高速公路水泥混凝土路面加铺层设计与应用研究.docx

高速公路水泥混凝土路面加铺层设计与应用研究 摘要:为了避免常 见病害带来的路面使用性能下降问题和行车安全重大隐患，笔者从力学性能的角度，介绍了高速公路水泥混凝土路面加铺层设计的关键技术，对比分析了ARE设计方法、AI 设计方法、AASHTO设计方法3种加铺层设计方法，选取并采用AASHTO设计方法对原有水泥混凝土路面实施了加铺沥青混凝土的改造设计，指出在加铺沥青层前，应先对旧水泥混凝土路面的表面病害进行处理，还应注意接縫处理以减少和防止原有水泥混凝土路面的反射裂缝指出该改造设计的应用效果良好，说明AASHTO设计方法具有良好的推广应用价值关键词:高速公路;水泥混凝土路面;路面病害;加铺层;AASHTO设计方法引言水泥混凝土路面主要以水泥混凝土为,其优点是稳定性好、强度高、耐久性好,但随着使用年限的.增加,水泥混凝土路面出现不同程度的破坏，在较大温差和车辆超载等作用下,高速水泥混凝土路面经出现板底脱空、板角断裂、坑洞、错台等病害,导致混凝土路面的使用性能和行车安全出现较大的隐患，为此需要对混凝土路面进改建目前,主要是通过挖除重铺、白加白、白加黑这几种方法,其中“白加黑”具有建筑垃圾少、周围环境的影响小、易于养护维修等优点,进而得到广泛的应用。

国内外学者高速公路水泥混凝土路面加铺层设计与应用研究进行了很多研究,“白加黑”的结构设计方法一般是试验和实际调查未基础,结合当地的具体条件确定参数,提出经验公式Windmill等通过试验和野外观测,建立水泥路面进行沥青加铺的结构力学预测模型;Gulden通过研究提出不采取防裂措施的情况下, 加铺层的厚度要大于等于10cm;Majidzadeh, Abdulshafi等提出计算水泥混凝土路面沥青加铺层反射裂缝的新模型; 高速公路水泥混凝土路面由于应用较多，在不同的地区出现的问题各不一样,所以针对不同的路面问题进行加固处理一直是国内外研究热点,目前对我国对沥青加铺层设计没有较为规范的方法,本文针对实际施工中的压浆技术的配合比及施工细节进行深人分析，确定压浆原材料的最佳配合比,采用有限元法建立数值模型，研究沥青加铺层厚度对高速公路水泥混凝土路面加铺层路面的力学行为1水泥混凝土路面存在的问题与沥青路面相比，对于水泥混凝土路面，要注意以下几个方面的问题，一方面由于伸缩缝及施工缝刚性较大，行车舒适性较差;另一方面是在使用一段时间后，水泥混凝土路面出现的病害修复难度较大在平整度相同的基础上，因为水泥混凝土路面具有较大的刚性，且路面减振能力差使行车舒适性与沥青路面相差甚远，另外行驶的车辆还会存在较大的噪音，施工单位很少开发和研究低噪音水泥路面。

在路基、地基变形或不均匀沉降条件时，水泥路面很容易出现脱空现象，所产生的附加应力，导致容易出现断裂破坏2加铺层的设计方法加铺层的设计主要有ARE设计方法和Al设计方法、AASHTO设计法，其中ARE设计方法主要是在温度及车辆荷载的应力作用下，原水泥混凝土板接缝处会产生水平及垂直相对移位，进而造成沥青加.铺层产生极大剪应力和拉应力，以至发生反射裂缝设计控制指标是路面板移动导致的拉应变和接缝处移位导致的剪应变此方法应用简单，但对沥青加铺层应力分布情况难以准确分析，无法确定裂缝及接缝处应力对罩面层反射裂缝的影响程度而Al法为经验性方法，认为破坏沥青层的原因是超荷载导致接缝处出现竖向弯沉设计参数应考虑水泥混凝土接缝宽度、板长及层间处置方法处置层间过程中可以设置应力吸收薄膜层、土工织物、排水下封层及破碎、稳定处理旧水泥混凝土板此方法主要是控制弯沉差，尽管能够对减薄罩面层厚度影响进行充分考虑，但却未能给出其定量关系为此，可以采用AASHTO设计法进行加铺层设计该方法通过等效结构数来明确沥青加铺层厚度，如计算沥青加铺层厚度、选择防反措施及处理原水泥混凝土板及可行性分析等此经验设计方法主要依据新建水泥混凝土路面的设计方程，对原路面寿命、使用性能影响因素等进行了全面分析，并引入可靠性概念，使设计操作简单，概念明确，应用相对广泛。

