浅谈城市道路改造技术

浅谈城市道路改造技术摘要随着累计交通量增加以及环境因素的影响，城市水泥混凝土路面将会出现破碎、下沉、错台、板角断裂等病害，并且随着使用年限的递增，破损面积将逐年呈上升趋势，如何翻修已日益成为公路部门必须面对和必须解决的技术问题。本文首先对城市道路路面改造方法做了简要，分别叙述了共振碎石化、道路白改黑、沥青碎石同步封层、抛丸等改造技术在城市道路改造中的应用，希望对未来城市道路的改造有所裨益。关键词：城市道路；改造技术；路面改造AbstractWiththeincreasingoftrafficflowandthecumulativeeffectofenvironmentalfactors,thecityofcementconcretepavementwillbebroken,subsidence,dislocation,fractureangleandotherdiseases,andwiththeincreaseofservicelife,thedamagedareawillriseyearbyyear,howtorepairhasbecomeahighwaydepartmentmustfaceandmustsolvethetechnicalproblems.Basedonthetransformationmethodofcityroadbriefly,describestheapplicationofresonancerubblization,roadwhitetoblack,chipsealer,shotblastingandtransformationtechnologyincityroadreconstruction,hopeforthefuturetransformationofcityroadbenefit.Keywords:Urbanroad;reconstructiontechnique;pavementreconstruction

目录摘要 1一、城市道路路面改造方法概述 3二、共振碎石施工技术在道路改造中的运用 3（一）施工工艺 3（二）沥青混凝土面层加铺方案 4三、“白改黑”在城市道路改造中的应用 5（一）“白改黑”类型 51、旧板维修稳定后直接罩面 52、旧水泥混凝土路面板碎石化，再进行厚层加罩 6（二）“白改黑”旧路处理方法 6（三）“白改黑”裂缝控制的其他方法 7四、同步碎石封层技术在城市道路改造中的应用 7（一）同步碎石封层技术 7（二）工艺流程 7（三）施工过程中质量控制要点 8五、抛丸技术在城市道路改造中的应用 9（一）抛丸技术 9（二）抛丸技术在应用中存在的问题及对策 9总结 11参考文献 11

一、城市道路路面改造方法概述城市水泥混凝土路面的修复比较困难，可采用的大修措施有三种：加铺沥青混凝土路面、加铺新水泥混凝土面层和翻修。国内外研究表明，对于重交通市政水泥混凝土路面而言，最可行的改造措施是加罩沥青混凝土面层。加罩沥青层后，原旧水泥板作为基层或低基层，这种复合结构涉及刚性、柔性两种路面结构形式，不仅材料差异大，而且旧路面板上存在接缝及错台、脱空、裂缝、唧泥等损坏现象，使得复合结构中反射裂缝的出现是必然现象，关键的问题是一旦出现反射裂缝后，虽对面层使用影响不大，但水分会从裂缝中渗漏下去，加速对基层和路基的破裂，使沥青面层出现唧泥。而且出现湿软地基等，加速裂缝的开裂，大大缩短罩面层的使用寿命。