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建的路面拼接方法及結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

我國公路建設(shè)事業(yè)經(jīng)過近三十年的蓬勃發(fā)展，公路網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，公路養(yǎng)護維修任務(wù)不斷增加，根據(jù)2015年4月30日交通運輸部發(fā)布的《2014年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示，截止2015年底，我國高速公路通車總里程達12.54萬公里，“十二五”期間是我國公路交通發(fā)展由注重建設(shè)向建設(shè)、養(yǎng)護、管理、運輸協(xié)調(diào)并舉轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵階段，“十三五”期間我國將繼續(xù)加強重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，新建改建高速公路通車里程約3萬公里。

自上世紀九十年末我國的公路建設(shè)進入了快速發(fā)展時期，當(dāng)時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)國家所面臨的問題基本相同，在氣候環(huán)境和車輛荷載作用下，路面的使用性能逐漸降低，且由于設(shè)計使用期內(nèi)交通量增長速度遠高于預(yù)期，我國不少水泥路面未達到使用年限即出現(xiàn)了嚴重的結(jié)構(gòu)性破壞和使用功能衰退，且原有的雙向四車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帶來的通行能力受限，服務(wù)水平降低的問題，公路就無法滿足經(jīng)濟、社會發(fā)展的需要，甚至在某種程度上可能會阻礙當(dāng)?shù)亟?jīng)濟、社會建設(shè)的發(fā)展。所以，我國早期修筑的水泥路面迫切需要通過提質(zhì)改造和擴建完成升級，但目前尚未形成成熟的舊路改擴建設(shè)計施工技術(shù)及相應(yīng)的設(shè)計標(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，且改擴建后的路面結(jié)構(gòu)具有整體強度高、行車舒適性好、維修費用小等優(yōu)點，作為道路工程耐久性新技術(shù)，本研發(fā)對促進我國交通運輸事業(yè)更快更好的發(fā)展有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是研發(fā)一種適用于舊水泥混凝土路面改擴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，且改擴建后的路面結(jié)構(gòu)具有整體強度高、行車舒適性好、維修費用小等優(yōu)點，具有良好的社會與經(jīng)濟效益。

為實現(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建結(jié)構(gòu)一側(cè)開挖舊路面結(jié)構(gòu)，依次在舊路上基層、舊路下基層、舊路墊層設(shè)置臺階作為過渡，所述臺階寬度為35 cm；擴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，上下層交錯布置；所述鋼筋為熱軋帶肋鋼筋，直徑為16 mm，長度為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，為細型密級配瀝青混凝土，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建工程耐久性不夠等問題，提高舊水泥混凝土路面改擴建工程使用壽命和路面性能的原則進行合理與科學(xué)設(shè)計的；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，改擴建后的路面結(jié)構(gòu)也具有整體強度高、行車舒適性好、維修費用小等優(yōu)點，作為道路工程耐久性新技術(shù)，本研發(fā)對促進我國交通運輸事業(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)層強度相對較低且不均勻的問題，延緩路面結(jié)構(gòu)病害出現(xiàn)的時間；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營，以及更好地利用舊路開展改擴建工程的施工，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寬的臺階作為過渡，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，避免瀝青加鋪層過早出現(xiàn)反射裂縫；臺階寬度是發(fā)明人結(jié)合其他改擴建項目的修筑經(jīng)驗及無數(shù)次有限元計算分析得出的，若臺階寬度過大，舊路路床的處理范圍就會減少，不能很好地解決舊路路基強度相對較低且不均勻的問題，若臺階寬度太小，起不到拼接作用，開挖難度也相對較大。

本發(fā)明擴建部分路面結(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)模型的角度來看，采用雙層小撓度薄板可有效解決擴建路面結(jié)構(gòu)及路基工后沉降相對較大、結(jié)構(gòu)強度需補償?shù)膯栴}，也無需再像傳統(tǒng)方法那樣在擴建部分路面結(jié)構(gòu)的上基層上設(shè)置纖維土工布，簡化了工序、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連接，可進一步減小新舊路基差異沉降對路面結(jié)構(gòu)的影響，上下層鋼筋交錯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，可進一步消除或減小拼接縫對瀝青加鋪層的影響，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，也可進一步減小新舊路基的差異沉降問題。

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)合等問題對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，拼接縫遠離了行車荷載的輪跡帶，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，消除了因瀝青混凝土加鋪層拼接帶來的病害和隱患，也減少了因加鋪結(jié)構(gòu)、材料和厚度不一致帶來的施工工序復(fù)雜、質(zhì)量難以控制的問題，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、擴建部分的新路面結(jié)構(gòu)上基層采用貧混凝土等進行綜合設(shè)計后才實現(xiàn)的，這些意想不到效果正是發(fā)明人通過無數(shù)次的嘗試和計算得到的，在確定本發(fā)明的路面結(jié)構(gòu)之前，發(fā)明人根本無法預(yù)知，其所確定的路面結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生何種效果及可能，也就說本發(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題，也具有整體強度高、行車舒適性好、維修費用小等優(yōu)點。

我國2016年的《政府工作報告》中提出，“十三五”期間將加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，隨著我國公路事業(yè)的不斷發(fā)展，今后每年將有近萬公里高速公路需要進行改擴建，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，潛在的社會與經(jīng)濟效益顯著。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明舊水泥混凝土路面改擴建的路面拼接結(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)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，所描述的實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，并不用以限制本發(fā)明。

實施例1

如圖1所示，本發(fā)明的舊水泥混凝土路面改擴建的路面拼接結(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向擴建結(jié)構(gòu)一側(cè)開挖舊路面結(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)置臺階12作為過渡，臺階12寬度為35 cm；擴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，上下層交錯布置（如圖2所示），鋼筋7采用熱軋帶肋鋼筋，直徑為16 mm，長度為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，為細型密級配瀝青混凝土，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。