水泥路改扩建.docx

13.6.8混凝土路面加铺层设计
水泥混凝土路面使用一段时间后，由于行车轴载和（或）轴次大大增加，出现结构和功能损坏而不能满足使用要求时，就需要对旧混凝土路面进行加强和改建。通常采用的改建措施是在原路面是在原路面上加铺沥青面层或混凝土面层，提高旧混凝土路面的承载能力和改善表面功能。
在进行旧混凝土路面加铺层设计之前，应调查下列内容：
①公路修建和养护技术资料：路面结构和材料组成、接缝构造及养护历史等；
②路面损坏状况：损坏类型、轻重程度、范围及修补措施等；
③路面结构强度：路表弯沉、接缝荷能力、板底脱空状况、面层厚度和混凝土强度等；
④已承受的交通荷载及预计的交通需求：交通量、轴载组成及增长率等；
⑤环境条件：沿线气候条件、地下水位以及路基和路面的排水状况等；
⑥桥隧净空：沿线跨线桥以及隧道的净空要求等。
地表或地下排水不良路段，应采取措施改善或增设地表或地下排水设施；旧混凝土路面结构排水不良路段，应增设路面边缘排水系统。
加铺层设计应包括施工期间维持通车的设计方案及交通安全组织管理等。
废旧路面材料应充分利用，减少对环境的不利影响。
13.6.8.1路面损坏状况调查评定
旧混凝土路面的损坏状况采用断板率和平均错台量两项指标评定。断板率的调查和计算可按现行《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 073.1）的规定进行。应采用错台仪量测接缝两侧板边的高程差，量测点的位置在错台严重车道右侧边缘内300mm处，以调查路段内各条接缝高程差的平均值表示该路段的平均错台量。
路面损坏状况分为4个等级，各个等级的断板率和平均错台量的分级标准见表13-24。
表13- 1路面损坏状况分级标准
等 级
优 良
中
次
差
断板率(%)
≤5
5~10
10~20
＞20
平均错台量(mm)
≤3
3~7
7~12
＞12
13.6.8.2接缝传荷能力和板底脱空状况调查评定
旧混凝土面层板的接缝传荷能力和板底脱空状况采用弯沉测试法调查评定。弯沉测试宜采用落锤式弯沉仪。测定接缝传荷能力的试验荷载应设计轴载的一侧轮载，将荷载施加在邻近接缝的路面表面，实测接缝两侧边缘的弯沉值。按（式13-66）计算接缝的传荷系数。 (式13-1)
式中：——接缝传荷系数（%）；
——未受荷板接缝边缘处的弯沉值（0.01mm）；
——受荷板接缝边缘处的弯沉值（0.01mm）。
旧混凝土面层的接缝传荷能力分为4个等级，分级标准见表13-25。
表13- 2接缝传荷能力分级标准
等级
优良
中
次
差
接缝传荷系数k j (%)
>80
60~80
40~60
<40
板底脱空可根据面层板角隅处的多级荷载弯沉测试结果，并综合考虑唧泥和错台发展程度以及接缝传荷能力进行判别，也可采用雷达、声波检测仪器检测板底脱空状况。
13.6.8.3旧混凝土路面结构参数调查
（1）旧混凝土面层厚度的标准值
可根据钻孔芯样的量测高度按（式13-67）计算确定。
(式13-2)
式中： ——旧混凝土面层测量厚度的标准值（mm）；
——旧混凝土面层量测厚度的均值（mm）；
——旧混凝土面层厚度量测值的标准差（mm）。
（2）旧混凝土面层弯拉强度的标准值
可采用钻孔芯样的劈裂试验测定结果按（式13-68）和（式13-69）计算确定。
(式13-3)
(式13-4)
式中： ——旧混凝土弯拉强度标准值（MPa）；
——旧混凝土劈裂强度标准值（MPa）；
——旧混凝土劈裂强度测定值的均值（MPa）；
——旧混凝土劈裂强度测定值的标准差（MPa）。
（3）旧混凝土面层的弯拉弹性模量标准值
可按（式13-70）计算确定。
(式13-5)
式中： ——旧混凝土面层的弯拉弹性模量标准值（MPa）；
——旧混凝土面层的弯拉强度标准值（MPa）。
（4）旧混凝土路面基层顶面的当量回弹模量标准值