由此可见，所有防范措施的实施，只是尽量推辞产生早期反射裂缝的时间，以及一旦产生反射裂缝后，如何减缓其向上面层发展的速度，从而达到延长其使用寿命的目的。旧城市水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层。这种措施在旧水泥混凝土改造中得到普遍应用，它的优点是工程造价较低，对交通影响小，施工方便，能有效改善旧市政水泥混凝土路面的行车性能。它的缺点是由于旧的市政水泥混凝土路面上接缝、裂缝在车辆和温度的作用下极易反射到沥青加铺层上，若不及时处理或处理不当，一般二、三年后路面上就会出现开裂。城市水泥混凝土路面加铺柔性聚合物水泥砂浆。在路面破损不很严重的地方，用沥青混凝土罩面显得不太经济，而且局部铺设沥青罩面会使黑白两种路面颜色差距很多，影响路面美观，这种情形可采用柔性聚合物水泥砂浆罩面。旧城市水泥混凝土路面的破碎稳固。在清除旧水泥混凝土面板，重做底基层、基层后铺筑沥青混凝土面层过程中要进行旧路面的破碎稳固。二、共振碎石施工技术在道路改造中的运用（一）施工工艺（1）压稳。共振破碎施工是使旧市政水泥混凝土路面被共振破裂．而不是粉碎，因此将表面压平、压稳即可，不可能也不必达到一般意义上的压实；在工程中使用10t钢轮振动压路机进行2-3遍碾压，将表面细小碎粒压入裂缝。进一步提高破碎混凝土的模量，然后水灌车在表面洒1遍水，再进行1遍振动碾压。（2）共振破碎技术需要在干燥的环境下进行，以使混凝土破碎过程中)从生的细小颗粒保存卜来，和粗颗粒形成整体，提高整体强度。此外干燥的环境还可避免土基变软和沥青混凝土而产生水损害。施工中采取的排水措施主要是设置边缘排水系统，即在每隔100-300m或在较低的地方布置横向排水管将水排出道路。（3）竖井、隔离带边缘及交叉日的影响。城市道路由于遍布各种公用设施，施工环境比公路史为复杂。对于井盖等构造物应提前在标记的外侧边缘30-60cm范围内提升共振破碎头以越过井盖。在该范围外落卜破碎头再继续进行破碎，以保证小影响竖井质量。在城市道路以软质绿化带、硬质隔离带而分幅的板块两侧边缘。由于破碎设备车轮的影响破碎头无法打到这些部位，可采用相应的高压冲击锤式破碎设备进行破碎。（4）凹处回填。旧路而碎石化完毕后不应再做任何修整或试图平整路而以提高平整度，这样将破坏混凝土路而碎石化以后的效果。在压实前发现的5厘米以上的凹处应用密级配碎石粒料回填，并保证压实后的高程与周围碎石化路而形成平整的表面。值得注意的是，应该确认凹处是否是由于路基或基层的不稳定造成的，如果是由于土基过于软弱，则该区域应按软弱地基的处理方法进行处理。（5）破碎后的压实。压实的主要作用是将表而的扁平颗粒进一步破碎，同时稳固下层块料，为新建沥青面层提供一个平整的表面。为了防止压实过度而将碎石化层压入基层，应避免在潮湿的条件下进行压实操作，特别是在稳定性较差的位置。（二）沥青混凝土面层加铺方案沥青混凝土加铺层即设计沥青加铺层厚度，而该厚度由行车荷载和防反射裂缝两个因素控制。由于水泥混凝土面板本身强度较高，将其作为基层，在其上加铺沥青混凝土这种路而结构，强度一般没有问题，关键是防止反射裂缝的产生。防止反射裂缝的措施大致可分为二类：改善沥青罩，面性能、设置中间夹层和增设补强层。城市水泥混凝土路面碎石化后，形成了很多贯穿板厚的裂缝，这些裂缝为水分通过提供了渠道，使得整个碎石化结构层成为透水层，虽有排水设施完善和表面撤布透层油的预防措施，也不能完全杜绝可能的水分在碎石化层下的聚集，因此提出了采用密级配沥青混凝土的基本要求，以防止水分从路表进入。