本發(fā)明屬于道路工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種適用于舊水泥混凝土路面改擴(kuò)建的路面拼接方法及結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)經(jīng)過(guò)近三十年的蓬勃發(fā)展，公路網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，公路養(yǎng)護(hù)維修任務(wù)不斷增加，根據(jù)2015年4月30日交通運(yùn)輸部發(fā)布的《2014年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示，截止2015年底，我國(guó)高速公路通車(chē)總里程達(dá)12.54萬(wàn)公里，“十二五”期間是我國(guó)公路交通發(fā)展由注重建設(shè)向建設(shè)、養(yǎng)護(hù)、管理、運(yùn)輸協(xié)調(diào)并舉轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段，“十三五”期間我國(guó)將繼續(xù)加強(qiáng)重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，新建改建高速公路通車(chē)?yán)锍碳s3萬(wàn)公里。

自上世紀(jì)九十年末我國(guó)的公路建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，當(dāng)時(shí)水泥路面是主要的路面結(jié)構(gòu)形式。與世界上絕大多數(shù)國(guó)家所面臨的問(wèn)題基本相同，在氣候環(huán)境和車(chē)輛荷載作用下，路面的使用性能逐漸降低，且由于設(shè)計(jì)使用期內(nèi)交通量增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)高于預(yù)期，我國(guó)不少水泥路面未達(dá)到使用年限即出現(xiàn)了嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性破壞和使用功能衰退，且原有的雙向四車(chē)道高速公路也難以滿足日益繁重的交通量需求，如果不能有效地解決交通量增長(zhǎng)帶來(lái)的通行能力受限，服務(wù)水平降低的問(wèn)題，公路就無(wú)法滿足經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的需要，甚至在某種程度上可能會(huì)阻礙當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會(huì)建設(shè)的發(fā)展。所以，我國(guó)早期修筑的水泥路面迫切需要通過(guò)提質(zhì)改造和擴(kuò)建完成升級(jí)，但目前尚未形成成熟的舊路改擴(kuò)建設(shè)計(jì)施工技術(shù)及相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在新舊路面拼接這一關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)方面，道路工作者往往無(wú)科學(xué)有效的方法可遵循。

所以，有必要研發(fā)一種適用于舊水泥混凝土路面改擴(kuò)建的路面拼接方法及結(jié)構(gòu)，該方法和結(jié)構(gòu)不僅可以有效利用舊水泥混凝土面板、減少路面拼接處的病害，且改擴(kuò)建后的路面結(jié)構(gòu)具有整體強(qiáng)度高、行車(chē)舒適性好、維修費(fèi)用小等優(yōu)點(diǎn)，作為道路工程耐久性新技術(shù)，本研發(fā)對(duì)促進(jìn)我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)更快更好的發(fā)展有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是研發(fā)一種適用于舊水泥混凝土路面改擴(kuò)建的路面拼接方法及結(jié)構(gòu)，這種方法和結(jié)構(gòu)不僅可以有效利用舊水泥混凝土面板、減少路面拼接處的病害，且改擴(kuò)建后的路面結(jié)構(gòu)具有整體強(qiáng)度高、行車(chē)舒適性好、維修費(fèi)用小等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種適用于舊水泥混凝土路面改擴(kuò)建的路面拼接方法及結(jié)構(gòu)，其中水泥混凝土面板拼接縫設(shè)置舊水泥混凝土面板的硬路肩上，位置在靠土路肩方向的1.9 m處；沿水泥混凝土面板拼接縫向擴(kuò)建結(jié)構(gòu)一側(cè)開(kāi)挖舊路面結(jié)構(gòu)，依次在舊路上基層、舊路下基層、舊路墊層設(shè)置臺(tái)階作為過(guò)渡，所述臺(tái)階寬度為35 cm；擴(kuò)建部分的新路下基層與新路墊層采用與舊路一致的材料與厚度，新路上基層采用貧混凝土，厚度與舊路上基層相同，新路水泥混凝土面板采用與舊路面板相同的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及厚度，新路路床采用未篩分碎石；舊路水泥混凝土面板與新路水泥混凝土面板采用雙層鋼筋來(lái)連接；水泥混凝土面板拼接縫上，以拼接縫為中線，先粘貼厚度為2 mm、寬度為40 cm的高分子聚合物抗裂貼，再在新舊水泥混凝土面板上加鋪瀝青混凝土抗裂調(diào)平夾層，最后再依次加鋪瀝青混凝土下面層、瀝青混凝土上面層。

