道白改黑的实用探索

1、县道“白改黑”的实用探索工程概况 福建省泉州市洛江县道 304 线旧水泥路面加铺沥青混凝土层 （“白改黑”）试验段位于洛 江区河市镇新庵岭村 （X304 K10+200K12+260 处 ），路线分为正、复线单向通行。该路段自 1997 年竣工通车（复线于 2001 年通车）以来，长期受重载交通影响，路面出现了裂缝、断 板、破碎、错台、不均匀沉降等病害，通行不畅并存在行车安全隐患，严重影响公路使用功 能的发挥，亟需进行路面大修改造。2012 年 5 月，泉州市公路局将县道 304 线新庵岭段路面改造正式列入计划并予批复。 改造方案设定为“白加黑”与“白改黑”两种类型，改造后公路等级标准不变。本

2、次改造路 段全长 3.9 公里，工程预算总造价为 1582万元。主要结构类型及施工工艺 泉州市公路局与福州大学、泉州市路桥协会共同协作对该试验路段路面结构类型进行研 究，经多次反复论证，确定六种典型沥青面层加铺改建结构。白改黑”路面典型结构旧水泥混凝土路面板处治高聚物注浆处治 在正线 K10+200 K12+260 路段，针对旧水泥混凝土路面板板底 脱空，首次采用高聚物注浆处治， 注浆面积 400 。注浆前采用贝克曼梁法检测旧水泥板弯 沉与接缝传荷能力，分析路基路面病害情况，拟定注浆方案。高聚物注浆施工工艺流程为： 脱空板检测钻孔下注浆管注浆注浆后复测封孔。对平均弯沉大于 45(0.0lm m

3、) 或 弯沉差大于 4(0.0lmm) 的板块、板块纵横缝及裂缝进行注浆。通过注浆前、注浆后的弯沉检 测差对比，注浆后弯沉平均值降低30%以上。旧水泥路面破碎板修复处理 在“白加黑”试验段内，针对严重脱空、断板、破碎 板及错台严重的板块进行凿除重铺处理， 修复面积 660 。在试验段起点与终点处， 为保证 新铺沥青路面与旧水泥路面衔接良好， 按沥青结构层厚度要求设计台阶式过渡段， 过渡板采 取重铺处理， 既保证了基层强度， 又增强了沥青层与基层的粘结， 有效解决了沥青路面与水 泥路面衔接处常见的沥青层推移、松散、脱落、跳车等病害。旧水泥混凝土路面板接(裂)缝处理 在“白加黑”试验段内设定的三种

4、结构各分两半。其一，在旧水泥板上滚涂 AMP-LM 二 阶反应型防水粘结材料， 然后采用自粘式玻纤格栅贴缝压稳固定； 其二， 旧水泥路面经铣刨 拉毛后，直接进行下基层或底面层施工。前者施工方法：在旧水泥板纵横缝及裂缝处缝宽 50cm 位置涂 AMP-LM_ 阶反应型防水粘结材料，紧跟张贴 80kN 自粘式玻璃纤维土工格栅。 通过以上对比，分析 AMP-LM 二阶反应型防水粘结材料加玻纤格栅对缓解加铺沥青面层反 射裂缝、推移等病害所起的作用。橡胶应力吸收层铺设正线 K10+200K10+740 段，采用加铺 1.5cm 厚橡胶沥青应力吸收层，使用碎石同步封层车半幅施工一次成型。橡胶沥青用量控制至

5、2.6k g/ ，碎石粒径控制在 l0mm15mm ，撒铺量 22k g/23k g/。采用 26T 胶轮压路机碾压 45遍，初压温度不低于 150，复压温度 不低于 130，终压温度不低于 120。本路段同时作为福建省交通运输厅立项 橡胶沥青应力吸收层生产工艺研究 科研项目的 试验路平台，在试验现场直接获取科研数据，为福建省今后在“白加黑” 、“白改黑”施工中 推广应用橡胶沥青应力吸收层，做出了积极的探索。旧水泥混凝土路面打裂压稳在“白改黑”试验段（复线 Z K10+3002 K11+680 段），采用 H H T-3 智能连续强夯机对 旧水泥路面板进行打裂压稳。 施工工艺流程： 旧路弯沉与

6、模量检测确定单位击实功打裂 清扫表面碎渣 26T 胶轮压路机碾压旧路打裂后弯沉与模量复测。 H H T3 智能连续强 夯机采用液压缸将锤重 3 吨的锤体提高到一定高度后， 自由下落击打旧水泥面板。 该锤头底 部呈梅花状的 5 个凸起锤眼，眼径较小，锤击后使路面产生45角的斜向微裂，打裂后板块互相嵌锁、稳固，裂缝均匀、裂板尺寸适中，能避免由于锤击而产生次生脱空。旧水泥混凝土路面共振碎石化在“白改黑”试验段（复线 ZK11+828ZK12+260 段），采用 GZL600 型共振破碎机对旧 水泥板进行碎石化处理。 施工工艺流程： 旧路弯沉与模量检测确定工作频率与振幅碎石 化26T 钢轮压路机洒水碾

