专利名称：一种城市沥青路面修复结构及其施工方法
技术领域：
本发明属于城市浙青路面修复技术领域，尤其是涉及ー种路基存在局部不良地基的城市浙青路面修复结构及其施工方法。
背景技术：
城市浙青路面是我国城市道路路面的主要形式之一，具有表面平整度高，行车过程舒适、引起振动小和噪声低等优点。但是浙青路面作为ー种整体结构层，受路基強度、交通荷载和各类环境因素影响很大，在使用过程中会出现诸如网裂、沉陷、不均匀沉降、平整 度下降等各种病害，严重影响交通安全和行车质量。当路面损坏达到某种程度时，就需要对路面进行整体或局部修复。由于城市道路受到路面标高限制，浙青路面修复措施主要以翻修法为主。翻修法是指拆除需修复路面，对路基进行重新处理后，铺筑新的浙青路面。适用于路基存在局部不良地基、旧路面标高严禁升高的整体和局部道路修复。但是该方法的旧浙青路面破碎、运输、废弃需要大量成本，同时旧浙青路面的废弃会对城市周边环境带来严重的破坏。另外，城市浙青路面局部损坏往往是由于浙青路面下存在局部不良地基引起，如果只是对浙青路面进行翻修处理，而不对局部不良地基进行处理，这样只能“治标”不能“治本”。在交通荷载作用下，该处路基很容易再次沉陷引起浙青路面结构被破坏。但是，如果浙青路面翻修前对局部不良地基处理(目前主要采用换填法、注浆法和水泥搅拌桩法)，也会带来诸多问题。首先，地基处理成本过高，可占到浙青路面翻修成本的一半以上；其次，地基处理时需较大的机械施工平台，有时甚至需要封闭整个路段，严重影响城市交通的顺畅性；再次，地基处理时引起的噪声、灰尘等严重影响了施工路段周边市民的生活质量；最后，换填法产生的大量旧地基土的挖除、运输、废弃以及新填材料的购买、运输、填筑也需要大量成本，而注浆法和水泥搅拌桩法不仅浪费资源，同时还会对原有路基造成严重污染，对城市环境的影响非常大。
发明内容
本发明的第一个目的在于针对现有城市浙青路面修复技术中存在的不足，提供了ー种城市浙青路面修复结构，该修复结构设计合理，环保节能。本发明的第二个目的在于提供了ー种上述城市浙青路面修复结构的施工方法，该方法操作简便且节能环保。实现本发明第一个目的的技术方案如下—种城市浙青路面修复结构，自上而下包括浙青路面面层、基层、上层高强度土工格栅、旧浙青路面混合骨料填充的土工格室加筋层、下层高强度土工格栅、防水层和路基。进ー步，所述的基层为柔性基层或半刚性基层。进ー步，所述的上层高强度土工格栅和下层高强度土工格栅均满足伸长率为O. 5%时的抗拉强度不小于120kN/m的条件。
进ー步，所述的旧浙青路面混合骨料是通过向旧浙青路面破碎块经粉碎处理后得到的旧浙青路面骨料中掺入旧浙青路面骨料质量10%-30%比例的砂砾集料混合后形成的，其中，粉碎处理后得到的旧浙青路面骨料最大粒径小于50mm。所述的沙砾集料的级配以通过方孔筛的质量百分率计，分别是通过10. Omm方孔筛的砂5乐集料为100%,通过5. Omm方孔筛的砂碌集料为75%_90%，通过2. Omm方孔筛的砂石乐集料为50%-70%，通过O. 5mm方孔筛的砂砾集料为20%_40%，通过O. 25mm方孔筛的砂砾集料