3设计应用策略3.1对旧水泥混凝土路而进行病害处理损坏较大路面进行处理的时候，要根据实际情况，对损坏较深且宽的路面要至少凿去10cm深度的路面，进行深度清理后重新浇筑水泥混凝土;而对于损坏较浅且窄的路面要凿去5cm深度的路面后，采用沥青混凝土填平后压实的处理方法减小邻近板块的位移对有脱空和位移的邻近板块，要在旧混凝土板块下面灌浆固定住旧板块首先，要使用凿岩机对这些板块钻孔，其中，脱空板块在脱空部位钻孔，位移板块在板中加.上四角钻五个孔，孔径为5cm，孔深以钻头触及基底下的土层为止，然后从孔中灌入水泥砂浆这里要注意必须从板中间的孔进行灌浆,并且同时观察四角的孔随时进行堵塞处理，保证板块的稳定性3.2原材料的控制对所有要使用的原材料都要进行取样检测，符合标准合格的物料才可以进行使用，不可仅仅根据供应商的检测报告确定材料质量对沥青、粗细集料和抗剥落剂等要符合施工设计和要求;对沥青的存放，不同规格的沥青必须按照品种和强度的不同分门别类进行存放，对存放区的物料之间要保留一定的间距在储运和使用的时候对道路石油沥青都必须做好防水措施;另外，物料存放场地要选择硬化场地，且要对物料进行防污染设置，采取措施并做好排水系统。

物料存放区要制定类别规划图，有防雨棚等配置来确保物料的干燥3.3反射裂缝控制措施在旧水泥混凝土路面施工中，预防和延缓反射裂缝的产生是加铺沥青混凝土面层设计的关键所在荷载作用是造成反射裂缝的主要原因，所以可以通过接缝处板边弯沉量和弯沉差的降低来预防反射裂缝，通过加铺层弯拉强度和剪切强度的增加来延缓反射裂缝一般工程中通过玻纤格栅对路面反射裂缝起到预防作用，在措接格栅时，要确保搭接宽度在15cm以上，纵向搭接宽度必须大于20cm，同时需要按照沥青混合料的摊铺方向对纵向搭接进行适当调整施工过程中，首先要将粘层油撒布在路面，然后直接进行玻纤格栅的摊铺，在完成摊铺后及时用压路机进行碾压施工3.4沥青混合料拌合的控制沥青混合料在拌合前，检查拌合机械设备及相关配套设施并进行调试，确保设备的动态仪表是在正常工作状态;沥青混合料拌合程度，是沥青混合料全部拌合均匀，且所有矿物材料颗粒都已裹入沥青混合料中拌合的时候，要根据物料标准的配比进行计量拌合，把误差控制在标准范围以内，已经拌合好的沥青混合料的存放时间不可以超过24小时，要随拌随用总之，随着大量旧路的年限和路况的不堪重负，旧水泥混凝土路面加铺沥青面层是路面修复的首选。

其技术施工要严格按照施工要点进行质量控制，确保施工质量符合验收设计标准要求参考文献:[1]宋春野.高速公路水泥混凝土路面加铺层设计与应用研究[J].科技创新与生产力,2017(12):116-118.[2]李琳,罗芳.高速公路水泥混凝土路面加铺层设计与应用研究[J].公路工程,2016,41(03):117-121.[3]薛成. 武黄高速公路旧水泥混凝土路面上沥青混凝土路面加铺层设计分析[A]. 中国公路学会.第二届全国公路科技创新高层论坛论文集（下卷）[C].中国公路学会:中国公路学会,2004:8.-全文完-。