CN106480799B - 适用于旧水泥混凝土路面改扩建的路面拼接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于旧水泥混凝土路面改扩建的路面拼接方法及结构，其中水泥混凝土面板拼接缝设置旧水泥混凝土面板的硬路肩上，在旧路上基层、旧路下基层、旧路垫层设置台阶作为过渡，扩建部分的新路上基层采用贫混凝土，路床采用未筛分碎石；新旧水泥混凝土面板采用双层钢筋来连接；水泥混凝土面板拼接缝上，先粘贴高分子聚合物抗裂贴，再加铺沥青混凝土抗裂调平夹层，最后再依次加铺沥青混凝土下面层、沥青混凝土上面层，其中沥青混凝土下面层掺质量百分比为0.3%的短切玄武岩纤维；本发明可有效解决现有旧水泥混凝土路面改扩建工程耐久性不够的问题，对促进我国交通运输事业更快更好的发展有重要意义。

Description

适用于旧水泥混凝土路面改扩建的路面拼接方法

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，涉及一种适用于旧水泥混凝土路面改扩建的路面拼接方法。

背景技术

我国公路建设事业经过近三十年的蓬勃发展，公路网规模不断扩大，公路养护维修任务不断增加，根据2015年4月30日交通运输部发布的《2014年交通运输行业发展统计公报》显示，截止2015年底，我国高速公路通车总里程达12.54万公里，“十二五”期间是我国公路交通发展由注重建设向建设、养护、管理、运输协调并举转变的关键阶段，“十三五”期间我国将继续加强重大基础设施建设，新建改建高速公路通车里程约3万公里。

自上世纪九十年末我国的公路建设进入了快速发展时期，当时水泥路面是主要的路面结构形式。与世界上绝大多数国家所面临的问题基本相同，在气候环境和车辆荷载作用下，路面的使用性能逐渐降低，且由于设计使用期内交通量增长速度远高于预期，我国不少水泥路面未达到使用年限即出现了严重的结构性破坏和使用功能衰退，且原有的双向四车道高速公路也难以满足日益繁重的交通量需求，如果不能有效地解决交通量增长带来的通行能力受限，服务水平降低的问题，公路就无法满足经济、社会发展的需要，甚至在某种程度上可能会阻碍当地经济、社会建设的发展。所以，我国早期修筑的水泥路面迫切需要通过提质改造和扩建完成升级，但目前尚未形成成熟的旧路改扩建设计施工技术及相应的设计标准，尤其是在新旧路面拼接这一关键技术环节方面，道路工作者往往无科学有效的方法可遵循。

所以，有必要研发一种适用于旧水泥混凝土路面改扩建的路面拼接方法，该方法和结构不仅可以有效利用旧水泥混凝土面板、减少路面拼接处的病害，且改扩建后的路面结构具有整体强度高、行车舒适性好、维修费用小等优点，作为道路工程耐久性新技术，本研发对促进我国交通运输事业更快更好的发展有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是研发一种适用于旧水泥混凝土路面改扩建的路面拼接方法，这种方法和结构不仅可以有效利用旧水泥混凝土面板、减少路面拼接处的病害，且改扩建后的路面结构具有整体强度高、行车舒适性好、维修费用小等优点，具有良好的社会与经济效益。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种适用于旧水泥混凝土路面改扩建的路面拼接方法，其中水泥混凝土面板拼接缝设置旧水泥混凝土面板的硬路肩上，位置在靠土路肩方向的1.9m处；沿水泥混凝土面板拼接缝向扩建结构一侧开挖旧路面结构，依次在旧路上基层、旧路下基层、旧路垫层设置台阶作为过渡，所述台阶宽度为35cm；扩建部分的新路下基层与新路垫层采用与旧路一致的材料与厚度，新路上基层采用贫混凝土，厚度与旧路上基层相同，新路水泥混凝土面板采用与旧路面板相同的结构强度及厚度，新路路床采用未筛分碎石；旧路水泥混凝土面板与新路水泥混凝土面板采用双层钢筋来连接；水泥混凝土面板拼接缝上，以拼接缝为中线，先粘贴厚度为2mm、宽度为40cm的高分子聚合物抗裂贴，再在新旧水泥混凝土面板上加铺沥青混凝土抗裂调平夹层，最后再依次加铺沥青混凝土下面层、沥青混凝土上面层。

