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高速公路路面加铺改建工程施工工艺及质量控制
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内容提示：在我国，水泥混凝土路面的长足发展促进了公路交通运输事业的蓬勃发展，产生了巨大的社会效益与经济效益。然而，就全国水泥混凝土路面使用状况而言，仍存在较多问题，对水泥混凝土路面维修技术展开研究，提出适合的养护与维修对策，具有重要意义。
摘要：在我国，水泥混凝土路面的长足发展促进了公路交通运输事业的蓬勃发展，产生了巨大的社会效益与经济效益。然而，就全国水泥混凝土路面使用状况而言，仍存在较多问题，对水泥混凝土路面维修技术展开研究，提出适合的养护与维修对策，具有重要意义。
关键词：高速公路；施工工艺；路面加铺；质量控制
1项目概况
某高速公路全长138公里（起止桩号K373 000~K511 000），工程于1993年7月开工，1997年5月建成通车，设计车道为双向四车道，全封闭、全立交。其中K373~K416段与K449~K511段按平原微丘区标准设计，路基宽为24.5米，路面宽2×8.5米，设计行车速度为100公里/小时；K416~K449段按山岭重丘区标准设计，路基宽为21.5米，路面宽2×8米，设计行车速度为80公里/小时。路肩为沥青碎石，宽2×2.5米。旧路面为水泥混凝土路面结构，路面结构自上而下分别为24cm厚水泥混凝土面层 16~18cm厚二灰稳定粒料基层 18~20cm厚碎石底基层。
本项目公路自1997年竣工以来，一直进行着维修和养护工作。路面的维修和养护主要集中在路面换板、路面裂缝修补、路面板底灌浆、路面错台修补、路面坑洞修补、填缝料更换、沥青罩面等几方面工作。2004年、2005年路面换板面积为44695.7m2，板底灌浆面积为287744m2。病害高发期部分新换面板依然出现断板、裂缝甚至破碎等病害类型，导致在病害稳定期重复换板量880.21m2、压浆后再换板量为9173m2，本阶段裂缝修补95338.9m，坑洞修补22098个，沥青罩面28847.8m2。2004年和2005年的路面维修和养护状况已经充分表明本项目公路开始进入病害稳定期，此阶段路面病害状况开始处于稳定发展阶段。
2沥青加铺层特殊路基处理
2.1灌浆
灌浆就是要让水泥或其他浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密作用，提高土体的抗变形能力达，达到提高其承载能力的目的。灌浆孔直径为42mm，压浆材料为水泥浆。经理论计算并结合国内工程实例，灌浆扩散半径为1.8米，灌浆压力为0.1～0.5MPa，灌浆孔纵横向间距3米，按梅花型布置，一般路段灌浆深度为2米，桥头两端各15米范围内灌浆深度为5米。
2.2水泥灌浆施工工序（见图1）
2.3注浆结束标准
在规定的灌浆压力下，吸浆量小于5L/min，或孔段单位吸浆量大于理论估算值时可结束灌浆。
2.4质量检测
灌浆完毕，需对效果进行检验。压力灌浆工程属地下隐蔽工程，灌浆施工过程应严格按照要求进行，保证灌浆工程的质量。①要求施工结束15天以后，对基层顶面进行承载板试验，基层顶面当量回弹模量应大于160MPa；②同时采用钻探法进行检测，在处理范围内通过钻孔取芯，对取样测试，取得土层物理力学参数，最终对工程质量进行综合评价。
3加铺层路面处治施工工艺
3.1施工前准备
在打裂压稳施工前，应清除原有的沥青罩面和修补；交通管制，设置警示标志。
3.2确定打裂程序