宜采用落锤式弯沉仪（设计荷载100kN、承载板半径150mm）量测板中荷载作用下的弯沉曲线，按（式13-71）和（式13-72）确定。
(式13-6)
(式13-7)
式中： ——基层顶面的当量回弹模量标准值（MPa）；
——路面结构的荷载扩散系数；
——荷载中心处的弯沉值（μm）；
、、——距离荷载中心300mm、600mm和900mm处的弯沉值（μm）。
当采用落锤式弯沉仪的条件受到限制时，出可选择在清除断裂混凝土板后的基层顶面进行梁式弯沉测量，而后按现行《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）附录B反算，或根据基层钻芯的材料组成及性能情况依经验确定。
13.6.8.4加铺方案选择
根据使用要求及旧混凝土路面的综合评定结果，可选用分离式或结合式水泥混凝土加铺及沥青混凝土加铺方案，并经技术经济比较后确定。旧混凝土路面上加铺新结构层，可以选用沥青混凝土加铺层、分离式混凝土加铺层、结合式混凝土加铺层及旧沥青路面加铺水泥混凝土等加铺方案。具体加铺方案的选择应遵循以下原则：
①当旧混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为优良，面层板的平面尺寸及接缝布置合理，路拱横坡符合要求时，可采用结合式混凝土加铺方案、分离式混凝土加铺方案或沥青混凝土加铺方案。 
②当旧混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为中等以上时，或者新旧混凝土板的平面尺寸不同、接缝形式或位置不对应或路拱横坡不一致时，可采用分离式混凝土加铺方案或沥青混凝土加铺方案。
③当旧混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为次等以上时，可采用沥青混凝土加铺方案。 
④加铺时，必须对旧水泥混凝土路面进行处治，应更换破碎板，修补和填封裂缝，压浆填封板底脱空，磨平错台，清除旧混凝土面层表面的松散碎屑、油迹或轮胎擦痕，剔除接缝中失效的填缝料和杂物，并重新封缝。 
⑤加铺时，对于检测有明显板底脱空的路段，应采用压浆材料填封板底脱空，浆体材料应具备流动性好、早期强度高、无离析、无泌水、无收缩等特性。 
⑥当旧水泥混凝土面层损坏状况严重时，宜选用打裂压稳方案或碎石化方案处治旧混凝土路面，根据公路等级和交通状况，将处治后的旧路面选择用做改建路面的基层或底基层。
⑦选择打裂压稳改建方案时，打裂后应使75%以上的旧混凝土板产生不规则开裂，相邻裂缝形成的块状面积为0.4~0.6m2；选择碎石化改建方案时，破碎后应使75%以上的旧混凝土板破碎成小于400mm的颗粒。
13.6.8.5混凝土路面加铺层设计
（1）沥青加铺层结构设计
薄层沥青加铺层能明显改善路面的表面使用功能。对路面整体的承载能力不会有明显改变，因此旧路面的状况评定结果必须属于比较好的情况下才能采纳。沥青加铺层设计的重点是防止和控制反射裂缝。
沥青加铺层可设单层或双层沥青面层，至少有一层采用密级配沥青混合料，可根据需要设置调平层，在路面边缘设置内部排水系统。 沥青加铺层与原水泥混凝土面板之间宜撒布改性沥青，加强层间结合，避免层间滑移。 
根据气温、荷载、旧混凝土路面承载能力、接缝传荷能力等合理选用下述减缓反射裂缝的措施：
①增加沥青加铺层的厚度； 
②采用掺加纤维及橡胶等改性剂提高加铺层沥青混合料的抗裂性能； 
③在旧混凝土板顶面或加铺层内设置应力吸收层、聚酯玻纤布或者土工织物夹层；
④沥青加铺层下层可采用大粒径沥青碎石。 
沥青加铺层厚度应与混合料的公称最大粒径相匹配，并按减缓反射裂缝的要求确定。高速公路和一级公路的最小厚度宜为100mm，其他等级公路的最小厚度宜为80mm。