所述双层钢筋分别位于水泥混凝土面板厚度的上1/3处和下1/3处，上下层交错布置；所述钢筋为热轧带肋钢筋，直径为16mm，长度为70cm，水平方向上的间距为50cm；所述沥青混凝土抗裂调平夹层厚度为2cm，为细型密级配沥青混凝土，沥青采用改性沥青，油石比为7％～8％；所述沥青混凝土下面层掺质量百分比为0.3％的短切玄武岩纤维。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种适用于旧水泥混凝土路面改扩建的路面拼接方法，是按照解决现有旧水泥混凝土路面改扩建工程耐久性不够等问题，提高旧水泥混凝土路面改扩建工程使用寿命和路面性能的原则进行合理与科学设计的；涉及的方法和结构可以有效利用旧水泥混凝土面板，减少路面结构拼接引发的病害，改扩建后的路面结构也具有整体强度高、行车舒适性好、维修费用小等优点，作为道路工程耐久性新技术，本研发对促进我国交通运输事业更快更好的发展有重要意义。

本发明水泥混凝土面板拼接缝设置旧水泥混凝土路面硬路肩上，既最大程度地利用了旧水泥混凝土面板，减少了废料处理和堆放，社会和环保效益良好，又挖除了旧水泥混凝土路面部分硬路肩及土路肩范围内的路面结构层、路床，可改善旧路土路肩附近范围内路基及路面结构层强度相对较低且不均匀的问题，延缓路面结构病害出现的时间；旧水泥混凝土面板的充分利用也有利于施工期间的交通组织，可最大程度地保证施工期间的旧路运营，以及更好地利用旧路开展改扩建工程的施工，能大大节约工期，可较好的节约修筑成本。

本发明的旧路上基层、旧路下基层、旧路垫层设置35cm宽的台阶作为过渡，可以使新旧路基及路面结构更好地结合且避免新旧路面结构及路基的拼接缝在竖直方向上位置一致，避免沥青加铺层过早出现反射裂缝；台阶宽度是发明人结合其他改扩建项目的修筑经验及无数次有限元计算分析得出的，若台阶宽度过大，旧路路床的处理范围就会减少，不能很好地解决旧路路基强度相对较低且不均匀的问题，若台阶宽度太小，起不到拼接作用，开挖难度也相对较大。

本发明扩建部分路面结构的上基层采用刚性的贫混凝土，与旧路上基层通常采用的半刚性材料相比，很好地体现了路面结构层的强度递增，有利于提升路面结构的耐久性，从力学模型的角度来看，采用双层小挠度薄板可有效解决扩建路面结构及路基工后沉降相对较大、结构强度需补偿的问题，也无需再像传统方法那样在扩建部分路面结构的上基层上设置纤维土工布，简化了工序、节约了成本。

本发明的新旧水泥混凝土面板采用双层钢筋来连接，可进一步减小新旧路基差异沉降对路面结构的影响，上下层钢筋交错布置可起到剪力钢筋的作用；水泥混凝土面板拼接缝上粘贴高分子聚合物抗裂贴，可进一步消除或减小拼接缝对沥青加铺层的影响，减小拼接缝处沥青加铺层的应力集中；新路路床采用未筛分碎石，也可进一步减小新旧路基的差异沉降问题。

本发明的沥青混凝土下面层掺质量百分比为0.3％的短切玄武岩纤维，可有效提高沥青混凝土下面层的弯拉强度及抗裂性能，大大减小新旧路基不均匀沉降、路面结构结合等问题对沥青加铺层的不利影响；水泥混凝土面板拼接缝设置旧水泥混凝土路面的硬路肩上，位置在靠土路肩方向的1.9m处，与传统做法相比，拼接缝远离了行车荷载的轮迹带，拼接缝处沥青加铺层的最大拉应力可减小20％左右，可有效延缓沥青加铺层反射裂缝的出现，提高新旧水泥混凝土面板上沥青混凝土加铺层的使用寿命。

本发明的新旧水泥混凝土面板上的加铺结构一致，与传统的水泥混凝土路面改扩建拼接方案相比，避免了沥青混凝土加铺层的拼接，消除了因沥青混凝土加铺层拼接带来的病害和隐患，也减少了因加铺结构、材料和厚度不一致带来的施工工序复杂、质量难以控制的问题，提高了质量节约了成本，这一技术上的创新和优势是发明人按上述思想包括新旧水泥混凝土面板采用双层钢筋来连接、在拼接缝上采用高分子聚合物抗裂贴、加铺沥青混凝土抗裂调平夹层、沥青混凝土下面层掺玄武岩纤维、扩建部分的新路面结构上基层采用贫混凝土等进行综合设计后才实现的，这些意想不到效果正是发明人通过无数次的尝试和计算得到的，在确定本发明的路面结构之前，发明人根本无法预知，其所确定的路面结构会产生何种效果及可能，也就说本发明的各种技术特征组合在一起产生了1+1大于2的效果；新旧水泥混凝土面板上采用沥青混凝土进行加铺形成的路面结构可以解决现有水泥混凝土路面存在的问题，也具有整体强度高、行车舒适性好、维修费用小等优点。

我国2016年的《政府工作报告》中提出，“十三五”期间将加强基础设施建设，随着我国公路事业的不断发展，今后每年将有近万公里高速公路需要进行改扩建，本发明涉及的路面拼接方法及结构的应用前景广阔，潜在的社会与经济效益显著。