在正式开始打裂施工之前，指定长150米单向车道的试验路段以确定适合本项目的打裂程序，通过调整落锤高度来控制冲击强度，调整设备行进速度来控制打裂间距。通过试验段确定打裂压稳的各项指标满足以下要求：①打裂效果：使打裂段落75%以上的路面不规则开裂，相邻裂缝围成的面积为0.4—0.6平方米。②冲击强度：由锤头高度和落锤间距确定，落锤间距不小于60cm，锤头高度应由低到高不断调整直到达到全面板深24cm打裂要求。为避免过度破坏，打裂时不应使路面板产生过大位移，并不应使混凝土板由于打裂产生大量的碎屑。③结构强度：打裂压稳后采用承载板法检测打裂压稳后原水泥护凝土路面顶面当量回弹模量，不得小于200MPa。
3.3打裂尺寸的检验
由于裂缝极为细小，因而在路面干燥的情况下，识别路面开裂较为困难。因此，打裂前需在前方路面一定范围内均匀洒水到可见自由水的程度，然后打裂施工。在打裂时，应可以看到开裂痕迹并伴有气泡。在路面自由水消失后，应可见清晰的裂缝痕迹，并由此鉴别开裂的程度是否满足要求。
3.4确定压稳程序
在确定打裂程序满足要求后，确定压稳程序，一般压稳遍数为3—5遍。控制标准为：在按确定程序施工的试验路段，每25米取一点，并且总数不小于5个点。打裂完成后对这五个点进行水准测量，并在每压稳1遍时测量每个点的沉降量变化，如果这五个点的每次压稳后最大沉降变化量小于5mm，则认为压稳施工达到要求。压稳次数不得小于2遍。压实速度不应超过4.8km/h。具体工艺流程见下图：
4综合处治施工
4.1换板处治施工
依据路况调查资料和上述评定标准，对采用换板处治方案的按挖除的水泥混凝土面板尺寸重新浇筑C30水泥混凝土面板。对换板部位基层顶面进行清理维护，换板部分基层调平均由新浇筑的水泥混凝土面板一次进行，不再单独选择材料调平。洒布沥青封层，传力杆按原水泥混凝土面板的设置情况进行设置。
4.2稳板压浆处治施工
依据路况调查资料和上述评定标准，对于采用稳板压浆处治的水泥混凝土面板按梅花型布置灌浆孔5个，直径为42mm，灌浆孔纵横向间距视板尺寸确定，对于尺寸过大或过小的面板，灌浆孔布置应按需要进行微调。压浆材料为水泥浆，经理论计算并结合国内工程实例，灌浆扩散半径为1.5～1.8米，灌浆压力为0.1～0.5MPa，本项目板底脱空处治稳板灌浆深度为0.7米。灌浆量视水泥混凝土顶升情况确定，当发现面板接缝位置有浆液渗出时，停止灌浆，检测面板边缘错台量，当错台量小于3mm时，认为灌浆符合要求。灌浆后15d后进行贝克曼梁进行检测，对稳板不符合标准的要重新进行灌浆，直到混凝土面板彻底稳固。对于水泥混凝土面板属于路基深层灌浆范围内的，不再采用板底脱空灌浆，直接在路基灌浆过程中完成。稳板压浆后板边存在轻微错台的水泥混凝土面板需进行错台磨平处治。
稳板压浆具体施工工艺如下图所示：
5沥青混凝土路面施工
5.1打裂压稳处治后加铺沥青混凝土路面
16.5厘米沥青层分3.5、5、8厘米三层铺筑，3.5厘米表面层采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA-13），表面层各项指标按《沥青玛蹄脂碎石混合料设计与施工技术规范》（DB22/T349-2003）执行；粗集料压碎值不大于25%，磨光值不小于42，纤维应满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的要求，混合料动稳定度不小于1500次/mm。下面层采用5cm中粒式沥青混凝土（AC-16），粗集料压碎值不大于28%，动稳定度不小于1000次/mm。路面面层下设8cm粗粒式沥青稳定碎石（ATB-25），粗集料压碎值不大于28%。