7、压破碎后弯沉与模量复测。 共振破碎机对路面进行高频按触打 击，振动频率在 44Hz55Hz 范围内，通过调节锤头的振动频率，使其接近水泥板的固有振 动频率， 激发水泥路面形成共振， 使水泥板实现完全碎石化。 通过在碎石化后的路段选择有 代表性节点进行断面开挖检测发现： 在路面强度较好的路段， 碎石化层颗粒分布均呈 “金字 塔”状，水稳基层未见开裂；在路面强度较差的路段，破碎分块分布不均，且水稳基层出现 裂缝或碎化下沉。针对碎石化后路面检测强度较差的 Z K11+8282 K11+848 段，采用半柔基层灌浆试验。 半柔基层试验段全长 20m、旧板厚度 22cm，采用平均水泥用量 8.3kg/

8、，加水搅拌后直接 在碎石化后基层注浆， 小型振动碾压机帮助渗透， 使胶浆能充分均匀地渗入基体骨架空隙中， 待胶浆硬化后洒水养生。 半柔基层灌浆对水泥混凝土路面碎石化后局部强度较低路段进行补 强处理，间接提高了碎石化施工均匀性，值得进一步探索。微粘结级配碎石 （ 2%）在“白改黑”试验段（复线 ZK10+300ZK11+680 段），采用铺设 12cm-20cm 厚 2%微粘 结级配碎石来阻隔旧水泥路面接 （裂） 缝反射至沥青面层。 本次在福建省内首次引入微粘结 级配碎石的概念， 并将微粘结级配碎石应用于旧水泥混凝土板的升级改造中， 在全国尚属首 例。本试验段碎石选用闽南质地坚硬的花岗岩， 砂选

9、用机制粗中砂。 微粘结级配碎石混合料配 合比为：水泥：0mm4.75mm 碎石：4.75m m-l0mm 碎石：lOmm-31.5mm 碎石 =42:724:480:910 ， 由该配合比组成的级配为连续级配。试验得到2%微粘结级配碎石混合料最佳含水量为5.4%，最大干密度为 2.164gcm3。拌和设备选用配有自动计量装置的强制式拌和机，拌和 力求均匀，运输采用自卸汽车运到工地，用摊铺机全断面一次铺筑成型， 12T-15T 静压式三 轮压路机进行稳压，然后用 25T 以上振动压路机振动碾压，碾压后封闭交通养生。笔者认为： 在旧路基路面强度适中， 且路基排水稍差的路段， 推荐微粘结级配碎石作为

10、 “白 改黑”基层（垫层）较为合理。沥青混凝土层施工 为严格控制与把握试验路段各结构层的施工工艺与工序质量， 对每批次集料进场、 拌和 料配制、混合料运输、摊铺、碾压进行全过程全面质量控制。内容包括：原材料质量、混合 料配合比、 沥青混合料出料温度、 运输温度、 摊铺碾压温度、 摊铺与碾压离析问题、 压实度、 各层弯沉值等，并收集各沥青层每 50m 路面图像。通过以上管理，对各沥青层施工进行适 时调整，以提高沥青混凝土的铺筑质量，建立沥青路面施工全面质量管理体系。原材料的质量控制 沥青混合料所用粗集料采用南安生产的凝灰岩碎石、洛江罗溪生 产的辉绿岩；形状近立方体，石质坚硬、耐磨、洁净、无风化、

11、无杂质，符合粗集料质量技 术指标要求；细集料采用南安丰州产机制砂，干净、坚硬、干燥、无风化、无杂质或其他有 害物质，并有适当的级配，符合细集料质量技术要求。沥青混合料级配与技术要求沥青混合料的生产 沥青混合料采用 L B-1000 强制式沥青混凝土搅拌设备进行拌和，生产 率为 60T/ 小时。严格按施工配合比进行拌和，经拌和站试拌合格且路面上做好摊铺准备后， 才进行大量生产。 在生产过程中， 严格掌握沥青和集料的加热温度以及沥青混合料的出厂温 度。及时检验油石比、 矿料级配和沥青混凝土的物理力学性质， 油石比与设计值的允许误差 为-0. 1% +0.2% 。路面性能信息化监测监控探索本项目在施

12、工中埋设了光栅应变传感器 （46 个）、土压力盒（ 14个）、温度传感器（ 51 个） 等多种现代化监测技术设备， 结合自动气象采集站， 组成完整的路面长期性能信息化监控系 统，对沥青加铺路面应力场、应变场、温度场、 环境场等路面动态物理力学响应进行长期监 测，可持续提供路面动态数据，为今后分析旧水泥路面加铺沥青层试验路各典型结构优劣、 确定适合本地湿热气候的路面结构提供宝贵资料。气象资料实时采集路面的应力与应变直接与环境场密切相关， 在路面智能化探索过程中， 在邻近河市公路站 架设自动气象采集站， 采集该路段的小气候气象数据， 作为路面信息化监控系统的基础数据。沥青路面结构应变场动态监测利用