当公路基层处于很不稳定的情况，碎石化工艺的应用需要慎重，对于施工路段存在局部的基层不稳定的情况，应通过相应的处治来提高基层的稳定性，再进行碎石化施工，这些措施包括局部开挖、移除、重新浇注等。对于颗粒粒径偏大的情况，主要出发点是从结构组合角度提出合理结构层类型以进一步降低反射裂缝出现的可能。粒径偏小时，则需要提出能抵抗沥青层底疲劳开裂的结构层类型和组合模式。从工艺总体上看，这一工序要占用相对较多的时间，但是这种时间耗费是必需的。通过对基层不稳定部位的处治，可以消除未来加铺结构的安全隐患，为加铺结构的长期使用提供保证。三、“白改黑”在城市道路改造中的应用针对现今城市道路普遍存在的水泥混凝土路面破损严重，修复困难等问题，越来越多的水泥混凝土路面被逐步改造成高品质的沥青混凝土路面（俗称“白改黑”），“白改黑”的关键问题在于反射裂缝的控制和黑白层的可靠粘结。（一）“白改黑”类型1、旧板维修稳定后直接罩面（1）薄层加罩对旧水泥混凝土路面板块按JTJ073.1-2001水泥混凝土路面养护技术规范进行维修稳定后，加铺4cm～7crn薄层沥青罩面，此种改造形式一般用于交通量比较小的城市支路。由于其罩面层比较薄，所以罩面层还会出现裂缝，对应的措施就是在罩面之后，在旧水泥混凝土路面接缝处进行切缝、灌缝处理，引导原刚性路面裂缝的有序发展。（2）厚层加罩对旧水泥混凝土路面板块按JTJ073.1-2001水泥混凝土路面养护技术规范进行维修稳定后，加铺8cm以上沥青罩面，此种改造形式一般用于交通量比较大的城市主次干道道路改造。由于其罩面层相对较厚，可以改变路面的应力状况，减小温度对板块的影响，是消除反射裂缝较为有效的方法。2、旧水泥混凝土路面板碎石化，再进行厚层加罩当旧水泥混凝土路面板因大面积破坏而丧失整体承载能力，并且通过局部挖除、压浆的处理方式已不能达到其结构要求时，如果采用通常的加铺方式改造后路面将不可避免地出现反射裂缝。碎石化改造技术是利用特殊的施工机械（如多锤头水泥混凝土破碎机），将旧水泥混凝土路面彻底打碎，完全消除原路面的病害，释放板下空洞的隐患，将打碎的水泥混凝土面板经压实后直接作为基层或底基层，再加铺新的面层。（二）“白改黑”旧路处理方法根据对旧路破损情况的调查和承载能力测试资料对原有道路采取不同的处理方法，见表1。表1原水泥混凝土路面处理方法原路面状况评价等级平均弯沉值/0.01mm修补方法路面破损状况优与良20-45局部处理：更换破碎板、修补开裂板块、脱空板灌浆，使处治后的路段代表弯沉值低于，然后加铺沥青层中等及中等以下＞45采取打裂或各种破碎技术将混凝土板打碎、压宴。然后加铺补强层接缝传荷能力不足△D≥6压浆填缝，或增加传力杆，或采取打裂工艺消除垂直、水平方向变形，然后加铺沥青层板底脱空灌浆或打裂工艺、压实，消除垂直、水平方向变形，使路面稳定，然后加铺沥青当原路面板接缝或裂缝处平均弯沉大于70（0.01mm）或水泥混凝土板较破碎时，可将板破碎成小块或碎石，作为下基层或底基层用。采用贝克曼弯沉仪或落锤式弯沉仪测定其当量回弹模量，按JTG1350—2006公路沥青路面设计规范之规定设计补强层和沥青层。（三）“白改黑”裂缝控制的其他方法1、改良加铺层沥青混合料性能通过试验或参照当地成熟经验确定加铺层沥青混合料的配比，包括采用改性沥青来提高加铺层的变形能力或强度。在级配方面，为了防止反射裂缝，可通过采用沥青含量比较高的混合料类型来提高路面的抗变形能力。2、采用中间层一种是高模量的夹层，比如玻纤格栅、玻纤布，由于其模量和抗拉强度都比较高，能够提高面层的抗拉强度，延缓反射裂缝的发展。