沥青混凝土表面层沥青采用SBS改性沥青（基质沥青为70号A级石油沥青）。其余各层沥青采用70号A级。表面层沥青与石料的粘附性不小于5级，其它各层沥青与石料的粘附性不小于4级，不满足时可掺加消石灰或长期性好的抗剥落剂，其用量按试验结果确定。 沥青混凝土路面的基层顶设改性乳化沥青封层 透层，用油量可按.5kg/m2浇洒透层油后，应立即撒石屑或粗砂，用量可按5m3/1000m2计，用油为PCR。铺筑表面层前，应对其下沥青路面的路表进行清扫、保持洁净，浇酒粘层油，用油量按0.3kg/m2计，用油为乳化沥青PC-3。基层水泥稳定碎石配比为：水泥：集料＝5：95，压实度不小于98%，集料压碎值不大于30%，7天抗压强度不小于3MPa。混合料应集中厂拌，基层应采用摊铺机摊铺。中央分隔带路面结构采用通主线相同结构铺筑到防撞墙根部。路缘带、硬路肩及中央分隔带开口处路面结构和厚度与主行车道相同。
5.2综合处治后加铺沥青混凝土路面
12.5厘米沥青层分3.5、7、2厘米三层铺筑，3.5厘米表面层采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA-13），表面层各项指标按《沥青玛蹄脂碎石混合料设计与施工技术规范》（DB22/T349-2003）执行；粗集料压碎值不大于25%，磨光值不小于42，纤维应满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的要求，混合料动稳定度不小于1500次/mm。下面层采用7cm粗粒式沥青混凝土（AC-25），粗集料压碎值不大于28%，动稳定度不小于1000次/mm。路面面层下设单面烧毛土工布，应满足《公路工程土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布》（JT/T519-2004），断裂强力不小于8KN/m。
下设2cm细粒式沥青混凝土AC-5调平层，3-6mm集料必须使用坚韧、粗糙、有棱角的优质石料。坚固性不大于12%。沥青混凝土表面层沥青采用SBS改性沥青（基质沥青为70号A级石油沥青）。其余各层沥青采用70号A级。表面层沥青与石料的粘附性不小于5级，其它各层沥青与石料的粘附性不小于4级，不满足时可掺加消石灰或长期性好的抗剥落剂，其用量按试验结果确定。沥青混凝土路面与综合处治后的原水泥混凝土路面之间设热沥青粘层，用油量可按0.4kg/m2计，用油为液体石油沥青AL（M）-3。铺筑表面层前，应对其下沥青路面的路表进行清扫、保持洁净，浇酒粘层油，用油量按0.3kg/m2计，用油为乳化沥青PC-3。
关键词：高速公路；施工工艺；路面加铺；质量控制
1项目概况
某高速公路全长138公里（起止桩号K373 000~K511 000），工程于1993年7月开工，1997年5月建成通车，设计车道为双向四车道，全封闭、全立交。其中K373~K416段与K449~K511段按平原微丘区标准设计，路基宽为24.5米，路面宽2×8.5米，设计行车速度为100公里/小时；K416~K449段按山岭重丘区标准设计，路基宽为21.5米，路面宽2×8米，设计行车速度为80公里/小时。路肩为沥青碎石，宽2×2.5米。旧路面为水泥混凝土路面结构，路面结构自上而下分别为24cm厚水泥混凝土面层 16~18cm厚二灰稳定粒料基层 18~20cm厚碎石底基层。
本项目公路自1997年竣工以来，一直进行着维修和养护工作。路面的维修和养护主要集中在路面换板、路面裂缝修补、路面板底灌浆、路面错台修补、路面坑洞修补、填缝料更换、沥青罩面等几方面工作。2004年、2005年路面换板面积为44695.7m2，板底灌浆面积为287744m2。病害高发期部分新换面板依然出现断板、裂缝甚至破碎等病害类型，导致在病害稳定期重复换板量880.21m2、压浆后再换板量为9173m2，本阶段裂缝修补95338.9m，坑洞修补22098个，沥青罩面28847.8m2。2004年和2005年的路面维修和养护状况已经充分表明本项目公路开始进入病害稳定期，此阶段路面病害状况开始处于稳定发展阶段。
2沥青加铺层特殊路基处理
2.1灌浆
