非粘结混凝土路面加铺层设计及施工

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简介： 混凝土路面在经过一段时间的使用后，其路面状况会越来越差，病害越来越严重。若全部挖除重建，则所需的资金多、工期长，对正常交通的干扰也相当严重；若直接做粘结式混凝土加铺层，又需要进行大量的路面病害处治工作；而此时，若选用非粘结混凝土路面铺层，则不失为一种好方法。该文对其优点、设计及施工应注意的问题进行了介绍。
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非粘结混凝土路面加铺层是先在现有的混凝土路面上设置中间隔离层，然后在隔离层上再铺筑加铺层。设置隔离层主要是为了防止现有路面的裂缝及接缝反射到混凝土加铺层上。

1 优点

　　非粘结混凝土加铺层对现有混凝土路面状况较差的情况特别适用。与其他加铺层技术相比，它在加铺层施工前对现有路面的处治工作量较小，只需要对板下有较多空隙及活动的混凝土面板等进行修复。但通过这些处治，可使加铺层及隔离层的厚度减薄，从而使工程总体较经济。非粘结混凝土路面加铺层在路面性能退化前的较长时期内，性能和费用都优于沥青加铺层。

　　非粘结混凝土加铺层可避免因路面重建而带来的费用大、工期长、对正常交通秩序干扰大等一系列问题。它可以在现有路面上直接施工，而不需要挖除全部现有的混凝土路面再对基层进行处治。加铺层混凝土的铺筑方法同新铺筑混凝土路商施工基本一样，可做成带传力杆或不带传力杆接缝的素混凝土路面，也可做成钢筋混凝土或连续式钢筋混凝土路面，施工便利。与挖除重建相比，虽然个别路段可能会遇到调坡或抬高桥面问题，但其费用常大大低于重建的费用。

　　非粘结混凝土加铺层没有反射裂缝发展的问题。反射裂缝发展是沥青类加铺层常见的现象，它会明显缩短加铺层的使用寿命。而非粘结混凝土加铺层由于设置了隔离层，阻止了反射裂缝对加铺层的影响，延长了路面的使用寿命。

２ 设计建议

　　加铺层的设计通常包括加铺层的厚度设计和接缝设计。但对所有的混凝土路面，都应正确设计接缝间距、荷载传递和排水系统，这样可避免将来的麻烦。

　　最常用的设计方法是“结构缺陷”法。它的依据是在现有路基上新修混凝土路面所需的厚度。非粘结混凝土加铺层厚度的设计步骤，应包括对现有路面状况的评价。首先应对现有路面进行目视实地调查，确定需要在加铺前进行处理的缺陷范围和方式,并根据弯沉仪或取芯试验提供的结构信息进行结构评价，然后进行设计计算。对素混凝土加铺层而言，最小厚度应不小于１３ｃｍ，大多数厚度在１８～２３ｃｍ。

　　一些工程师担心，加铺层混凝土面板的翘曲作用会导致面板较早断裂。翘曲是贯穿板厚的温度梯度作用的结果，温度梯度随气候情况及每天的时间而变化。设计时可采用短的接缝间距或连续配筋的方法，减少加铺层混凝土板中的翘曲应力作用。

　　对不加筋非粘结混凝土加铺层，其最大接缝间距不超过板厚的２２倍，但，最短也不宜短于３ｍ。

３ 加铺前的处治

　　加铺前仅需对几种严重病害进行处治，如对严重破碎板，沉陷、活动的板等进行修复。处治工作量宜与加铺层的厚度综合考虑，因为对路面病害的处治，可提高现有路面的结构值，相应可减薄加铺层的厚度。但是，不倾向用增加加铺层厚度的方法来代替对现有路面病害的修复，况且增加加铺层厚度并不能解决所有的病害，如板失去均衡支撑出现活动，缺少排水系统、唧泥等。对这些病害必须进行处治。