所述雙層鋼筋分別位于水泥混凝土面板厚度的上1/3處和下1/3處，上下層交錯(cuò)布置；所述鋼筋為熱軋帶肋鋼筋，直徑為16 mm，長(zhǎng)度為70 cm，水平方向上的間距為50 cm；所述瀝青混凝土抗裂調(diào)平夾層厚度為2cm，為細(xì)型密級(jí)配瀝青混凝土，瀝青采用改性瀝青，油石比為7%～8%；所述瀝青混凝土下面層摻質(zhì)量百分比為0.3%的短切玄武巖纖維。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明提供一種適用于舊水泥混凝土路面改擴(kuò)建的路面拼接方法及結(jié)構(gòu)，是按照解決現(xiàn)有舊水泥混凝土路面改擴(kuò)建工程耐久性不夠等問(wèn)題，提高舊水泥混凝土路面改擴(kuò)建工程使用壽命和路面性能的原則進(jìn)行合理與科學(xué)設(shè)計(jì)的；涉及的方法和結(jié)構(gòu)可以有效利用舊水泥混凝土面板，減少路面結(jié)構(gòu)拼接引發(fā)的病害，改擴(kuò)建后的路面結(jié)構(gòu)也具有整體強(qiáng)度高、行車(chē)舒適性好、維修費(fèi)用小等優(yōu)點(diǎn)，作為道路工程耐久性新技術(shù)，本研發(fā)對(duì)促進(jìn)我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)更快更好的發(fā)展有重要意義。

本發(fā)明水泥混凝土面板拼接縫設(shè)置舊水泥混凝土路面硬路肩上，既最大程度地利用了舊水泥混凝土面板，減少了廢料處理和堆放，社會(huì)和環(huán)保效益良好，又挖除了舊水泥混凝土路面部分硬路肩及土路肩范圍內(nèi)的路面結(jié)構(gòu)層、路床，可改善舊路土路肩附近范圍內(nèi)路基及路面結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度相對(duì)較低且不均勻的問(wèn)題，延緩路面結(jié)構(gòu)病害出現(xiàn)的時(shí)間；舊水泥混凝土面板的充分利用也有利于施工期間的交通組織，可最大程度地保證施工期間的舊路運(yùn)營(yíng)，以及更好地利用舊路開(kāi)展改擴(kuò)建工程的施工，能大大節(jié)約工期，可較好的節(jié)約修筑成本。

本發(fā)明的舊路上基層、舊路下基層、舊路墊層設(shè)置35 cm寬的臺(tái)階作為過(guò)渡，可以使新舊路基及路面結(jié)構(gòu)更好地結(jié)合且避免新舊路面結(jié)構(gòu)及路基的拼接縫在豎直方向上位置一致，避免瀝青加鋪層過(guò)早出現(xiàn)反射裂縫；臺(tái)階寬度是發(fā)明人結(jié)合其他改擴(kuò)建項(xiàng)目的修筑經(jīng)驗(yàn)及無(wú)數(shù)次有限元計(jì)算分析得出的，若臺(tái)階寬度過(guò)大，舊路路床的處理范圍就會(huì)減少，不能很好地解決舊路路基強(qiáng)度相對(duì)較低且不均勻的問(wèn)題，若臺(tái)階寬度太小，起不到拼接作用，開(kāi)挖難度也相對(duì)較大。