沥青加铺层下旧混凝土板的应力分析按《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）附录C进行。旧混凝土板的厚度、混凝土的弯拉强度和弹性模量标准值以及基层顶面当量回弹模量标准值，应采用旧混凝土路面的实测值，按本节规定的方法确定。旧混凝土板的应力应满足（式13-24）和（式13-25）的要求。
（2）分离式混凝土加铺层结构设计
分离式混凝土加铺层设计方案的特点是将新旧混凝土层的层间接触隔离，以防止旧路面板结构的弊病影响新铺结构层。设计时应遵循以下原则：
①加铺层可采用普通混凝土、钢纤维混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土。普通混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土加铺层的厚度不宜小于180mm；钢纤维混凝土加铺层的厚度不宜小于140mm。
②在旧混凝土面层与加铺层之间应设置隔离层。隔离层材料宜选用沥青混凝土，厚度不宜小于40mm。 
③分离式混凝土加铺层的接缝形式和位置，按新建混凝土面层的要求布置。
 ④加铺层和旧混凝土面层应力分析，按弹性地基双层板计算。旧混凝板的厚度、混凝土的弯拉强度和弹性模量标准值以及基层顶面当量回弹模量标准值，采用旧混凝土路面的实测值，按本节规定的方法确定。加铺层混凝土的弯拉强度标准值应符合规范的要求。加铺层的设计厚度，按加铺层和旧混凝土板的应力分别满足式（13-24）和式（13-25）的要求确定。
（3）结合式混凝土加铺层结构设计
设置结合式加铺层的主要目的是改善旧混凝土面层的表面功能，或者提高其承载能力或延长其使用寿命。结合式加铺层的厚度较薄，旧面层的接缝和发展性裂缝都会反射到加铺层上。所以，只有当旧混凝土路面结构性能良好，其损坏状况和接缝传荷能力均评定为优良时，才能采用结合式加铺层。设计时应遵循以下原则：
①采用铣刨、喷射高压水或钢珠、酸蚀等方法，打毛清理旧混凝土面层表面，并在清理后的表面涂敷粘结剂，使加铺层与旧混凝土面层结合成整体。 
②结合式加铺层厚度不宜小于60mm。加铺层的接缝形式和位置应与旧混凝土面层的接缝完全对应和对齐，加铺层内可不设拉杆或传力杆。 
③加铺层和旧混凝土板的应力分析，按弹性地基复层板计算。旧混凝土板的厚度、混凝土的弯拉强度和弹性模量标准值以及基层顶面当量回弹模量标准值，采用旧混凝土路面的实测值，按本节规定的方法确定。加铺层的设计厚度，按旧混凝土板的应力满足（式13-24）和（式13-25）的的要求确定。
（4）旧沥青路面加铺水泥混凝土路面结构设计 
当旧沥青路面已出现较严重的结构性损坏，路面承载能力较差时，选用水泥混凝土路面加铺层结构是一种可行的技术方案，可提高路面的结构承载力、延长路面的使用寿命。设计时应遵循以下原则：
①加铺层铺筑前应对较严重的车辙、拥包进行铣刨，对坑槽和网裂较严重的路段进行结构补强。 
②在旧沥青面层与水泥混凝土加铺层之间应设置调平层。调平层材料可选用沥青混凝土等。 
③加铺层可采用普通混凝土、钢纤维混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土。普通混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土加铺层的厚度不宜小于180mm；钢纤维混凝土加铺层的厚度不宜小于140mm。 
④旧沥青路面顶面的当量回弹模量可按式（13-39）或式（13-40）计算确定，并按照新建水泥混凝土路面进行加铺层设计。 
⑤超薄水泥混凝土加铺层的厚度宜为80~130mm，面板平面尺寸宜为1.0~2.5m，切缝深度为面层板厚的1/4～1/3，缝宽3~5 mm，无需封缝。
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