灌浆就是要让水泥或其他浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密作用，提高土体的抗变形能力达，达到提高其承载能力的目的。灌浆孔直径为42mm，压浆材料为水泥浆。经理论计算并结合国内工程实例，灌浆扩散半径为1.8米，灌浆压力为0.1～0.5MPa，灌浆孔纵横向间距3米，按梅花型布置，一般路段灌浆深度为2米，桥头两端各15米范围内灌浆深度为5米。
2.2水泥灌浆施工工序（见图1）
2.3注浆结束标准
在规定的灌浆压力下，吸浆量小于5L/min，或孔段单位吸浆量大于理论估算值时可结束灌浆。
2.4质量检测
灌浆完毕，需对效果进行检验。压力灌浆工程属地下隐蔽工程，灌浆施工过程应严格按照要求进行，保证灌浆工程的质量。①要求施工结束15天以后，对基层顶面进行承载板试验，基层顶面当量回弹模量应大于160MPa；②同时采用钻探法进行检测，在处理范围内通过钻孔取芯，对取样测试，取得土层物理力学参数，最终对工程质量进行综合评价。
3加铺层路面处治施工工艺
3.1施工前准备
在打裂压稳施工前，应清除原有的沥青罩面和修补；交通管制，设置警示标志。
3.2确定打裂程序
在正式开始打裂施工之前，指定长150米单向车道的试验路段以确定适合本项目的打裂程序，通过调整落锤高度来控制冲击强度，调整设备行进速度来控制打裂间距。通过试验段确定打裂压稳的各项指标满足以下要求：①打裂效果：使打裂段落75%以上的路面不规则开裂，相邻裂缝围成的面积为0.4—0.6平方米。②冲击强度：由锤头高度和落锤间距确定，落锤间距不小于60cm，锤头高度应由低到高不断调整直到达到全面板深24cm打裂要求。为避免过度破坏，打裂时不应使路面板产生过大位移，并不应使混凝土板由于打裂产生大量的碎屑。③结构强度：打裂压稳后采用承载板法检测打裂压稳后原水泥护凝土路面顶面当量回弹模量，不得小于200MPa。
3.3打裂尺寸的检验
由于裂缝极为细小，因而在路面干燥的情况下，识别路面开裂较为困难。因此，打裂前需在前方路面一定范围内均匀洒水到可见自由水的程度，然后打裂施工。在打裂时，应可以看到开裂痕迹并伴有气泡。在路面自由水消失后，应可见清晰的裂缝痕迹，并由此鉴别开裂的程度是否满足要求。
3.4确定压稳程序
在确定打裂程序满足要求后，确定压稳程序，一般压稳遍数为3—5遍。控制标准为：在按确定程序施工的试验路段，每25米取一点，并且总数不小于5个点。打裂完成后对这五个点进行水准测量，并在每压稳1遍时测量每个点的沉降量变化，如果这五个点的每次压稳后最大沉降变化量小于5mm，则认为压稳施工达到要求。压稳次数不得小于2遍。压实速度不应超过4.8km/h。具体工艺流程见下图：
4综合处治施工
4.1换板处治施工
依据路况调查资料和上述评定标准，对采用换板处治方案的按挖除的水泥混凝土面板尺寸重新浇筑C30水泥混凝土面板。对换板部位基层顶面进行清理维护，换板部分基层调平均由新浇筑的水泥混凝土面板一次进行，不再单独选择材料调平。洒布沥青封层，传力杆按原水泥混凝土面板的设置情况进行设置。
4.2稳板压浆处治施工
依据路况调查资料和上述评定标准，对于采用稳板压浆处治的水泥混凝土面板按梅花型布置灌浆孔5个，直径为42mm，灌浆孔纵横向间距视板尺寸确定，对于尺寸过大或过小的面板，灌浆孔布置应按需要进行微调。压浆材料为水泥浆，经理论计算并结合国内工程实例，灌浆扩散半径为1.5～1.8米，灌浆压力为0.1～0.5MPa，本项目板底脱空处治稳板灌浆深度为0.7米。灌浆量视水泥混凝土顶升情况确定，当发现面板接缝位置有浆液渗出时，停止灌浆，检测面板边缘错台量，当错台量小于3mm时，认为灌浆符合要求。灌浆后15d后进行贝克曼梁进行检测，对稳板不符合标准的要重新进行灌浆，直到混凝土面板彻底稳固。对于水泥混凝土面板属于路基深层灌浆范围内的，不再采用板底脱空灌浆，直接在路基灌浆过程中完成。稳板压浆后板边存在轻微错台的水泥混凝土面板需进行错台磨平处治。
