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1.南宁市城市规划设计院 广西南宁 530022；2.广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西南宁 530029
摘要：针对目前我国还没有一套系统成熟的加铺层设计体系，笔者通过多年的实践经验，结合快环路面维修工程实例，阐述了水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层的设计过程和施工质量控制，并重点分析了旧水泥混凝土板块处治方式和防反射裂缝结构设计，以便于设计和施工参考。
关键词：道路设计；水泥混凝土路面；加铺沥青混凝土；防止反射裂缝；质量控制
1、引言
对水泥混凝土路面进行改造的常用方法就是加铺沥青混凝土面层，但目前国内还没有形成一套系统完善的加铺改造设计体系，美国等发达国家一直对使用沥青加铺层技术补强旧水泥混凝土路面情有独钟，就是因为加铺沥青层具有提高路面结构的承载能力和恢复旧混凝土路面表面功能两大作用。本文在借鉴中外成熟设计经验和大量实践的基础上，结合快环路面维修工程系统的介绍了城市水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层的方法，并对面层容易出现的反射裂缝提出了明确的控制要素指标。
2、工程概况
南宁市快速环道于2004建成通车，随着城市规模的逐步发展，快速环道的功能充分显现，交通量迅速增长，根据相关交通量资料显示，2010年道路年平均日交通量已达到40930辆/日（绝对数），同时车辆超载严重。该段路面水泥面板破损较为严重，主要表现为以下几个方面：①面板出现严重破碎板、断板；②面板板角及板边出现断裂；③面板接缝填缝料破坏；④水泥混凝土路面板出现裂缝；⑤板块错台、脱空。为提高全路段的道路服务水平，发挥快环环道在路网中的作用，保证南宁市行车畅通、安全、快捷、舒适，促进南宁市经济的持续快速发展，决定对其进行沥青混凝土面层加铺改造。
3、前期设计资料搜集
（1）道路现状分析
主要提供道路原有设计指标及竣工时间，管养单位的历年养护资料及现状交通量统计。分析道路破损状况指数，评定板块脱空比率。
（2）旧路面结构参数调查
主要包括路面各结构层厚度、混凝土面层弯拉强度标准值、混凝土面层弯拉弹性模量、旧混凝土路面基层顶面的当量回弹模量。
（3）路基及地下管线调查
取样调查路床不同深度范围内路基土的分层含水量、土质类型及承载力等，分析路基的稳定性、强度以及路基路面范围内排水状况。
4、水泥混凝土病害处治设计
水泥混凝土病害处治对于加铺沥青混凝土面层至关重要，只有基础处治合格后，沥青面层的稳定性才能保证。
破碎板处治：对于板块碎裂超过3块时，即判定为碎裂板，采用整块板进行破除翻修处理。对于路面基层保持完好，达到承载力要求时，可保留基层，只更换破碎板；对于路面基层散失承载力路段，采用C15素混凝土修补基层。施工时需注意在破碎混凝土面板前应先对旧破碎板四周用切割机切割到底，使需换板的砼板块与临边板块分隔开，避免破板时损伤相邻好板。基层采用C15素混凝土浇注，厚度应与原有基层厚度一致。然后在原板壁上加装传力杆后，在原位置浇筑与旧混凝土板厚相同厚度的水泥混凝土，设计强度应不低于原设计值。
板边板角损坏：根据板角及板边断裂应按破裂面确定切割范围，并将破除范围切割成规则的垂直面，切割深度与原水泥混凝土面层厚度一致，在切割时保留原有拉杆或传力杆钢筋，无拉杆时，需钻孔补设拉杆。
填缝料更换：对损坏的或老化的纵横向填缝料采用厚刀片切割，清理干净后，采用新的填缝料进行填充。
脱空处治：规范中对板块脱空的判定采用板边弯沉大于0.2mm，笔者结合其它工程实例及成功经验适当提高判定脱空指标，采用板边弯沉大于0.14mm或板边弯沉差大于0.06mm时均判定为脱空板块。对于脱空板块采用化学灌浆处治，因化学灌浆可灵活调整浆液固化时间，控制走浆半径，尽可能控制跑浆；施工时，应将化学浆液与预先配好的水泥浆采用双液灌浆系统进行灌浆，灌浆材料须通过实验选配，可按水：水泥：化学剂（水玻璃溶液）=0。75：1：0。15～0。35的比例配置。
