水泥混凝土路面加铺沥青层结构设计

前言
目前广东省大部分城市现有的市政道路以水泥混凝土路面为主，沥青路面仅占很小一部分。一线城市如广州、深圳等沥青路面覆盖率相对较高，二三线城市还是以水泥混凝土路面为主。早期市政道路水泥混凝土路面现已出现不同程度的破损，行车噪音大，而沥青路面表面平整无接缝，行车振动小，噪音小，城市形象美观。在原有水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土的方法被广泛采纳。本文结合珠海市柠溪路、紫荆路、翠香路道路改造工程，阐述旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土层的结构设计。
一工程概况
柠溪路、紫荆路、翠香路道路改造工程位于珠海市城区香洲区，柠溪路、紫荆路是连接香州片区与前山片区的城市主干道。柠溪路南起翠微西路，北至人民路/紫荆路，途经富柠街、吉柠路、双竹街、兴业路，全长2630米，改造后宽42米，双向六车道；紫荆路南起人民路/柠溪路，北至梅华东路，途经桃园路、银桦路、银香路、运通路、翠香路、兴华路、沿河东路，全长1688米，改造后宽40米，双向六车道。设计内容主要包括两座立交、一个地下停车场、九座人行地道、机动车道旧混凝土路面加铺沥青混凝土等。
本工程在沥青路面使用性能气候分区中位于1—4区，本工程所在区域冬夏季节交替明显，终年气温较高，偶有阵寒，但冬无严寒，夏不酷热，年日温差较小，属南亚热带海洋性季风气候。年平均气温22.4℃。无冬季天气，终年气温在0℃以上，极端最低气温为2.5℃。日最高气温≥35℃的日子为数不多，全年为2.1天，极端最高气温为38.5℃。年平均相对湿度为79%。年降雨日为137.2天，年平均降雨量为1993.70mm。
柠溪路紫荆路改造后为城市主干道，机动车道双向六车道，设计车速50km/h。设计使用年限内累计标准轴次为：1100万次/车道。
二现状调查及病害处理
2.1现有水泥砼路面缩缝、纵缝、胀缝处理：对道路沿线现状水泥砼路面接缝进行详细检查，对现有缩缝、纵缝、胀缝用高压水进行清洗，凡无填缝料或填缝料老化等病害需以sbs改性沥青重新填缝。
2.2水泥砼板块断裂处理：路段路基不均匀沉降产生的裂缝，该类裂缝板块应整板凿除新建；其他要求在断裂缝位置两侧各宽出25cm范围内，凿除该范围水泥砼（厚度＞10cm）重新浇筑c35水泥砼。
2.3水泥砼板块破碎部位处理：对水泥砼板块破碎部位两侧各宽出10cm范围进行切除，重新浇筑c35水泥砼，板块切除范围要求整齐。
2.4水泥砼板块接缝啃边、自由边断角处理：现状水泥砼路面啃边、断角损坏较深、较宽的板块，应先凿除损坏部位（厚度＞10cm），重新浇筑c35水泥砼。破损面较浅、较窄的板块可先凿除破损路面（厚5cm），然后用4%橡胶沥青填平。
2.5 水泥混凝土路面弯沉测试使用东风牌eq3092f190型车和贝克曼梁检测法，检测路段点数24个点，平均弯沉值为23.6（0.01mm），评定代表弯沉值33.1（0.01mm）。水泥混凝土抗极限抗拉强度最小4.6mpa，平均4.9mpa。
2.6交通量调查
据调查，柠溪路、紫荆路、翠香路主要以小客车为主，同时，公交车所占的比例也较高，该道路车辆类型比例情况如下：小客车约占51.2%，公交车约占9.8%，大客车约占7.6%，小货车约占16.5%，中货车约占11.4%，其他车辆约占3.4%。
三沥青加铺层设计的原则
加铺层结构设计包括结构组合、厚度计算与材料组成，其原则如下：路面设计应根据道路等级与使用要求，遵循因地制宜、方便施工、利于养护的原则，结合当地条件和经验，对路面进行综合设计，以达到技术经济合理，安全适用的目的。主要考虑因素是延缓和减少反射裂缝的出现，具备高温稳定性和避免水损害等特点，满足行车安全的抗滑要求。