13、光栅应变传感器对试验路典型 加铺结构进行沥青层底应变监测研究。 主要工作包括 光栅应变传感器布置方案设计、 光栅应变传感器的现场安装埋设、 典型结构沥青层底应变采 集、数据分析等。微粘结级配碎石 与碎石化碎石层应力水平监测利用土压力盒对微粘结级配碎石层和碎石化层底面、 顶面和侧面进行应力水平的动态和静 态监测。主要工作内容包括土压力盒的布置方案设计、安装埋设、现场监测、数据分析等。沥青路面动态响应分析利用 D H610 加速度传感器对旧水泥混凝土加铺沥青路面的动态响 应进行分析。主要工作内容包括 DH610 加速度传感器的布置方案设计、加速度现场监测、 数据分析等。沥青路面温度场监测利用热电偶

14、和静态温度测试系统对试验路典型结构进行温度场的监测研究。 主要工作内容 包括温度传感器布置方案设计、 温度传感器的现场安装埋设、 典型结构温度场现场监测、 数 据分析等。路面性能测试测试比较不同轴型、轴重、车速、 作用位置对旧水泥路面板加铺沥青面层结构应力场、应 变场、温度场、路面动态响应等的影响。工程主要配套项目的实施沥青路面完成后， 根据本路段自然条件与设计、 养护的要求，对整个路段的排水设施、交 通安全设施、 景观整治、 绿化美化进行进一步宪善， 力争将该路段打造成一条智能化与生态 美化的公路。施工中存在的主要问题如何有效处治新旧路面界面中积水多雨潮湿地区公路， 水泥混凝土路面加铺沥青层

15、后， 路 基中毛细水上升、路表水下渗， 均聚积在新旧路面界面间，特别是在纵坡起伏的凹部处，积 水较集中，导致新旧结构层黏附力下降。在车辆荷载作用下，抗剪切应力差，易造成脱层、 网裂、车辙和变形。以前常采用每 20m 处设置 -50mmPVC 横向排水管，但还是很难解决排 水问题。碎石化路段设置 3cm 沥青表处下封层的合理性探讨旧水泥混凝土路面碎石化后表面凹凸不平、较松散，在此基层表面加铺3cm 沥青表处下封层， 由于厚度较薄，混合料大部分渗入碎化后基层的空隙内，难以施工，且结构层黏附性及柔韧性较差，建议采用 5cm-6cm 沥青贯入式取代。ATB-25 密级配与 ATPB-25 开级配沥青碎

16、石层的施工比较本试验路的 ATPB-25 开级配沥青碎石层沥青用量为 2.5%，而 ATB-25 密级配沥青碎石层 沥青用量为 3.57% ，相比之下可节省沥青用量 30%，成本较低。 ATPB 基层具有较大的空隙 率，能及时排走滞留在路面内部的水分， 并能有效地减少反射裂缝的发生， 但如果采用半封 闭式施工时，表面易松散，对不具备全封闭施工条件的路段，建议不要采用。沥青混凝土材料选用沥青混凝土路面使用的地材紧缺， 大规模生产中，经常停工待料， “找米下锅” ，直接影响 沥青混凝土的质量。 由于泉州地面的地材料场少且分布不均匀， 路面用的石料供应紧缺， 特 别是能与沥青结合黏附性达到 5 级的

17、碱性石料更是稀缺。 为保证沥青混凝土的强度和抗水损 害能力，添加抗剥落剂， 也存在争议。经设计选取的配合比， 在施工过程中原则上不得随意 变更， 但在生产过程中经常遇到材料发生变化的情况， 经检测沥青混合料矿料级配、 马歇尔 技术指标不符合要求时， 应及时调整配合比， 使沥青混合料施工配合比达到设计范围值要求， 必要时需要重新进行配合比设计。沥青混凝土路面施工机具沥青混凝土路面施工机具配套的优劣，制约着施工能力和工艺质量的提高沥青混合料的拌和设备 本试验路的沥青混合料使用的是 LB-1000 型自制老式拌 和楼设备，生产能力 60T/ 小时。由于机械故障率高，出料低，制约了连续稳定的摊铺，对 路面的施工质量及进度都造成一定的影响。 由于受加热系统设备的限制， 除部分采用导热油 加热系统外，其中两个油罐 （50T/ 个 ）采用局部加热，沥青加热时难免出现部分温度控制不到 位，过温炭化或油温较低等情况，影响到沥青混合料的质量。沥青混合料的摊铺设备 本试验路的沥青混合料使用的是普通型 SPSE90V 型摊铺 机，最大摊幅 9 米， 由于交通条件限制， 无