脱空板可按照5孔梅花桩进行钻孔，
孔壁距离板边70～80cm，最小不能小于50cm。对于轻微裂缝板应适当多钻。钻孔定位尽可能在脱空深度最大处。钻孔深度一般为85cm，对于深层灌浆应根据路基下沉范围和深度来确定钻孔深度。
灌浆完成5d后，采用BZZ-100标准轴载汽车，用贝克曼梁检测方法逐板复测灌浆板的回弹弯沉值（每块板点数不少于四个），板边弯沉值≤0.14、板边弯沉差≤0.06mm来控制，不满足要求需重新钻孔补压。
5、抗发射裂缝材料设计
反射裂缝产生机理：反射裂缝是由于旧水泥砼路面接缝或裂缝附近的位移引起其上方沥青加铺层内出现应力集中而形成的纵横裂缝。反射裂缝的产生有可能主要是温度原因引起的，也有可能主要是荷载作用引起的，或者是温度和荷载共同作用造成的。对于主要因温度原因而引起的反射裂缝的情况，可以采用降低加铺层与旧面层间粘附阻力以及增加加铺层抗拉强度的措施。而对于主要因荷载作用而产生反射裂缝的情况，则采用降低接缝处板边弯沉量以及提高加铺层弯拉强度和剪切强度的措施。
在本工程中，采用几种措施综合进行运用：
（1）旧混凝土路面板弯沉控制指标采用板边弯沉值≤0.14、板边弯沉差≤0.06mm双指标控制；
（2）设置长丝纺粘针刺非织造土工布，由于土工布具有整体的强度和一定的变形量，旧路面位移可通过土工布使应力扩展至更宽的范围，从而缓解了裂缝处的应力集中，在一定程度上减少反射裂缝的产生。
铺设土工注意事项：
①热沥青喷洒温度应保持在150℃～170℃之间，喷洒粘结油后立即铺放土工布，将土工布单面烧毛的一面向上铺放。 ②应使用专用摊铺设备，摊铺设备须具备预张拉系统，预张拉不低于10%。
③土工布施工完毕后应立即覆盖底面层，以免受行车碾压或雨水侵蚀。当大气温度低于10℃或路面潮湿时严禁施工。
（3）沥青均采用改性沥青，上面层采用SBS改性沥青玛蹄脂碎石混合料，沥青玛蹄脂是由沥青、矿粉、纤维及少量细集料组成的混合物。按照内摩擦角最大的原则配制间断级配的粗集料，使其形成相互嵌挤锁结的骨架，然后用足量的沥青玛蹄脂（细集料、矿粉、沥青和纤维稳定剂组成）填充其骨架空隙的一种路面结构。对于提高沥青混凝土的高温稳定性和抗反射裂缝有较大作用。
确定加铺结构如下表：
结构类型 机动车道
SMA-13 细粒式SBS改性沥青混凝土上面层 4 cm
热沥青粘层（沥青用量0.4kg/㎡） （不计厚度）
AC-20C中粒式SBS改性沥青混凝土中面层 6 cm
长丝纺粘针刺非织造土工布（满铺）
热沥青粘层（沥青用量1.2kg/㎡） （不计厚度）
AC-10细粒式SBS改性沥青混凝土找平层 3cm
热沥青粘层（沥青用量0.4kg/㎡） （不计厚度）
现状水泥混凝土路面表面处治合格
结构总厚度 13 cm
6、道路平纵横设计
考虑到本工程为旧路加铺工程，旧路周边高程及建筑已基本确定，故平面设计按照现状道路的平面布置；纵断面设计在原纵断面设计指标控制的基础上对局部位置进行拟合微调，使其满足平顺要求，横坡控制范围为1%～2%。
7、工程效果
本工程于2011年竣工验收，经2年来道路使用，效果良好，无出现车辙和开裂，社会反响较好。对路面钻芯取样，土工布与上下各层粘结良好。达到设计要求的粘结强度。
8、总结
（1）通过对旧路资料的分析研究，才能提出针对性和合理性加铺设计方案，应重视对前期资料的收集和检测；
（2）旧水泥混凝土的病害处治后的指标控制是非常必要的，应在处治完毕后，采用弯沉依进行逐板检测，达到设计要求的指标后，再进行沥青层的加铺。
（3）采用细粒式作为找平层对于减缓反射裂缝是有积极作用的，但应控制好沥青的含量和骨料级配，避免出现软弱夹层。
（4）土工布对于防止反射裂缝具有很大作用，但施工要求较高，本工程设计中把土工布调整沥青层之间施工，避免直接在水泥混凝土面层摊铺易出现剥离等不良情况的发生，减少土工布施工控制难度。
（5）对于南方气候潮热地区，可适当提高沥青混凝土动稳定度指标，减少后期的推移拥包等病害。
（6）对于道路上跨桥梁、标志牌等结构物，应满足结构物与道路的最小净空要求，对于不满足要求的路段必须进行过渡设计。