五沥青加铺层结构设计
在参考已有工程经验和理论分析的基础上，根据沥青加铺层的结构设计原则，综合分析比较，机动车道加铺沥青混凝土路面结构组成为：4cmsbs细粒式改性沥青混凝土上面层(ac－13c)，6cm中粒式沥青混凝土下面层（ac－20c），调平层，具体结构详见下图。
沥青混合料的类型选择和配合比设计是保证沥青路面使用质量和功能的关键，要求加铺层的沥青混合料本身具有高温抗车辙、低温抗开裂及抗疲劳、耐久等性能，同时能防止雨水下渗，诱发水损害。
5.1上面层设计
上面层应具有密实均匀、抗滑耐磨的功能。根据工程地区气候条件，结合以往工程实践，上面层选用抗滑和防渗效果好的粗型级配ac-13c。沥青采用sbs成品改性沥青，并在灯控交叉口进口段路段100m范围内添加聚丙烯腈纶纤维。
5.2中（下）面层沥青混合料类型的选择
根据以往工程案例，车辙变形一般发生在中面层。因此中（下）面层的一个重要作用是抗车辙，具有高温稳定性和水稳性。所以选用ac-20c作中（下）面层，沥青采用b-50沥青。为提高沥青砼路面抗车辙性能，本次改造中在灯控交叉口进口段路段100m范围内添加抗车辙剂。
5.3其他措施及技术要求
（1）随着新材料的发展和应用，不少研究实践证明使用土工布是减缓沥青混合料反射裂缝的一种有效、经济的方法。为保证工程质量，我们对土工布加以严格控制，选用了压缩性小，模量大，化学和生物作用稳定，浸透沥青性能良好的聚酯长丝无纺土工布，规格为150g/m2。该土工布抗拉强度达到8kn/m以上。具有良好的延伸性和抗刺破和胀破能力，可将应力扩展至更广范围，缓解裂缝处的应力集中，起到了吸收部分拉伸能量的作用。
（2）在水泥混凝土路面与沥青层之间以及各沥青层之间分别洒al(m)-4粘层油，主要提高界面粘结能力和减少雨水渗入到路面结构内部。
（3）调平层根据沥青砼加铺层与现状砼路面之间高差采用不同材料，当高差≤7cm时，调平层采用中粒式沥青砼(ac-20c)；当12cm≥高差＞7cm时，采用密级配沥青碎石(atb-25)；当高差＞12cm时，采用水泥稳定级配碎石。
（4）沥青混合料矿料的技术要求：

粗集料应选用坚硬、耐磨、抗冲击性好的碎石或破碎砾石，不可使用筛选砾石、矿渣及软质集料。
细集料：细集料应选用天然砂或人工砂，当用石屑代替砂时，石屑用量不得超过砂用量，且石屑应为碱性。技术指标：表面密度≥2.45吨/立米。
矿粉：矿粉应由石灰岩中的强基性岩石磨制而成，也可由石灰、水泥代替。但用这些物质作填料时，其用量不宜超过矿料总量的2%。不得用粉煤灰代替矿粉。技术指标：表面密度≥2.45吨/立米。含水量：≤1%。
（5）沥青混合料施工温度控制要求：沥青砼施工温度（℃）

为确保沥青混合料的摊铺温度，拌和厂至施工现场≤1小时运输时间。
六结论
本文结合柠溪路、紫荆路、翠香路道路改造工程旧水泥混凝土路面改造工程，在各种基础资料调查的基础上，根据旧水泥混凝土路面上沥青混合料加铺层结构设计的原则，依据国内外实体工程的实施经验与理论分析结果，提出柠溪路、紫荆路、翠香路道路改造工程旧水泥混凝土路面上沥青混合料加铺层的结构设计方案。并对结构方案进行了初步的分析与论证，提出了几条保证沥青加铺层使用性能的措施和技术要求，该方案的效果需经过工程实践的检验。