一种是低模量的夹层，比如应力薄膜吸收夹层(SAMI)，由于其柔韧性好、抗变形能力强，即使在较大的变形下仍不会开裂，旧水泥混凝土板产生的位移可以在这一层消散掉，裂缝就不会向加铺层反射。四、同步碎石封层技术在城市道路改造中的应用（一）同步碎石封层技术所谓同步碎石封层，就是用专用设备即同步碎石封层车及粘结材料(改性沥青或改性乳化沥青)同步铺洒在路面上，通过自然行车碾压或轮胎压路机碾压形成单层沥青碎石磨耗层，主要作为路面表处层使用，也可用于低等级公路的面层施工.同步碎石封层将粘结剂的喷洒与集料撒布两道工序集中在一台车上同时完成，可以使碎石颗粒立即与刚喷洒的粘结剂相接触.此时，由于热沥青或乳化沥青流动性较好，使碎石骨料能够随时更深地埋人粘结剂内.该技术缩短了粘结剂喷洒与集料撒布之间的间隔，增加了集料颗粒与粘结剂的裹覆面积，更易保证它们之间稳定的比例关系，提高作业效率，减少设备的使用，降低施工成本.经过同步碎石封层处理后的沥青路面具有良好的抗滑性能和防渗水性能，路面贫油、掉粒、轻微网裂、车辙、沉陷等病害得到有效治愈。（二）工艺流程1、施工前的准备工作施工前，应彻底清除原路面的泥土、杂物，且基面应粗糙、干净、干燥。同时需用的设备进入待命状态，包括同步碎石封层车、胶轮压路机等。2、沥青洒布与碎石的撒铺沥青洒布量为1kg/m2，洒布宜均匀，喷洒最大偏差量不应超过规定的±0.2kg/m。碎石采用11-16mm粒径，撒铺量为8-12kg/m，具体根据试铺情况确定，为满铺的70%（如果石料的覆盖率过低，过多的紫外线对沥青的照射会导致沥青变性老化，从而导致路面损坏情况发生。如果石料的覆盖率过高会导致过多的石料被挤压到沥青层中，从而导致一些已经粘到沥青层的石料脱落。一方面造成不必要的材料浪费，另外脱落的石料有可能会被车轮带起轧碎汽车挡风玻璃。），对于局部碎石撒铺量不足的地方，应人工不足。碎石采用油石比0.2%的普通沥青预覆，并没有粉尘。起步和终止位置应铺工程纸，以准确进行横向衔接，洒布车经过后应及时取走工程纸。纵向衔接应已洒布部分重叠10cm左右。3、碾压采用胶轮压路机进行压实。碎石撒铺后，轮胎压路机立即进行碾压，碾压速度2-2.5km/h，碾压3-4遍，碾压过程中压路机不得随意刹车或掉头，从洒布到碾压完成应在表1规定时间内完成。4、清扫在封层完成后对同步预裹覆沥青碎石封层进行清扫，以清除多余的和没有粘结的松散碎石，减少飞石的可能性，防止行车时碎石飞起对行人和行车造成危害。（三）施工过程中质量控制要点1、热沥青洒布量和碎石撒布量严格执行封层设计所确定的沥青洒布量和碎石撒布量，具体作法：在沥青洒布车的前进方向上放置油毡，沥青洒布车和碎石洒布车过后通过后。分别称量油毡的重量，将得到沥青的洒布量、碎石的撒布量和设计值进行比较。2、碎石与沥青的黏附性碎石与沥青的黏附性是封层质量的主要评价指标之一，可以通过测量拉拔力的大小来评定。施工中一定要注意分别控制好沥青与碎石的温度，温度低，则黏附力下降。3、碎石与沥青的裹附率除了沥青的洒布量、碎石的撒布量对沥青与碎石的裹附率有影响外，洒布的均匀性、施工温度及碾压的及时性也会对裹附率产生直接的影响。在施工中应注意观察裹附率的变化情况，及时调整和控制作业参数，保证达到或接近设计裹附率。裹附率过大，容易造成碾压时，粘轮现象严重；裹附率偏小，则黏附力下降。五、抛丸技术在城市道路改造中的应用（一）抛丸技术抛丸(ShotBlasting)是指通过机械方法用弹丸高速抛射冲击工作表面的一种非接触式表面清理工艺，抛丸清理的工作原理是将弹丸的动能转化为对工作表面的冲击力，实现对工作面的处理。