为 0%-5%。所述的旧浙青路面混合骨料的粒径还须同时满足不均匀系数Cu不小于5和曲率系数C。在1-3范围内两个条件。进一歩，所述的土工格室单孔面积在O. 05-0. Im2, 土工格室的格室片屈服强度不小于 150kN/m。 进一歩，所述的防水层为防水土工膜或防水土工布。这种路面修复结构充分利用了原有的旧浙青路面材料，节能环保，而且还节约了旧浙青路面运输和废弃所需的大量成本，防水层可有效隔离降水和地下水对路基和浙青路面的交叉影响。同时，通过上层高強度土工格栅、旧浙青路面混合骨料填充的土工格室加筋层和下层高强度土工格栅的组合加筋结构，可有效提高浙青路面结构抗变形能力，限制浙青路面裂缝和变形的开展，减小浙青路面养护成本，提高浙青路面使用寿命。特别是当路基存在局部不良地基时，该组合加筋结构形成的全封闭土工格室加筋“梁效应”可有效地将局部不良地基上的荷载传递至周围路基，可有效减小局部不良地基沉陷和不均匀沉降，避免新铺浙青路面结构被再次损坏。综上所述，该结构应用于城市浙青路面修复时，可有效限制浙青路面裂缝和变形的开展，防止局部不良地基对新铺路面结构的再次损坏，减小浙青路面养护成本，提高浙青路面的使用寿命，对城市交通和环境影响小。实现本发明第二个目的的技术方案如下ー种上述城市浙青路面修复结构的施工方法，其步骤如下A、将需翻修的旧浙青路面进行破碎处理，形成旧浙青路面破碎块，并挖至路基设计标高以上3_5cm ；B、将旧浙青路面破碎块进行粉碎处理，得到旧浙青路面骨料，然后掺入旧浙青路面骨料质量10%-30%比例的砂砾集料，砂砾集料与旧浙青路面骨料混合后形成级配良好的旧浙青路面混合骨料4 ；C、将路基充分压实，路基压实度须达到95%以上；D、对压实后的路基进行平整处通，标闻为路基设计标闻，然后在路基上Ilt设一层防水层；E、在防水层上铺设下层高強度土工格栅；F、在下层高强度土工格栅上铺设ー层土工格室，土工格室高度在10-15cm范围内，然后将旧浙青路面混合骨料填充至土工格室，并充分压实，压实后旧浙青路面混合骨料压实度须达到95%以上，压实后旧浙青路面混合骨料须填满土工格室，得到旧浙青路面混合骨料填充的土工格室加筋层；G、对旧浙青路面混合骨料填充的土工格室加筋层进行平整处理，然后铺设上层高強度土工格栅；
H、在上层高强度土工格栅上铺设基层；I、在基层上铺筑浙青路面面层。本发明的修复结构及其施工方法具体的优点和技术效果如下I、充分利用了原有旧浙青路面材料,节能环保；2、节约了旧浙青路面运输和废弃所需的大量成本；3、有效避免了降水和地下水对路基和浙青路面的交叉影响；4、提高了浙青路面抗变形能力，对浙青路面裂缝和变形的限制作用明显；5、有效减小了局部不良地基对浙青路面结构的影响，避免新铺浙青路面的再次损坏； 6、避免了对局部不良地基进行地基处理，有效节约了浙青路面翻修成本；7、有效减小了浙青路面翻修对城市交通和环境的影响；8、减小了浙青路面养护成本,提高了浙青路面使用寿命。
图I为本发明的ー种城市浙青路面修复结构的剖面图。图2为本发明的ー种城市浙青路面修复结构的受力分析图。图3为本发明的ー种城市浙青路面修复结构下存在局部不良地基情况下的受カ分析图。图4为本发明的ー种城市浙青路面修复结构下存在局部不良地基时组合加筋结构单元的受カ分析图。附图标记说明如下1、浙青路面面层；2、基层；3_1、上层高强度土工格栅；3_2、下层高强度土工格栅；4、旧浙青路面混合骨料；5、土工格室；6、防水层；7、路基；8、交通荷载；9、侧向变形；10、侧向变形约束カ；11、局部不良地基；12、挤压カ；13、侧向约束力；14、“提兜”力。
