摘要：结合104国道旧水泥路面沥青罩面改造工程，对沥青罩面层产生反射裂缝的机理和在沥青罩面改造工程中灌浆加固应用情况进行了详细的分析和介绍，并从经济的角度评价了旧水泥路面通过灌浆加固后进行沥青罩面改造的可行性。
关键词：灌浆加固,旧水泥路面,防治,沥青罩面层,反射裂缝
水泥混凝土路面由于它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点，在上世纪八十年代我国中小城市路网和公路路网建设中占有很大比重。进入2l世纪以来，随着国家经济的发展和城市建设品位的提高，很多水泥路面需要改造，如何合理和经济地改造路况较好、线型又符合城市规划的旧水泥路面摆在了每一位城市建设者面前，而在旧水泥路面上加铺沥青层有着施工方便、对交通影响小、开放交通快的优点，成了大家的首选方案，但由于旧水泥路面中接缝、裂缝的存在，往往沥青层加铺不久，在接缝和裂缝处就出现了很多反射裂缝，这些反射裂缝在自然环境和车辆荷载的反复作用下，逐渐加宽，严重影响了路面的使用寿命，因此，在旧水泥路面上加铺沥青层的改造方案在业界还存在不少争论。笔者结合104国道沥青加铺改造工程的建设，将工程情况和灌浆加固情况介绍如下。
一、工程情况
104国道改造工程位于绍兴老城区西面，全长1656米，老路建于1997年，机动车道宽16.OOm，板厚240MM，是绍兴老城区连接中国轻纺城柯桥的主要通道。近年来，随着城区面积的扩大，这段国道已逐渐变成城市道路，原来的路幅和路面结构已不能适应城市的发展，需拓宽改造。考虑该水泥路面建成时间短、水泥路面路况较好，今后经过该路段的超重车辆又不多的情况，逐决定利用旧水泥路面，采用先对脱空板块进行灌浆加固再铺沥青层的改造方案，罩面沥青层厚11cm，改造后机动车道为双向六车道，宽为24.OOm。工程自2003年4月开工，于2003年10月完工，到目前已完工通车二年多了，整条路除在原绍兴漓诸铁路两侧高填方路段(桩号为0K+900～1K+110)发现5处横向裂缝和该地段东半幅新旧路拼宽接缝处出现纵向裂缝外，其余地段没有发现一条裂缝。
二、沥青罩面层反射裂缝形成机理
从加铺层反射裂缝的扩展模式看，主要有二种，一是温度应力所对应的张开模式，二是行车荷载对应的剪切模式。具体形成机理如下：
1.行车荷载的作用
按照车辆荷载作用在接缝处位置不同，分二种情况进行结构层的受力分析(为分析的方便，我们通称水泥路面中的纵向缝、横向缝、裂缝为接缝)：
(1)车辆荷载通过沥青加铺层作用在水泥砼路面接缝一侧位置。此时，由于接缝的影响，作用在接缝一侧板块上的力不能像非接缝处一样能将力完全传递给接缝另一侧的相邻板块，这样，在接缝两侧的相邻板块所受的力出现了差异，导致在力作用的瞬间，接缝两侧将出现错台。如对于没有加铺层的普通水泥路面而言，出现这样的错台，除了在高速行车时略感不舒适外，对路面结构并不产生大的不利影响，但对水泥路面加铺沥青层结构而言，却可使路面结构产生了较大的不利影响，主要是因下层水泥路面出现的错台，导致沥青加铺层在接缝处处于挤压剪切状态，要承受较大的挤压剪切力。当这挤压剪切应力于沥青砼的抗剪强度时，沥青加铺层就开裂，产生皮射裂缝;
(2)当行车荷载通过沥青加铺层作用于水泥路面接缝正上方位置。此时，接缝两侧的相邻板块所受的力基本上是相等的，两侧板块的板端也将产生基本一致的竖向位移，导致产生错台。但如果当接缝处旧水泥路面下的地基基础较差时，接缝处相邻水泥路面板块将产生较大弯沉，可使接缝上的沥青加铺层失去下层结构的支撑，产生“脱空”，这“脱空”使沥青加铺在接缝处产生了较大弯曲变形，导致加铺层底将承受比非接缝处大得多的弯拉应力。若此弯位应力超过沥青砼的抗弯拉强度时，同样也可使沥青加铺层底开裂、扩展，产生反射裂缝。
2、温度应力的作用
众所周知，沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松驰性能，温度升降产生的变形不致于产生过大的温度应力，但当气温大幅度下降时，沥青材料存在冷脆现象。故在寒冷的冬季，沥青砼和水泥砼作为两种不同的材料，其收缩和膨胀系数不一，存在裂缝的旧板块的位移使得直接在裂缝上的面层内产生大的拉应力或拉应变，而这时沥青面层出现了冷脆现象，它只能承受小的拉应力或拉应变，因此，容易被拉裂，并且裂缝的扩展途径是由下至上的。沥青面层的厚度愈薄，反射裂缝形成的愈早和愈多。
通常认为，温度应力引起的反射裂缝可通过适当增加罩面层的厚度和增设土工布过渡层来控制，同时温度应力引起的反射裂缝在新修的沥青路面中也是普遍存在的，故在旧水泥路面沥青罩面改造工程中重点是防治行车荷载对应的反射裂缝。
三、灌浆加固情况
1、灌浆加固机理
