江龍進

(安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

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水泥混凝土路面改造工程設計綜述

江龍進

(安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

針對水泥混凝土路面破損嚴重、利用率不高且行車舒適性較差的使用現(xiàn)狀，依據(jù)目前水泥路面改造工程經驗，提出系統(tǒng)的水泥路面改造設計流程，結合路面改造過程中出現(xiàn)的一些問題，給出路面加鋪改造中具體實施的關鍵技術措施，從而達到有效完善設計作業(yè)、切實指導施工過程、最終實現(xiàn)控制施工質量的目標。

水泥混凝土；路面改造；使用性能；施工質量

1 工程概況

安徽省道203鳳蒙路為連接合肥與六安、淮南、亳州、阜陽等城市的重要交通干線，2003年底建成通車迄今已運營13年。大興集至丁集段為省道203鳳蒙路一段，路線自北向南長16.063 km， 其中，0～2 km+296 m、7 km+838 m～8 km+266 m、13 km+206 m～14 km+202 m、15 km+840 m～16 km+63 m位于穿城鎮(zhèn)段，均為水泥混凝土路面，路面結構為24 cm厚水泥混凝土面板+20 cm厚二灰碎石+34 cm厚石灰土。

現(xiàn)狀水泥混凝土路面破壞及排水現(xiàn)狀如圖1所示。

圖1 水泥混凝土路面破壞及排水現(xiàn)狀

該段道路經管養(yǎng)部門及時養(yǎng)護和維修，路面病害未進一步擴展，使用性能得到切實保障。但因項目運營時間較長，路面結構偏薄弱，運煤等重型車輛較多和排水不暢等原因，目前路面損壞嚴重，雨天排水不暢，行車舒適性差，安全隱患較多，急需通過路面改造以提高道路使用性能。

2 路面調查及檢測評價

對舊路合理評價是路面改造過程中的重要環(huán)節(jié)，也是路面加鋪方案決策的依據(jù)。結合本項目實際情況，擬定采用外觀調查、承載力檢測及鉆芯取樣等多種手段，實現(xiàn)對路面的綜合評價。

2.1 外觀調查及承載力檢測

水泥混凝土路面外觀較差，破損嚴重，病害類型以交叉裂縫、斷裂、角隅斷裂、沉陷和接縫破壞為主[1]。因路面破損嚴重，破碎板處路面不平整，錯臺量測離散性較大，因此，錯臺量測僅針對相對較完好的水泥板。經測試，水泥路面平均錯臺量為2.0 mm，全幅混凝土路面斷板率為49.5%，評價等級為差。路面脫空率為40.5%，接縫傳荷能力為“中”以下板塊比例為22.0%。詳細調查評定結果見表1所列；路面彎沉檢測成果見表2所列。

表1 水泥混凝土路面調查評定匯總表

表2 水泥混凝土路面彎沉檢測成果表

2.2 路面結構層厚度及完整性

水泥混凝土路面共取7個點，鉆芯取樣顯示,混凝土面層總厚度平均值為24.7 cm，標準差為1.54 cm，代表值為23.1 cm；基層厚度平均值為21.2 cm，標準差為4.86 cm，代表值為16.4 cm。鉆芯結果表明,水泥路面芯樣較完整，而基層呈松散狀，芯樣不能成型。路面鉆芯取樣及厚度度量如圖2所示。

圖2 路面鉆芯取樣及厚度量測

2.3 檢測評價

水泥路面破損嚴重，平整度和整體外觀都較差。經統(tǒng)計，全幅水泥路面斷板率評價等級均為差，路面脫空率為40.5%，接縫傳荷能力為“中”以下板塊比例為22.0%。

由于受排水不暢影響，基層損壞嚴重，無法鉆芯取樣，多呈松散狀。

3 路面改造方案

結合目前水泥路面舊路改造經驗，一般包含舊路面板修復、瀝青路面罩面、舊板破碎加鋪路面和挖除舊板重新鋪筑新路面等4種方法[2]，具體方案見表3所列。

表3 路面加鋪方案對比一覽表

3.1 路面加鋪方案確定

本項目水泥路面損壞嚴重[5]，利用率不高，全部分布在城鎮(zhèn)路段。經統(tǒng)計，全幅平均斷板率達到49.5%，主要發(fā)生在行車道，路面脫空達到40.5%，接縫傳荷能力為“中”以下板塊比例為22.0%。根據(jù)收集的交通量數(shù)據(jù)分析，該段交通量較大，多為小汽車、中型貨車和大型貨車，車輛軸載大，混行嚴重。除個別城鎮(zhèn)段外，其余路段路基常處于干燥狀態(tài)，路基受水影響較小。如采用機械沖擊破碎技術，噪音較大，且加鋪厚度較大，不利于實施。如對面板進行修復，不僅工作量大和工期較長，且難以徹底根除接縫損壞[6]。因此，采用全線水泥路面全部挖除及重新鋪筑瀝青路面的技術方案。