作者简介：
白文君（1979—），男，河北石家庄，工程师，主要从事市政道路设计研究工作。
摘要：针对目前我国还没有一套系统成熟的加铺层设计体系，笔者通过多年的实践经验，结合快环路面维修工程实例，阐述了水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层的设计过程和施工质量控制，并重点分析了旧水泥混凝土板块处治方式和防反射裂缝结构设计，以便于设计和施工参考。
关键词：道路设计；水泥混凝土路面；加铺沥青混凝土；防止反射裂缝；质量控制
1、引言
对水泥混凝土路面进行改造的常用方法就是加铺沥青混凝土面层，但目前国内还没有形成一套系统完善的加铺改造设计体系，美国等发达国家一直对使用沥青加铺层技术补强旧水泥混凝土路面情有独钟，就是因为加铺沥青层具有提高路面结构的承载能力和恢复旧混凝土路面表面功能两大作用。本文在借鉴中外成熟设计经验和大量实践的基础上，结合快环路面维修工程系统的介绍了城市水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层的方法，并对面层容易出现的反射裂缝提出了明确的控制要素指标。
2、工程概况
南宁市快速环道于2004建成通车，随着城市规模的逐步发展，快速环道的功能充分显现，交通量迅速增长，根据相关交通量资料显示，2010年道路年平均日交通量已达到40930辆/日（绝对数），同时车辆超载严重。该段路面水泥面板破损较为严重，主要表现为以下几个方面：①面板出现严重破碎板、断板；②面板板角及板边出现断裂；③面板接缝填缝料破坏；④水泥混凝土路面板出现裂缝；⑤板块错台、脱空。为提高全路段的道路服务水平，发挥快环环道在路网中的作用，保证南宁市行车畅通、安全、快捷、舒适，促进南宁市经济的持续快速发展，决定对其进行沥青混凝土面层加铺改造。
3、前期设计资料搜集
（1）道路现状分析
主要提供道路原有设计指标及竣工时间，管养单位的历年养护资料及现状交通量统计。分析道路破损状况指数，评定板块脱空比率。
（2）旧路面结构参数调查
主要包括路面各结构层厚度、混凝土面层弯拉强度标准值、混凝土面层弯拉弹性模量、旧混凝土路面基层顶面的当量回弹模量。
（3）路基及地下管线调查
取样调查路床不同深度范围内路基土的分层含水量、土质类型及承载力等，分析路基的稳定性、强度以及路基路面范围内排水状况。
4、水泥混凝土病害处治设计
水泥混凝土病害处治对于加铺沥青混凝土面层至关重要，只有基础处治合格后，沥青面层的稳定性才能保证。
破碎板处治：对于板块碎裂超过3块时，即判定为碎裂板，采用整块板进行破除翻修处理。对于路面基层保持完好，达到承载力要求时，可保留基层，只更换破碎板；对于路面基层散失承载力路段，采用C15素混凝土修补基层。施工时需注意在破碎混凝土面板前应先对旧破碎板四周用切割机切割到底，使需换板的砼板块与临边板块分隔开，避免破板时损伤相邻好板。基层采用C15素混凝土浇注，厚度应与原有基层厚度一致。然后在原板壁上加装传力杆后，在原位置浇筑与旧混凝土板厚相同厚度的水泥混凝土，设计强度应不低于原设计值。
板边板角损坏：根据板角及板边断裂应按破裂面确定切割范围，并将破除范围切割成规则的垂直面，切割深度与原水泥混凝土面层厚度一致，在切割时保留原有拉杆或传力杆钢筋，无拉杆时，需钻孔补设拉杆。
填缝料更换：对损坏的或老化的纵横向填缝料采用厚刀片切割，清理干净后，采用新的填缝料进行填充。
脱空处治：规范中对板块脱空的判定采用板边弯沉大于0.2mm，笔者结合其它工程实例及成功经验适当提高判定脱空指标，采用板边弯沉大于0.14mm或板边弯沉差大于0.06mm时均判定为脱空板块。对于脱空板块采用化学灌浆处治，因化学灌浆可灵活调整浆液固化时间，控制走浆半径，尽可能控制跑浆；施工时，应将化学浆液与预先配好的水泥浆采用双液灌浆系统进行灌浆，灌浆材料须通过实验选配，可按水：水泥：化学剂（水玻璃溶液）=0。75：1：0。15～0。35的比例配置。
脱空板可按照5孔梅花桩进行钻孔，