具体实施例方式下面结合附图和具体的实施例对本发明的结构及其施工方法做进ー步的详细说明实施例I :參见图1，ー种城市浙青路面修复结构，自上而下包括浙青路面面层I、基层2、上层高强度土工格栅3-1、旧浙青路面混合骨料4填充的土工格室5加筋层、下层高强度土工格栅3-2、防水层6和路基7。所述的基层2为半刚性基层中的水泥稳定碎石层。伸长率为O. 5%时，所述的上层高强度土工格栅3-1和下层高强度土工格栅3-2的抗拉强度均为160kN/m。所述的旧浙青路面混合骨料4是通过向旧浙青路面破碎块经粉碎处理后得到的旧浙青路面骨料中掺入旧浙青路面骨料质量20%比例的砂砾集料混合后形成的，其中，粉碎处理后得到的丨日浙青路面骨料最大粒径小于50mm。所述的砂砾集料具体级配以通过方孔筛的质量百分率计，分别是通过10. Omm方孔筛的砂碌集料为100%,通过5. Omm方孔筛的砂碌集料为82%,通过2. Omm方孔筛的砂碌集料为64%,通过O. 5mm方孔筛的砂碌集料为36%,通过O. 25mm方孔筛的砂碌集料为2%。所述的旧浙青路面混合骨料4粒径不均匀系数Cu为10，曲率系数C。为2。所述的土工格室5单孔面积为O. 07m2，土工格室5的格室片屈服强度为150kN/m。所述的防水层6为防水土工膜。上述的城市浙青路面修复结构的施工方法，其步骤是A、采用路面破碎机将需翻修的旧浙青路面进行破碎处理，形成旧浙青路面破碎块，破碎块单个体积小于O. 025m3，并挖至路基7设计标高以上5cm ；
B、采用粉碎机将旧浙青路面破碎块进行粉碎处理，得到旧浙青路面骨料，然后掺入旧浙青路面骨料质量20%比例的砂砾集料，砂砾集料与旧浙青路面骨料混合后形成级配良好的旧浙青路面混合骨料4 ；C、采用压路机将路基7充分压实，压实后路基7压实度为95% ；D、采用平地机对压实后的路基7进行平整处理，标高为路基7设计标高，然后在路基7上铺设ー层防水土工膜作为防水层6 ；E、在防水土工膜上铺设下层高强度土工格栅3-2 ；F、在下层高强度土工格栅3-2上铺设ー层土工格室5，土工格室5高度为10cm，然后将旧浙青路面混合骨料4填充至土工格室5，并采用压路机充分压实，压实后旧浙青路面混合骨料4压实度为95%，压实后旧浙青路面混合骨料4须填满土工格室5，得到旧浙青路面混合骨料4填充的土工格室5加筋层；G、对旧浙青路面混合骨料4填充的土工格室5加筋层进行平整处理，然后铺设上层高强度土工格栅3-1 ；H、在上层高强度土工格栅3-1上铺设水泥稳定碎石层作为基层2 ；I、在基层2上铺筑浙青路面面层I。根据图2可知从一般条件下交通荷载8作用对本发明的路面修复结构进行受カ分析。当交通荷载8作用在浙青路面时，浙青路面面层I和基层2产生侧向变形9。通过上层高强度土工膜3-1、旧浙青路面混合骨料4填充的土工格室5加筋层和下层高强度土工格栅3-2的组合加筋结构的侧向变形约束カ10，可有效约束浙青路面面层I和基层2的侧向变形9，有效提高了浙青路面结构抗变形能力，限制了浙青路面结构裂缝和变形的开展。根据图3、图4可知从存在局部不良地基11条件下交通荷载8作用对本发明的修复结构进行受カ分析。当路基7存在局部不良地基11时，在交通荷载8作用下，局部不良地基11产生沉陷等病害，在路基7产生不均匀沉降。此时，由上层高强度土工格栅3-1、旧浙青路面混合骨料4填充的土工格室5加筋层和下层高强度土工格栅3-2组成的组合加筋结构形成的“梁效应”，可以有效减少局部不均匀沉降，减小路面结构的应カ集中。