本發(fā)明擴(kuò)建部分路面結(jié)構(gòu)的上基層采用剛性的貧混凝土，與舊路上基層通常采用的半剛性材料相比，很好地體現(xiàn)了路面結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度遞增，有利于提升路面結(jié)構(gòu)的耐久性，從力學(xué)模型的角度來(lái)看，采用雙層小撓度薄板可有效解決擴(kuò)建路面結(jié)構(gòu)及路基工后沉降相對(duì)較大、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度需補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，也無(wú)需再像傳統(tǒng)方法那樣在擴(kuò)建部分路面結(jié)構(gòu)的上基層上設(shè)置纖維土工布，簡(jiǎn)化了工序、節(jié)約了成本。

本發(fā)明的新舊水泥混凝土面板采用雙層鋼筋來(lái)連接，可進(jìn)一步減小新舊路基差異沉降對(duì)路面結(jié)構(gòu)的影響，上下層鋼筋交錯(cuò)布置可起到剪力鋼筋的作用；水泥混凝土面板拼接縫上粘貼高分子聚合物抗裂貼，可進(jìn)一步消除或減小拼接縫對(duì)瀝青加鋪層的影響，減小拼接縫處瀝青加鋪層的應(yīng)力集中；新路路床采用未篩分碎石，也可進(jìn)一步減小新舊路基的差異沉降問(wèn)題。

本發(fā)明的瀝青混凝土下面層摻質(zhì)量百分比為0.3%的短切玄武巖纖維，可有效提高瀝青混凝土下面層的彎拉強(qiáng)度及抗裂性能，大大減小新舊路基不均勻沉降、路面結(jié)構(gòu)結(jié)合等問(wèn)題對(duì)瀝青加鋪層的不利影響；水泥混凝土面板拼接縫設(shè)置舊水泥混凝土路面的硬路肩上，位置在靠土路肩方向的1.9 m處，與傳統(tǒng)做法相比，拼接縫遠(yuǎn)離了行車(chē)荷載的輪跡帶，拼接縫處瀝青加鋪層的最大拉應(yīng)力可減小20%左右，可有效延緩瀝青加鋪層反射裂縫的出現(xiàn)，提高新舊水泥混凝土面板上瀝青混凝土加鋪層的使用壽命。

本發(fā)明的新舊水泥混凝土面板上的加鋪結(jié)構(gòu)一致，與傳統(tǒng)的水泥混凝土路面改擴(kuò)建拼接方案相比，避免了瀝青混凝土加鋪層的拼接，消除了因?yàn)r青混凝土加鋪層拼接帶來(lái)的病害和隱患，也減少了因加鋪結(jié)構(gòu)、材料和厚度不一致帶來(lái)的施工工序復(fù)雜、質(zhì)量難以控制的問(wèn)題，提高了質(zhì)量節(jié)約了成本，這一技術(shù)上的創(chuàng)新和優(yōu)勢(shì)是發(fā)明人按上述思想包括新舊水泥混凝土面板采用雙層鋼筋來(lái)連接、在拼接縫上采用高分子聚合物抗裂貼、加鋪瀝青混凝土抗裂調(diào)平夾層、瀝青混凝土下面層摻玄武巖纖維、擴(kuò)建部分的新路面結(jié)構(gòu)上基層采用貧混凝土等進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)后才實(shí)現(xiàn)的，這些意想不到效果正是發(fā)明人通過(guò)無(wú)數(shù)次的嘗試和計(jì)算得到的，在確定本發(fā)明的路面結(jié)構(gòu)之前，發(fā)明人根本無(wú)法預(yù)知，其所確定的路面結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生何種效果及可能，也就說(shuō)本發(fā)明的各種技術(shù)特征組合在一起產(chǎn)生了1+1大于2的效果；新舊水泥混凝土面板上采用瀝青混凝土進(jìn)行加鋪形成的路面結(jié)構(gòu)可以解決現(xiàn)有水泥混凝土路面存在的問(wèn)題，也具有整體強(qiáng)度高、行車(chē)舒適性好、維修費(fèi)用小等優(yōu)點(diǎn)。

