、水稳基层的模量普遍低于规范设计值, 初步分析原因是由于沥青面层存在大量的裂缝、沉陷等病害, 导致路面水沿着裂缝下渗, 进入基层, 在车辆荷载作用下, 导致水毁病害发生;而从芯样外观看, 水泥混凝土板与水稳基层存在脱层现象。这说明路面病害是由于面层沥青混凝土强度不足及基层破坏共同导致的, 存在水泥混凝土板底脱空的可能。
(2) 弯沉检测结果
采用贝克曼梁检测每块水泥混凝土板的板角及板中弯沉, 根据《公路水泥混凝土路面养护技术规范》JTJ 073.1-2001可知, 当弯沉超过0.2mm时即可认为存在板底脱空, 应对水泥混凝土板底进行注浆加固, 弯沉超过0.45mm的则需进行换板处理。结合工程经验, 将板中弯沉l0分为三类, 即l0<0.2mm、0.2mm≤l0≤0.45mm, l0>0.45mm, 检测结果见表4。
根据检测结果可知, 该路段大量的混凝土板存在板底脱空病害, 因此需要对弯沉在0.2~0.45mm之间的混凝土板进行板底注浆加固后再进行加罩补强。
3.3 注浆方案设计
注浆孔采用梅花桩式布置方案, 即在板中和板角各打一个注浆孔, 孔径为16mm, 具体布置方案如图3所示。
根据上述钻芯取样模量检测结果可知, 该路段的基层及底层均出现了不同程度的破坏。因此本次注浆需注入基底层底部进行基层及底基层的加固补强, 根据路面结构形式拟定注浆深度为90cm。
3.4 施工工艺
高聚物注浆的施工工艺流程图如图4所示。
(1) 钻孔, 钻孔时必须保证注浆孔竖直, 且严格控制孔深。
(2) 注浆孔钻好后, 应采用压缩空气将空中的碎屑、杂物清除干净, 并保持干燥, 然后埋注浆管并对管口周围密封。
(3) 严格按照配比进行浆料拌制, 浆料应随拌随用, 现场应及时做好取样试验工作。
(4) 用压力注浆机或压力泵泵送注浆材料, 注浆压力应控制为1.5~2.0MPa, 并根据现场情况控制, 记录每块板块注浆压力及注浆材料用量。
(5) 注浆作业应从沉陷量大或脱空大的地方开始, 逐步由大到小, 先下后上, 当相邻孔或接缝中冒浆, 可停止泵送注浆材料, 每注完一孔应用木锲堵孔。
(6) 注浆完毕后, 高聚物注浆材料固化半小时即可进行板角弯沉检测, 弯沉超过0.2mm的需进行补浆, 直至板角弯沉低于0.2mm。
(7) 待全部板角弯沉均低于0.2mm后, 方可进行沥青混凝土面层的加罩。
3.5 注浆效果评价
待沥青加铺层施工完毕后, 采用自动弯沉仪检测路面代表弯沉值, 并对板角弯沉进行抽样检测, 检测结果见表5。
从表5中检测结果可以看出水泥混凝土板的板角及板中平均弯沉值都不超过0.2mm, 且抽检的混凝土板块中板角及板中弯沉值超过0.2mm的为0%。这说明高聚物注浆技术能够有效提高白改黑路面的结构强度。
采用摩擦系数摆式仪、铺沙法、渗水系数测定仪测定摩擦摆值、构造深度及渗水系数等路表性能, 检测结果见表6。
从表6可以看出, 加铺改造后沥青路面的抗滑摆值、构造深度及渗水系数都能够满足规范要求, 这说明采用高聚物注浆技术进行路面结构补强后加铺沥青面层的改造技术能够有效改善白改黑路面的路表性能。
4 结语
高聚物注浆材料具有轻质、高膨胀性、早强、防水、耐久、安全环保、快速及微损等特性, 适用于处理路基或土基的补强加固;结合室内试验与实体工程对高聚物注浆材料与技术进行研究表明, 高聚物注浆材料具有较低的吸水率、良好的抗压强度与塑性变形能力;其吸水率随着密度的增大而减小, 无侧限抗压强度则正好相反;采用贝克曼梁检测白改黑路面的板角、板中弯沉;对弯沉值在0.2~0.45mm之间的混凝土板采用梅花桩式注浆孔布置形式进行注浆, 施工完毕后弯沉及路表性能检测结果表明高聚物注浆技术能够有效处理白改黑路面水泥混凝土板板底脱空病害, 达到提高路面结构性能、改善路表性能的目的。
摘要：高聚物注浆材料具有轻质、高膨胀性、早强、防水、耐久、安全环保、快速及微损的特性, 室内试验表明, 高聚物注浆材料具有较低的吸水率、良好的抗压强度与塑性变形能力。白改黑路面大修工程中对弯沉值在0.20.45mm之间的混凝土板进行注浆补强, 弯沉及路表性能检测结果表明, 高聚物注浆技术能够有效处理白改黑路面水泥混凝土板板底脱空病害。
关键词：白改黑路面,高聚物,注浆技术,弯沉
参考文献
[1]路畅, 陶向华, 郭积程.高聚物注浆技术在公路改扩建工程中的应用[J].山西建筑, 2008 (32) :259-260.
[2]张君静, 肖昭升.高聚物注浆技术处治高速公路病害的经济效益分析[J].公路工程, 2013 (02) .
[3]郭书翊.高聚物注浆技术在白加黑路面养护中的应用[J].北方交通, 2013 (10) :16-19.
[4]郑新国, 李书明, 谢永江, 等.高聚物注浆材料密度与力学行为关系研究[J].武汉理工大学学报, 2014 (04) :44-47.