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旧水泥混凝土路面加铺改造方案综述

摘要：本文结合宁通公路东至江都段旧水泥混凝土路面加铺改造工程，较详细

地阐述了其改造方案的设计、改性沥青油毡和玻纤格栅的应用、改性沥青的应用、

SMA配合比设计及施工控制、试验路方案设计等。

关键词：混凝土路面加铺改造设计

1旧水泥混凝土路面状况
宁通公路东-江都段水泥混凝土路面于1986年建成，1996年的实测交通量
达9338辆/昼夜，经过12年的使用，该路面出现了不同程度的病害，已不能满
足当前的交通运输要求，须进行大修。依据《公路水泥混凝土路面养护规范》规
定对该水泥混凝土路段路况进行评价，调查评价结果见表1。
调查评价汇总表表1

路段K49+082～K53+083K59+240～K65+155K77+352～K90+880
项目内容调查结果评价调查结果评价调查结果评价
PCI49.957次70.081良78.348良
路面破损状况
DBL13.17次9.64中9.70中
代表弯沉23次19中11良
结构承载能力抗折强度5.472良5.390良5.685良
传荷能力//2良2良
平整度6.8差5.1差5.3差
注：PCL为路面状况指数；DBL为断板率(%)；传荷能力为检测相邻两块板的弯沉差；平整度
通过3m直尺检测。
从本次调查结果可以看出，南京4km段水泥混凝土路面的损坏情况最为严
重，扬州6km段和1345段次之，建议对该段水泥混凝土路面进行改造。
2方案设计
旧水泥混凝土路面上的沥青加铺层是一种特殊的路面结构，应力应变特性
与一般的弹性层状体系有较大的差别。由于接裂缝的存在，在外力荷载作用下，
沥青混凝土加铺层处于复杂的三维应力状态。车辆行驶经过不连续的板体时，
沥青混凝土加铺层中由于裂缝两侧相邻板块产生竖向位移差，而出现较大的剪切
应力，这种剪切应力是沥青混凝土加铺层产生荷载型反射裂缝最主要的原因。
另外,由于路面暴露在大气中，受气温周期性变化的影响，沥青加铺层和旧路面
板都会缩胀，并产生温度应力。由于旧水泥混凝土路面的应力在接缝处不连续,
因此沥青加铺层同时承受它本身以及旧路面所产生的温度应力,特别是冬季气温
较低时,沥青混凝土加铺层会因为与接缝对应处的应力过大而产生开裂,形成所
谓的温度型反射裂缝。
沥青混凝土加铺层设计即设计沥青加铺层厚度，而该厚度由行车荷载和防
反射裂缝两个因素控制。由于水泥混凝土面板本身强度较高，将其做为基层，在
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其上再加铺沥青混凝土这种路面结构，强度一般没问题，关键是防止反射裂缝
的产生。防止反射裂缝的措施大致可分为三类：改善沥青罩面层性能、设置中间
夹层和增设补强层。
国内外大量工程实例和研究说明：
(1)旧混凝土路面加铺改造仍处于研究、试验阶段，尚未有成熟的理论、方
法。由于各种条件的差异，相同的方法有时甚至得出相反的结论。
(2)改造中，处治原混凝土路面很重要，尤其在传荷能力较差的接缝处,能否
有效地处理板下脱空是关键。
(3)所有的土工织物或网络防治水平位移比剪切位移更有效。不论是加筋还
是应力消散措施,当应用于传荷能力很差的路面时，任何沥青类罩面对防治反射
裂缝都显得无能为力。
(4)为了有效地改造旧水泥混凝土路面,改善路面使用品质,应从提高面层、
夹层性能,处治好旧板块、基层等多方面考虑改造方案。
按国外沥青混凝土罩面的设计和计算方法,如ARE(AustinResearch
Engineers)设计方法、AASHTO罩面设计方法、美国沥青协会法、美国工程兵团
和联邦航空局法，计算出宁通公路*东至江都段旧混凝土路面上加铺沥青混凝土
厚度为80～100mm。根据理论分析结果和宁通线工程情况,确定采用4+6即10cm
的沥青混凝土加铺层,考虑到南京段和扬州段水泥混凝土路面的损坏程度不一样,
本次加铺改造采用了两种加铺结构层(详见图1)。
在宁通公路改造过程中采用了纵横缝粘贴改性沥青油毡,同时铺设玻璃纤维
土工格栅来达到提高沥青加铺层、延缓反射裂缝的能力。玻璃纤维土工格栅耐高
温性能好,摊铺热沥青混凝土不会产生变形。为保证玻璃纤维土工格栅与下一层
的贴合和便于施工,采用2～3cm厚的沥青砂找平层。从沥青加铺层中加入应力吸
收夹层后荷载应力和温度应力变化的比较可以看出,加入吸收层,温度拉应力下
降非常明显,而荷载应力下降不多。很多试验结果也表明加铺吸收层对减少接缝
收缩引起的拉应力效果明显,但对于荷载作用下两板相对垂直位移造成的剪应力
几乎没有什么效果。为了解决这一问题，除对旧水泥道面进行维修加固,对传力
效果差的接缝重新设置外,另外再在沥青混凝土面层下铺设18cm厚的二灰碎石
基层,用来缓冲剪切变形。
由于旧水泥混凝土路面上沥青混凝土加铺层的主要破坏形式是反射裂缝,即
冬季低温时由于接缝处水泥混凝土板收缩，在沥