对单个土工格室5单元进行受力分析，局部不良地基11产生的沉陷会引起土工格室5内旧浙青路面混合骨料4产生向下的挤压カ12，土工格室5侧壁对旧浙青路面混合骨料4形成侧向约束力13，同时下层高强度土工格栅3-2由于张拉膜效应产生向上的“提兜”力14，土工格室5侧向约束力13和下层高强度土工格栅3-2的“提兜”力14联合作用，约束了旧浙青路面混合骨料4向下挤出变形。同样的，当局部不良地基11引起路基7局部隆起吋，土工格室5和上层高强度土工格栅3-1联合作用，约束了旧浙青路面混合骨料4向上挤出变形。可以看出，由上层高強度土工格栅3-1、旧浙青路面混合骨料4填充的土工格室5加筋层和下层高强度土工格栅3-2的组合加筋结构形成的全封闭土工格室5加筋“梁效应”可以有效地将局部不良地基11上的荷载传递至周围地基，有效减小了局部不良地基11沉陷和不均匀沉降，能有效避免新铺浙青路面结构再次损坏。实施例2 将实施例I的城市浙青路面修复结构应用于某城市浙青路面修复工程。该道路一段45m浙青路面破损严重，需进行翻修处理。浙青路面修复时道路左幅采用实施例I的修复结构及其施工方法，道路右幅采用翻修法现有技术，即在本发明方法的基础上去掉上层高強度土工格栅、土工格室、下层高强度土工格栅和防水层。路面修复工程完成后，在道路左、右两幅中心线处分别进行承载板静压蠕变试验，承载板为I. Om2的方板，荷载为300kPa。静压100小时后，采用本发明方法的左幅道路路面蠕变量较翻修法现有技术减小80%以上，且采用本发明方法处理后的左幅路面静压时间为30小时左右时蠕变量达到稳定值，随后蠕变量基本不变；而采用翻修法现有技术处理后的右幅道路路面静压100小时蠕变量仍未 达到稳定状态，蠕变量仍继续增长。同吋，对本发明方法和翻修法现有技术进行等比例局部沉陷对比模型试验，模型箱尺寸为250mmX 150mmX 1000mm。模型试验中路基土取自该浙青路面修复工程路基土，路基压实度为95%，路基上部结构按照实施例I的浙青路面修复设计方案进行铺设。浙青路面铺设完毕并充分养护后，在浙青路面施加IOOkPa的均布荷载，并在模型箱底部长边中心线位置处沿短边用外径5cm的钻头掏空路基模拟局部不良地基引起的局部沉陷，并在局部沉陷断面及该断面左、右各50cm处各埋设ー个土压カ盒监测不同断面路基顶面土压力。监测结果表明与翻修法现有技术相比，采用本发明方法进行处理后路基顶面土压カ值减小65%以上，而左、右两侧土压カ值増大30%以上，采用本发明方法后路基顶面分担荷载的“梁效应”显著。浙青路面卸载后，采用翻修法现有技术在局部沉陷断面裂纹开展显著，且浙青路面出现明显局部沉陷现象，而采用本发明方法处理后的浙青路面仅有少量细微裂纹，浙青路面未出现局部沉陷现象。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管參照最佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗g和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种城市浙青路面修复结构，其特征在于自上而下包括浙青路面面层、基层、上层高强度土工格栅、旧浙青路面混合骨料填充的土工格室加筋层、下层高强度土工格栅、防水层和路基。
2.根据权利要求I所述的城市浙青路面修复结构，其特征在于所述的基层为柔性基层或半刚性基层。
3.根据权利要求I所述的城市浙青路面修复结构，其特征在于所述的上层高强度土工格栅和下层高强度土工格栅均满足伸长率为0. 5%时的抗拉强度不小于120 kN/m的条件。