我國(guó)2016年的《政府工作報(bào)告》中提出，“十三五”期間將加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，隨著我國(guó)公路事業(yè)的不斷發(fā)展，今后每年將有近萬(wàn)公里高速公路需要進(jìn)行改擴(kuò)建，本發(fā)明涉及的路面拼接方法及結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景廣闊，潛在的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益顯著。

附圖說(shuō)明

圖1 為本發(fā)明舊水泥混凝土路面改擴(kuò)建的路面拼接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明舊水泥混凝土路面改擴(kuò)建的路面拼接結(jié)構(gòu)的雙層鋼筋布置示意圖。

圖中各元件的附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

1-瀝青混凝土上面層；2-瀝青混凝土下面層；3-瀝青混凝土抗裂調(diào)平夾層；4-抗裂貼；5-舊水泥混凝土面板；6-面板拼接縫；7-鋼筋；8-舊路上基層；9-舊路下基層；10-舊路墊層；11-舊路路床；12-臺(tái)階；13-新路水泥混凝土面板；14-新路上基層；15-新路下基層；16-新路墊層；17-新路路床。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，以下將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所描述的實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，并不用以限制本發(fā)明。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明的舊水泥混凝土路面改擴(kuò)建的路面拼接結(jié)構(gòu)，包括瀝青混凝土上面層1，瀝青混凝土下面層2，瀝青混凝土抗裂調(diào)平夾層3，抗裂貼4，舊水泥混凝土面板5，面板拼接縫6，鋼筋7，舊路上基層8，舊路下基層9，舊路墊層10，舊路路床11，臺(tái)階12，新路水泥混凝土面板13，新路上基層14，新路下基層15，新路墊層16，新路路床17。

其中水泥混凝土面板拼接縫6設(shè)置舊水泥混凝土面板5的硬路肩上，位置在靠土路肩方向的1.9 m處；沿水泥混凝土面板拼接縫6向擴(kuò)建結(jié)構(gòu)一側(cè)開(kāi)挖舊路面結(jié)構(gòu)，依次在舊路上基層8、舊路下基層9、舊路墊層10設(shè)置臺(tái)階12作為過(guò)渡，臺(tái)階12寬度為35 cm；擴(kuò)建部分的新路下基層15與新路墊層16采用與舊路相同的材料與厚度，新路上基層14采用貧混凝土，水泥用量為180kg/m³，彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為4.0MPa，厚度與舊路上基層8相同，新路水泥混凝土面板13的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及厚度與舊路水泥混凝土面板5的相同，新路路床17用未篩分碎石；舊路水泥混凝土面板5與新路水泥混凝土面板13采用雙層鋼筋7來(lái)連接，雙層鋼筋7分別位于水泥混凝土面板厚度的上1/3處和下1/3處，上下層交錯(cuò)布置（如圖2所示），鋼筋7采用熱軋帶肋鋼筋，直徑為16 mm，長(zhǎng)度為70 cm，水平方向上的間距為50 cm；在水泥混凝土面板拼接縫6上，以面板拼接縫6為中線，先粘貼厚度為2 mm、寬度為40 cm的高分子聚合物抗裂貼4，抗裂貼4的抗拉強(qiáng)度高于600N/50mm，產(chǎn)品延伸率大于30%；再在舊路水泥混凝土面板5與新路水泥混凝土面板13上加鋪瀝青混凝土抗裂調(diào)平夾層3，瀝青混凝土抗裂調(diào)平夾層厚度為2cm，為細(xì)型密級(jí)配瀝青混凝土，集料最大粒徑為9.5mm，瀝青采用廢胎膠粉改性瀝青，油石比為7.5%，最后再依次加鋪AC-20C瀝青混凝土下面層2、SMA-13瀝青混凝土上面層1，其中AC-20C瀝青混凝土下面層摻質(zhì)量百分比為0.3%的短切玄武巖纖維。