3.2 驗收彎沉確定

結合交通量調查，本項目交通主要由5種車型組成，車輛類型及軸重見表4所列。

表4 代表車型狀況表

同時收集該項目近一年的交通量數(shù)據(jù)，考慮沿線經濟發(fā)展的實際情況，并參考項目工可中交通量增長率(年平均增長率為4%)，將各級軸載換算為標準軸載100 kN供路面結構計算。依據(jù)交通量資料及代表車型，根據(jù)下式計算：

(1)

(2)

其中，η為車道系數(shù)，取0.6。

由(1)、(2)式得出本項目設計交通等級為重交通等級，設計彎沉為 23.8(0.01 mm)。

3.3 路面加鋪結構層計算

根據(jù)文獻[7]，參照室內混合料實驗結果，結合國內已建成路面調查情況，1層的上面層和下面層均采用巖瀝青改性，確定各層材料設計參數(shù)，結果見表5所列，1層、2層級配類型為AC-13、AC-25。

表5 結構設計參數(shù) MPa

采用交通部推薦專用HPDS2011路面計算程序進行層底拉應力驗算及竣工驗收彎沉值，瀝青混凝土采用15 ℃劈裂強度，水泥穩(wěn)定碎石采用90 d的劈裂強度[8]，驗算結果見表6所列。

表6 機動車道竣工驗收彎沉

經過計算，舊路水泥面板挖除后加鋪結構為：4 cmAC-13(巖瀝青改性)+8 cmAC-25(巖瀝青改性)+36 cm(4%～5%)水泥穩(wěn)定碎石+舊路基層修復。

4 路面加鋪實施注意事項

(1) 原有道路承載力動態(tài)設計。施工中應注重對水泥混凝土路面原基層結構承載力和外觀的監(jiān)測[9]，根據(jù)實測彎沉或頂面回彈模量，依此采取相應的處置方案，確保改建后路面結構層承載力滿足設計要求。水泥面板挖除后，原基層如出現(xiàn)松散和開裂等破損現(xiàn)象，則應對該路段基層進行換填處理，換填材料可采用低劑量水泥穩(wěn)定碎石[10]。

(2) 橋梁加鋪過渡段設計。根據(jù)調查，本項目橋梁建設時間較早，后期多次反復養(yǎng)護加固并加鋪了一層瀝青面層，目前使用尚好。但路段內橋梁形式具有多樣化和復雜化的特點，經計算，擬定采取銑刨舊橋瀝青面層后，重新加鋪一層瀝青面層的設計方案，橋面設計標高不變。結合道路加鋪后設計縱坡，在靠近橋頭30～50 m路段采取挖除舊路面層和基層后，鋪筑4 cmAC-13(巖瀝青改性)+8 cmAC-25(巖瀝青改性)+18 cm(4%～5%)水泥穩(wěn)定碎石上基層+15～26 cmC35混凝土下基層的鋪筑方案。

5 結 論

(1) 路面調查及檢測評價是路面改造過程中的重要環(huán)節(jié)，對路面改造方案有著決定性作用，具體實施中應注重其系統(tǒng)性。

(2) 代表車型及交通量數(shù)據(jù)是路面彎沉計算的最原始資料，也是路面加鋪改造過程中的重要制約因素，應在考慮當?shù)亟洕l(fā)展速度并借鑒工可相關數(shù)據(jù)的基礎上，科學合理綜合選用。

[1] JTG H20-2007,公路技術狀況評定標準[S].

[2] 文健康.舊水泥路面改造為瀝青路面主要加鋪方式的總結分析[J].公路交通科技(應用技術版),2014(12)：76～79.

[3] JTG F30-2003，公路水泥混凝土路面施工技術規(guī)范[S].

[4] 曾 弦,羅鐵牛.淺談舊水泥路面改造中的就地碎石化再生利用技術[J].四川建材,2013(5) :155～157.

[5] 王鵬達,張婷婷.舊水泥混凝土路面打裂壓穩(wěn)技術應用[J].黑龍江交通科技,2010(8):103.

[6] 薛忠軍,張肖寧,王佳妮.舊水泥路面改建、加鋪決策體系初步研究[J].中外公路,2008,28(3):41～46.

[7] JTG D50-2006,公路瀝青路面設計規(guī)范[S].

[8] JTG D40-2011,公路水泥混凝土路面設計規(guī)范[S].

[9] 曾俊詳.公路水泥混凝土路面加鋪改造技術研究[D].廣州:華南理工大學，2013.

[10] 郭建鐸.高速公路路面建養(yǎng)一體化研究[J].交通世界,2015(1):42～43.

2016-05-09；修改日期：2016-05-13

江龍進(1984-)，女，安徽池州人，碩士，安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司工程師．

U416.21

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1673-5781(2016)03-0327-03