稳板压浆具体施工工艺如下图所示：
5沥青混凝土路面施工
5.1打裂压稳处治后加铺沥青混凝土路面
16.5厘米沥青层分3.5、5、8厘米三层铺筑，3.5厘米表面层采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA-13），表面层各项指标按《沥青玛蹄脂碎石混合料设计与施工技术规范》（DB22/T349-2003）执行；粗集料压碎值不大于25%，磨光值不小于42，纤维应满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的要求，混合料动稳定度不小于1500次/mm。下面层采用5cm中粒式沥青混凝土（AC-16），粗集料压碎值不大于28%，动稳定度不小于1000次/mm。路面面层下设8cm粗粒式沥青稳定碎石（ATB-25），粗集料压碎值不大于28%。
沥青混凝土表面层沥青采用SBS改性沥青（基质沥青为70号A级石油沥青）。其余各层沥青采用70号A级。表面层沥青与石料的粘附性不小于5级，其它各层沥青与石料的粘附性不小于4级，不满足时可掺加消石灰或长期性好的抗剥落剂，其用量按试验结果确定。 沥青混凝土路面的基层顶设改性乳化沥青封层 透层，用油量可按.5kg/m2浇洒透层油后，应立即撒石屑或粗砂，用量可按5m3/1000m2计，用油为PCR。铺筑表面层前，应对其下沥青路面的路表进行清扫、保持洁净，浇酒粘层油，用油量按0.3kg/m2计，用油为乳化沥青PC-3。基层水泥稳定碎石配比为：水泥：集料＝5：95，压实度不小于98%，集料压碎值不大于30%，7天抗压强度不小于3MPa。混合料应集中厂拌，基层应采用摊铺机摊铺。中央分隔带路面结构采用通主线相同结构铺筑到防撞墙根部。路缘带、硬路肩及中央分隔带开口处路面结构和厚度与主行车道相同。
5.2综合处治后加铺沥青混凝土路面
12.5厘米沥青层分3.5、7、2厘米三层铺筑，3.5厘米表面层采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA-13），表面层各项指标按《沥青玛蹄脂碎石混合料设计与施工技术规范》（DB22/T349-2003）执行；粗集料压碎值不大于25%，磨光值不小于42，纤维应满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的要求，混合料动稳定度不小于1500次/mm。下面层采用7cm粗粒式沥青混凝土（AC-25），粗集料压碎值不大于28%，动稳定度不小于1000次/mm。路面面层下设单面烧毛土工布，应满足《公路工程土工合成材料长丝纺粘针刺非织造土工布》（JT/T519-2004），断裂强力不小于8KN/m。
下设2cm细粒式沥青混凝土AC-5调平层，3-6mm集料必须使用坚韧、粗糙、有棱角的优质石料。坚固性不大于12%。沥青混凝土表面层沥青采用SBS改性沥青（基质沥青为70号A级石油沥青）。其余各层沥青采用70号A级。表面层沥青与石料的粘附性不小于5级，其它各层沥青与石料的粘附性不小于4级，不满足时可掺加消石灰或长期性好的抗剥落剂，其用量按试验结果确定。沥青混凝土路面与综合处治后的原水泥混凝土路面之间设热沥青粘层，用油量可按0.4kg/m2计，用油为液体石油沥青AL（M）-3。铺筑表面层前，应对其下沥青路面的路表进行清扫、保持洁净，浇酒粘层油，用油量按0.3kg/m2计，用油为乳化沥青PC-3。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200905/13944.htm
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