孔壁距离板边70～80cm，最小不能小于50cm。对于轻微裂缝板应适当多钻。钻孔定位尽可能在脱空深度最大处。钻孔深度一般为85cm，对于深层灌浆应根据路基下沉范围和深度来确定钻孔深度。
灌浆完成5d后，采用BZZ-100标准轴载汽车，用贝克曼梁检测方法逐板复测灌浆板的回弹弯沉值（每块板点数不少于四个），板边弯沉值≤0.14、板边弯沉差≤0.06mm来控制，不满足要求需重新钻孔补压。
5、抗发射裂缝材料设计
反射裂缝产生机理：反射裂缝是由于旧水泥砼路面接缝或裂缝附近的位移引起其上方沥青加铺层内出现应力集中而形成的纵横裂缝。反射裂缝的产生有可能主要是温度原因引起的，也有可能主要是荷载作用引起的，或者是温度和荷载共同作用造成的。对于主要因温度原因而引起的反射裂缝的情况，可以采用降低加铺层与旧面层间粘附阻力以及增加加铺层抗拉强度的措施。而对于主要因荷载作用而产生反射裂缝的情况，则采用降低接缝处板边弯沉量以及提高加铺层弯拉强度和剪切强度的措施。
在本工程中，采用几种措施综合进行运用：
（1）旧混凝土路面板弯沉控制指标采用板边弯沉值≤0.14、板边弯沉差≤0.06mm双指标控制；
（2）设置长丝纺粘针刺非织造土工布，由于土工布具有整体的强度和一定的变形量，旧路面位移可通过土工布使应力扩展至更宽的范围，从而缓解了裂缝处的应力集中，在一定程度上减少反射裂缝的产生。
铺设土工注意事项：
①热沥青喷洒温度应保持在150℃～170℃之间，喷洒粘结油后立即铺放土工布，将土工布单面烧毛的一面向上铺放。 ②应使用专用摊铺设备，摊铺设备须具备预张拉系统，预张拉不低于10%。
③土工布施工完毕后应立即覆盖底面层，以免受行车碾压或雨水侵蚀。当大气温度低于10℃或路面潮湿时严禁施工。
（3）沥青均采用改性沥青，上面层采用SBS改性沥青玛蹄脂碎石混合料，沥青玛蹄脂是由沥青、矿粉、纤维及少量细集料组成的混合物。按照内摩擦角最大的原则配制间断级配的粗集料，使其形成相互嵌挤锁结的骨架，然后用足量的沥青玛蹄脂（细集料、矿粉、沥青和纤维稳定剂组成）填充其骨架空隙的一种路面结构。对于提高沥青混凝土的高温稳定性和抗反射裂缝有较大作用。
确定加铺结构如下表：
结构类型 机动车道
SMA-13 细粒式SBS改性沥青混凝土上面层 4 cm
热沥青粘层（沥青用量0.4kg/㎡） （不计厚度）
AC-20C中粒式SBS改性沥青混凝土中面层 6 cm
长丝纺粘针刺非织造土工布（满铺）
热沥青粘层（沥青用量1.2kg/㎡） （不计厚度）
AC-10细粒式SBS改性沥青混凝土找平层 3cm
热沥青粘层（沥青用量0.4kg/㎡） （不计厚度）
现状水泥混凝土路面表面处治合格
结构总厚度 13 cm
6、道路平纵横设计
考虑到本工程为旧路加铺工程，旧路周边高程及建筑已基本确定，故平面设计按照现状道路的平面布置；纵断面设计在原纵断面设计指标控制的基础上对局部位置进行拟合微调，使其满足平顺要求，横坡控制范围为1%～2%。
7、工程效果
本工程于2011年竣工验收，经2年来道路使用，效果良好，无出现车辙和开裂，社会反响较好。对路面钻芯取样，土工布与上下各层粘结良好。达到设计要求的粘结强度。
8、总结
（1）通过对旧路资料的分析研究，才能提出针对性和合理性加铺设计方案，应重视对前期资料的收集和检测；
（2）旧水泥混凝土的病害处治后的指标控制是非常必要的，应在处治完毕后，采用弯沉依进行逐板检测，达到设计要求的指标后，再进行沥青层的加铺。
（3）采用细粒式作为找平层对于减缓反射裂缝是有积极作用的，但应控制好沥青的含量和骨料级配，避免出现软弱夹层。
（4）土工布对于防止反射裂缝具有很大作用，但施工要求较高，本工程设计中把土工布调整沥青层之间施工，避免直接在水泥混凝土面层摊铺易出现剥离等不良情况的发生，减少土工布施工控制难度。
（5）对于南方气候潮热地区，可适当提高沥青混凝土动稳定度指标，减少后期的推移拥包等病害。
（6）对于道路上跨桥梁、标志牌等结构物，应满足结构物与道路的最小净空要求，对于不满足要求的路段必须进行过渡设计。
作者简介：
白文君（1979—），男，河北石家庄，工程师，主要从事市政道路设计研究工作。