4.根据权利要求I所述的城市浙青路面修复结构，其特征在于所述的旧浙青路面混合骨料是通过向旧浙青路面破碎块经粉碎处理后得到的旧浙青路面骨料中掺入旧浙青路面骨料质量10%-30%比例的砂砾集料混合后形成的，其中，粉碎处理后得到的旧浙青路面骨料最大粒径小于50 mm。
5.根据权利要求4所述的城市浙青路面修复结构，其特征在于所述的沙砾集料的级配以通过方孔筛的质量百分率计，分别是通过10.0 mm方孔筛的砂砾集料为100%，通过5.0 mm方孔筛的砂砾集料为75%-90%，通过2. 0 mm方孔筛的砂砾集料为50%_70%，通过0. 5mm方孔筛的砂碌集料为20%_40%，通过0. 25 mm方孔筛的砂碌集料为0%_5%。
6.根据权利要求4所述的城市浙青路面修复结构，其特征在于所述的旧浙青路面混合骨料的粒径同时满足不均匀系数G不小于5和曲率系数C。在1-3范围内两个条件。
7.根据权利要求I所述的城市浙青路面修复结构，其特征在于所述的土工格室单孔面积在0. 05-0. lm2，土工格室的格室片屈服强度不小于150 kN/m。
8.根据权利要求I所述的城市浙青路面修复结构，其特征在于所述的防水层为防水土工膜或防水土工布。
9.一种权利要求1-8中任一所述的城市浙青路面修复结构的施工方法，其步骤如下 A.将需翻修的旧浙青路面进行破碎处理，形成旧浙青路面破碎块，并挖至路基设计标高以上3-5 cm ； B.将旧浙青路面破碎块进行粉碎处理，得到旧浙青路面骨料，然后掺入旧浙青路面骨料质量10%-30%比例的砂砾集料，砂砾集料与旧浙青路面骨料混合后形成级配良好的旧浙青路面混合骨料4 ； C.将路基充分压实，路基压实度须达到95%以上； D.对压实后的路基进行平整处理，标闻为路基设计标闻，然后在路基上铺设一层防水层； E.在防水层上铺设下层高强度土工格栅； F.在下层高强度土工格栅上铺设一层土工格室，土工格室高度在10-15cm范围内，然后将旧浙青路面混合骨料填充至土工格室，并充分压实，压实后旧浙青路面混合骨料压实度须达到95%以上，压实后旧浙青路面混合骨料须填满土工格室，得到旧浙青路面混合骨料填充的土工格室加筋层； G.对旧浙青路面混合骨料填充的土工格室加筋层进行平整处理，然后铺设上层高强度土工格栅； H.在上层高强度土工格栅上铺设基层；I.在基层上铺筑浙青路面面层。
全文摘要
本发明属于城市沥青路面修复技术领域，公开了一种城市沥青路面修复结构及其施工方法。该结构自上而下包括沥青路面面层、基层、上层高强度土工格栅、旧沥青路面混合骨料填充的土工格室加筋层、下层高强度土工格栅、防水层和路基。该结构充分利用了原有旧沥青路面材料，有效隔离了降水和地下水对路基和沥青路面的交叉影响。同时，通过上、下层高强度土工格栅和土工格室加筋层的组合加筋结构，可有效提高沥青路面结构抗变形能力，限制沥青路面结构裂缝和变形的开展，提高沥青路面使用寿命。特别是当路基存在局部不良地基时，该组合加筋结构形成的“梁效应”可有效将局部不良地基上的荷载传递至周围地基，避免新铺沥青路面结构再次损坏。
文档编号E01C7/32GK102817299SQ20121032630
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者张军, 郑俊杰, 赖汉江, 曹文昭 申请人:华中科技大学