针对旧水泥路面出现的唧泥、脱空和基层承载力下降的情况，通过弯沉检测，确定板块脱空的位置，并对相应板块布设2-5个灌浆孔，通过注浆机械施加一定压力，将浆液均匀注入板底空隙、板下基(垫)层中，以充填、渗透、挤密等方式，赶走板底、基层裂隙中的积水、空气后占据其位置，经人工控制一段时间后，浆液将原来的松散颗粒或裂隙胶结为整体，形成一个良好的“结石体”，达到加固基础、提高基层的承载力，减小对应部位沥青罩面层在荷载作用下的竖向位移，防治罩面层剪切型反射裂缝的目的。
2、采用板下灌浆加固板块的确定
采用板下灌浆加固主要是针对脱空板，而碎裂、错台严重的板块在罩面前需挖除作补丁处理。脱空板一般可采用人工观察法、弯沉测定法等方法来确定，人工观察法是通过肉眼观察接缝、裂缝、唧泥等情况初步判定脱空，当重车行过，能感到砼板有竖直位移时，或下雨之后，有明显唧泥现象的板块，认为是脱空;这种方法的缺点是主观性强，即便是经验的工程师也不能避免错判、漏判。弯沉测定法是测试板角弯沉，如果超过某一限值，即认为存在脱空，我国交通部行业标准《公路水泥砼路面养护技术规范》(JTJ073.1—2001)(以下简称《规范》)中也明确规定水泥砼面板脱空位置的确定可采用弯沉测定法。
在104国道绍兴市区西大门改造工程中，主要采用弯沉指标来确定脱空板。首先由技术人员对所有旧板进行初步检查、编号，发现碎裂、错台严重的直接作挖除处理，其余再采用弯沉指标作进一步检查，测点宜选取横缝及纵缝附近的位置。弯沉检测采用两台5.4m长杆弯沉仪及BZZ-100标准轴载测定车，检测点分主点、副点，主点位于板横缝前10cm，加卸载，副点在横缝后10cm，无荷载。将一台弯沉仪置于主点，即测定车的轮隙中间，另一台弯沉仪置于副点处，分别测定主、副点弯沉，右轮处于纵缝30cm左右。根据我国公路修建状况和检测仪器的实际情况，有关专家推荐凡弯沉值超过0.2mm的，应确定为面板脱空。在本路段，采用双指标控制，即主点弯沉大于0.2mm或差异弯沉大于O.06mm的，均认为板底可能出现脱空现象。
3、浆液材料
常用的水泥浆材料包括：水泥、粉煤灰、水、外加剂等。浆体抗压强度应在5Mpa以上，同时应具有良好的可泵性、和易性、保水性，浆体过稠不能均匀布满板底空隙，浆体过稀，干缩性大。 在施工中，笔者认为为防止浆体的干缩，浆液中宜掺加一定量膨胀剂;另外，流动度是影响可灌性的主要因素，一般流动度越高，可灌性就越好，但由于在现行规范中未对此做明确规定，参照预制梁板压浆施工经验，采用水泥浆稠度试验漏斗(体积1725ml±5m1)，以浆体自由全部流完的时间作为流动度来控制(详见《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000附录G-11)。在灌浆前先进行了配比试验，得出了在标准条件下，不同水灰比、不同材料配比之间的流动度结果及试件强度，笔者认为浆体流动度不宜过小，控制在20s左右较好，否则会产生泌水现象。
4、灌浆技术的实施
孔位布设根据砼面板尺寸、裂缝状况以及灌浆机械等确定，一般呈对角线布置2-5孔。灌浆顺序从沉降量大的地方开始，由近到远，由大到小。灌浆压力的控制应视砼板的损坏及脱空情况具体确定，一般当浆液从接缝处或另一注浆孔冒出，就可认为完成该孔注浆，即停止注浆，迅速移至另一注孔继续作业。压力一般控制在1Mpa-4Mpa之间，并停留3min-5min，效果较好。
5、灌浆效果评定
灌浆后，应在7d龄期后，再次测量主点弯沉值和副点弯沉值。当主点或差异弯沉值均低于设计控制值时，可认为灌浆效果已经达到。从检测资料可看出，主点和差异弯沉值均低于0.2mm和0.06mm的控制值，原砼面板通过灌浆提高了板底承载力。
四、经济效益评价
灌浆处治旧水泥砼路面并进行沥青罩面的改造方案与以往“换板”新修沥青路面的改造方案相比最大的优点就是利用原路面板，其直接成本随板块脱空情况的不同而不同，一般介于30-50元/m2左右，“换板”新修沥青路面每平方米成本一般需150元左右，与后者相比，前者的直接成本明显低。灌浆处治旧水泥砼路面并进行沥青罩面的改造方案，可以说具有成本低、见效快、操作简便、对车辆行驶影响小、受自然因素影响小等优点，同时也符合目前全社会提倡的建设节约型社会的要求。
五、结语
l、通过104国道绍兴市区西大门旧水泥路面沥青罩面改造工程，可以看出旧水泥路面通过灌浆加固达到了防治沥青罩面层反射裂缝的目的，灌浆技术在旧水泥路面沥青罩面改造中应用在技术上和经济上都是可行的。
2、在高填方地段，针对新旧路面拼接处易出现裂缝的情况，拟重点抓好拓宽路基的填筑质量，必要日辆拓宽路基进行软基处理，以减小新老路基的沉降差，防治拼接处的裂缝。
3、软基上的高填方地段，由于软弱层的压缩变形，路基永远是不稳定的，该地段沥青罩面层容易发生反射裂缝，如何防治有待进一步研究。
参考文献
[1] GB50092-96《沥青混凝土路面施工验收规范》.
[2] JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》.