附图说明

图1为本发明旧水泥混凝土路面改扩建的路面拼接结构示意图；

图2为本发明旧水泥混凝土路面改扩建的路面拼接结构的双层钢筋布置示意图。

图中各元件的附图标记说明如下：

1-沥青混凝土上面层；2-沥青混凝土下面层；3-沥青混凝土抗裂调平夹层；4-抗裂贴；5-旧水泥混凝土面板；6-面板拼接缝；7-钢筋；8-旧路上基层；9-旧路下基层；10-旧路垫层；11-旧路路床；12-台阶；13-新路水泥混凝土面板；14-新路上基层；15-新路下基层；16-新路垫层；17-新路路床。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，以下将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明，所描述的实施例仅用以说明本发明的技术方案，并不用以限制本发明。

实施例1

如图1所示，本发明的旧水泥混凝土路面改扩建的路面拼接结构，包括沥青混凝土上面层1，沥青混凝土下面层2，沥青混凝土抗裂调平夹层3，抗裂贴4，旧水泥混凝土面板5，面板拼接缝6，钢筋7，旧路上基层8，旧路下基层9，旧路垫层10，旧路路床11，台阶12，新路水泥混凝土面板13，新路上基层14，新路下基层15，新路垫层16，新路路床17。

其中水泥混凝土面板拼接缝6设置旧水泥混凝土面板5的硬路肩上，位置在靠土路肩方向的1.9m处；沿水泥混凝土面板拼接缝6向扩建结构一侧开挖旧路面结构，依次在旧路上基层8、旧路下基层9、旧路垫层10设置台阶12作为过渡，台阶12宽度为35cm；扩建部分的新路下基层15与新路垫层16采用与旧路相同的材料与厚度，新路上基层14采用贫混凝土，水泥用量为180kg/m³，弯拉强度标准值为4.0MPa，厚度与旧路上基层8相同，新路水泥混凝土面板13的结构强度及厚度与旧路水泥混凝土面板5的相同，新路路床17用未筛分碎石；旧路水泥混凝土面板5与新路水泥混凝土面板13采用双层钢筋7来连接，双层钢筋7分别位于水泥混凝土面板厚度的上1/3处和下1/3处，上下层交错布置(如图2所示)，钢筋7采用热轧带肋钢筋，直径为16mm，长度为70cm，水平方向上的间距为50cm；在水泥混凝土面板拼接缝6上，以面板拼接缝6为中线，先粘贴厚度为2mm、宽度为40cm的高分子聚合物抗裂贴4，抗裂贴4的抗拉强度高于600N/50mm，产品延伸率大于30％；再在旧路水泥混凝土面板5与新路水泥混凝土面板13上加铺沥青混凝土抗裂调平夹层3，沥青混凝土抗裂调平夹层厚度为2cm，为细型密级配沥青混凝土，集料最大粒径为9.5mm，沥青采用废胎胶粉改性沥青，油石比为7.5％，最后再依次加铺AC-20C沥青混凝土下面层2、SMA-13沥青混凝土上面层1，其中AC-20C沥青混凝土下面层掺质量百分比为0.3％的短切玄武岩纤维。

Claims (1)

1.一种适用于旧水泥混凝土路面改扩建的路面拼接方法，其中水泥混凝土面板拼接缝设置旧水泥混凝土面板的硬路肩上，位置在靠土路肩方向的1.9m处；沿水泥混凝土面板拼接缝向扩建结构一侧开挖旧路面结构，依次在旧路上基层、旧路下基层、旧路垫层设置台阶作为过渡，所述台阶宽度为35cm；扩建部分的新路下基层与新路垫层采用与旧路一致的材料与厚度，新路上基层采用贫混凝土，厚度与旧路上基层相同，新路水泥混凝土面板采用与旧路面板相同的结构强度及厚度，新路路床采用未筛分碎石；旧路水泥混凝土面板与新路水泥混凝土面板采用双层钢筋来连接；水泥混凝土面板拼接缝上，以拼接缝为中线，先粘贴厚度为2mm、宽度为40cm的高分子聚合物抗裂贴，再在新旧水泥混凝土面板上加铺沥青混凝土抗裂调平夹层，最后再依次加铺沥青混凝土下面层、沥青混凝土上面层；

所述双层钢筋分别位于水泥混凝土面板厚度的上1/3处和下1/3处，上下层交错布置；所述钢筋为热轧带肋钢筋，直径为16mm，长度为70cm，水平方向上的间距为50cm；所述沥青混凝土抗裂调平夹层厚度为2cm，为细型密级配沥青混凝土，沥青采用改性沥青，油石比为7％～8％；所述沥青混凝土下面层掺质量百分比为0.3％的短切玄武岩纤维。