３.1 破碎板的处治

　　不需要对所有的破碎板都进行更换，仅需对那些失去基层均衡支撑及损坏严重的板进行更换。对沉陷井唧泥的破碎板必须进行更换，同时还应修复基层，对已发生唧泥和基层浸蚀的还应进行边部排水。

３．２不稳定板的处治

　　大多数不稳定板是失去均衡支撑、可活动和唧泥的，但破损尚不严重。可用稳定（压浆）或座实技术处治。压浆通常是用水泥火山灰浆,通过混凝土板表面钻的孔，将浆压入到路面板下。座实技术是把板座实防止偏转，常用落锤式设备把板击成每边长１ｍ以上的块，然后用重型压路机压实，具体吨位和遍数应通过试验确定。

３．３错合的处治

　　接缝或裂缝处当错台大于０．６ ｃｍ时，可采用两种方法处治：消除错台或铺设较厚的隔离层。若选用较厚的中间隔离层，通常采用热拌沥青混合料。

３．４破碎

　　对于路面结构非常差的情况，可用共振、落锤式或其他破碎设备将现有路面破碎，然后用５０ｔ或２５ｔ的钢轮压路机座实。通常用５０ｔ压路机只需压一遍，而用２５ｔ则需压两遍，对座实后的情况应进行评定。

　　应特别注意现有路面板的破碎，因为这样将减弱结构的性能，需采用较厚的加铺层来弥补，同时中间隔离层的材料及厚度也需要有保证，美国一些应用这项技术建成的路段状况良好，然而其成本效益要与加铺前局部修复处理进行比较，综合评定。

４ 加铺层及隔离层的材料

　　加铺层混凝土可用标准的，也可用早强的混凝土混合料，在交通繁忙路段，使用早强混凝土可减少道路封闭时间，早强混凝土在铺筑５～２４ｈ后即允许开放交通。

　　中间隔离层应覆盖现有的整个路面，以保证加铺层的独立性。不合适的隔离层会影响加铺层的寿命。研究表明，沥青混合料是中间隔离层的最好材料，混合料要符合有关规范规定，并采用常规的级配骨料，最大粒径要根据隔离层的厚度选定。隔离层的厚度应根据现有路面状况进行选择。对现有路面裂缝或接缝处错台超过０．６ｃｍ的情况，采用２．５ｃｍ厚的沥青混合料作中间隔离层是合适的。

５ 施工中的几个问题

５．１ 中间隔离层的铺设

　　中间隔离层的铺设可采用标准施工程层的收缩裂缝也会增多，此时使用由熟石灰和水组成的石灰浆水，喷洒在中间隔离层的表面可减轻这些问题。

５．２ 加铺层的接缝

　　加铺层的锯缝应尽可能早些，以释放其初始应力，纵横缝的锯缝深度不小于加铺层的１／３。

　　加铺层与现有路面的错缝若做得好，可延长加铺层的寿命。特别对无传力杆的接缝，错缝有助于跨缝荷载的良好传递，这是由于每个接缝都是设在连续的混凝土板上。一些州还特别规定力。铺层接缝与现有路面的接缝及裂缝的错缝间距至少为９０ｃｍ；另外，为防止接缝处原路面板下唧泥的发生，加铺层设缝与原路面接缝或裂缝应交错布置。

　　在铺设隔离层前，承包商应准确标明现有路面的接缝和裂缝位置，允许误差在１０cm内。同时允许在规定的最大缝距内进行缝的调整，以利错缝。

　　对于重交通荷载的道路，必须设置带传力杆的接缝，但对错缝不强调。传力杆的直径为 ３２～ ３８mm，根据其加铺层厚参照附表选用。

６ 结语

　　美国曾于１９８９年对非粘结加铺层的服务状况进行了调查，调查显示服务状况优良。说明该项技术对路况较差的道路是合适的，该项技术与重建及其他加铺层技术相比具有良好的成本效益。