抛丸机主要由抛丸系统、抛丸室、回弹室和分离除尘系统四部分组成。抛丸机工作时通过控制弹丸的颗粒大小、形状、抛射流量以及调整设定机器的行进速度，达到不同的抛射强度，获得不同的表面处理效果。通过混凝土表面抛丸凿毛工艺，可以有效去除表面浮浆、起砂层，在表面形成大面平整、微观浅表粗糙非均匀的“橘皮”状构造，提高桥面构造深度和摩擦系数，同时抛丸工艺能暴露混凝土表面的毛细孔和裂纹，便于提前采取补救措施，利于封闭剂或粘结剂渗入混凝土，提高防水层的粘结强度和抗剪切力。城市道路桥梁用水平无尘自行式连续抛丸机具有机动灵活、操作方便、无损表面、暴露缺陷、大面平整、微观粗糙、洁净实用、增粘抗剪、自动清理、低噪无尘、高效环保等特点。抛丸机的发展已有近100年历史，最初用于金属非金属表面清除杂质氧化层或增加粗糙度。近年来进入欧美发达国家桥梁施工和公路养护领域。在中国，这几年抛丸技术在钢桥面施工中已有一些成功应用（如杭州湾大桥等），但作为一种全新的工艺使用在混凝土桥面处理中刚刚起步。（二）抛丸技术在应用中存在的问题及对策1、混凝土表面状况影响抛丸效果水泥混凝土桥面表面状况对抛丸效果影响明显。砂率和水灰比增大会造成混凝土表面浮浆变厚，抛丸数遍后仍无法完全去除浮浆，露骨率难以达到，削弱抛丸效果，对桥面高程和抛丸效率也产生不良影响。解决这一问题，首先应从配合比设计人手，在保证强度和施工和易性的前提下适当降低砂率。施工中应严格控制原材料质量和配合比，避免砂率和水灰比波动过大，这对确保混凝土质量和抛丸效果都是有益的。2、抛丸暴露桥面混凝土裂缝等缺陷的处理工艺尚需研究鉴于施工、养护和环境等因素，混凝土会存在裂缝、空洞等缺陷，传统表面工艺处理后无法发现甚至掩盖了这些缺陷。而抛丸工艺在凿毛同时通过负压将清理物同时彻底回收，使桥面混凝土裂纹等缺陷暴露无遗。对抛丸后暴露出可能影响桥面质量的缺陷，有针对性地采用灌注、压注等方法进行提前修复处理，消除潜在质量隐患。缺陷修复根据实际情况选用专用的混凝土缺陷修复材料和配套修复工艺。本项目对K17+292处水泥混凝土裂缝进行了化学灌浆处理试验，实际效果有待进一步观察验证。对抛丸暴露出来的混凝土缺陷处理方法有待深一步研究。抛丸工艺能充分暴露桥面混凝土缺陷的特点对桥面混凝土质量控制提出了更高的要求，由此有望促使桥面混凝土质量达到新的水平。3、二次污染对层间粘结力具有明显影响层间粘结条件直接影响沥青层内的应力分布，层间粘结不当，使铺装结构内剪应力急剧增大，使沥青混凝土与主要承重构件不能以一个整体来承受外荷载。抛丸处理后混凝土表面不宜外露时间过长，应合理安排施工进度，做好交通封闭，尽快进行下道工序施工，防止二次污染造成层间剪应力增大粘结力下降，增大产生推移、拥包等病害的风险。拉拔对比试验显示，二次污染后桥面与防水层粘结力下降30%-74%。4、处理费用偏高影响抛丸技术大面积推广抛丸技术在中国公路桥梁施工领域尚未普及，国内公路桥梁用抛丸机械产量低价格高，抛丸处理公司少、规模小，还处于市场开发期，报价尚无定额参考。上述一系列因素导致公路桥梁抛丸费用高，全国各地合同单价差异较大。例如北方某项目抛丸处理单价10.6元/m2，而人工凿毛处理单价5.9元/m2，人工处理单价仅为抛丸处理的一半。单价偏高已成为制约抛丸工艺在公路桥梁领域应用的重要因素。为了节约费用，抛丸技术仅在一些重点工程中得到应用。降低抛丸处理费用需多管齐下。可通过政策倾斜，如对实施抛丸项目给予适当补贴等措施鼓励使用抛丸技术；行业内组建大型规模化