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        不同結(jié)構(gòu)形式的路面改造現(xiàn)狀調(diào)查與分析

        2018-07-05 02:29:34郭劍平
        福建交通科技 2018年4期
        關(guān)鍵詞:白加黑壓漿路段

        ■郭劍平

        (莆田市公路局,莆田 351107)

        1 項(xiàng)目背景

        省道 202線黃石至文甲公路 (K479+940~K513+673),路線長33.37km,是通往媽祖圣地——湄洲島國家級(jí)旅游渡假區(qū)的必經(jīng)之路。1998年按二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改建,鋪設(shè)水泥混凝土路面,經(jīng)多年的運(yùn)營,出現(xiàn)不同程度的病害。為改善道路通行能力,2010年對(duì)該項(xiàng)目實(shí)施“白改黑”路面改造,路面寬度22.5m,鋪設(shè)瀝青總面積84.82萬平方米,總投資1.93億元。項(xiàng)目于2010年4月開工,2010年12月完工,工程質(zhì)量評(píng)定合格。

        2 路面改造方案

        項(xiàng)目實(shí)施期間,根據(jù)原有的舊混凝土路面病害、彎沉等情況,分成“白加黑”、“白改黑”兩種改造方案,采用四種不同的路面結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì),具體如下:

        結(jié)構(gòu)一:K479+940~K480+800 路段,采用“白加黑”改造方案。先對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行加固修補(bǔ)處理(壓漿或挖補(bǔ)),而后再加鋪瀝青面層,路面結(jié)構(gòu)型式為4cm AC-13SBS改性瀝青混凝土+陽離子乳化瀝青粘層油+6~8cm AM-20瀝青穩(wěn)定碎石混合料+1cm橡膠瀝青應(yīng)力吸收層+處治合格的舊水泥混凝土路面;

        結(jié)構(gòu)二:K480+800~K491+808.418 路段,采用“白加黑”改造方案。先對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行加固修補(bǔ)處理(壓漿或挖補(bǔ)),而后再加鋪瀝青面層,路面結(jié)構(gòu)型式為4cm AC-13SBS改性瀝青混凝土+陽離子乳化瀝青粘層油+6~8cm AM-20瀝青穩(wěn)定碎石混合料+2cm橡膠瀝青應(yīng)力吸收層+處治合格的舊水泥混凝土路面;

        結(jié)構(gòu)三:K492+170~K508+120 路段,采用“白改黑”改造方案。先將四車道舊水泥混凝土路面擊碎碾壓,而后再加鋪路面,路面結(jié)構(gòu)型式為4cm厚AC-13SBS改性瀝青混凝土+6cm厚AM-20瀝青穩(wěn)定碎石混合料+18cm厚5%水泥穩(wěn)定碎石基層+25cm厚級(jí)配碎石墊層(新建加寬部分);

        結(jié)構(gòu)四:K508+120~K513+673 路段,采用“白改黑”改造方案。先將六車道舊水泥混凝土路面擊碎碾壓,而后再加鋪路面,路面結(jié)構(gòu)型式為4cm厚AC-13天然湖瀝青改性混凝土+6cm厚AM-20天然湖瀝青改性的穩(wěn)定碎石混合料+18cm厚5%水泥穩(wěn)定碎石基層。

        3 現(xiàn)狀分析

        3.1 “白加黑”改造方案3.1.1 路面病害調(diào)查

        通過6年的運(yùn)營,對(duì)“白加黑”改造過的路段進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì),調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)該段路面出現(xiàn)了大面積的麻面、裂縫現(xiàn)象,如圖1、2所示,出現(xiàn)病害的段落占“白加黑”改造的比例匯總統(tǒng)計(jì)如表1所示。

        圖1 麻面

        圖2 反射裂縫

        表1 “白加黑”方案病害情況調(diào)查結(jié)果表

        3.1.2 分析及探討

        結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)二總體上路面平整度尚可,最主要的病害就是反射裂縫及麻面現(xiàn)象。結(jié)合路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建設(shè)過程所采用的施工工藝,總結(jié)如下:

        (1)直接采用“白加黑”改造的路面,為防止出現(xiàn)大面積的反射裂縫,要重視舊水泥混凝土路面的加固修補(bǔ)處理(壓漿或挖補(bǔ)),對(duì)壓漿工藝要嚴(yán)格控制壓漿壓力及壓漿材料的選擇,設(shè)計(jì)單位應(yīng)明確壓漿材料及檢測(cè)方法,確保壓漿處理效果;

        (2)重視舊水泥砼板的清灌縫,所有橫縫及縱縫都要認(rèn)真清灌縫及使用抗裂貼;

        (3)橡膠應(yīng)力吸收層從使用效果看,厚度2cm比1cm的反射裂縫會(huì)少些,所以設(shè)計(jì)2cm厚度為宜;

        (4)重視排水設(shè)計(jì),病害較為嚴(yán)重或集中路段,基本上存在排水不暢的現(xiàn)象;

        (5)在麻面等病害出現(xiàn)時(shí),可以考慮加鋪稀漿封層,投資小,見效快,可有效提高道路使用壽命;

        (6)為增加道路使用壽命,加鋪的瀝青層總厚度宜在12cm以上。

        3.2 “白改黑”改造方案

        3.2.1 路面病害調(diào)查

        同時(shí),對(duì)“白改黑”改造過的路段進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì),調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)該段路面出現(xiàn)了個(gè)別面積的麻面、車轍現(xiàn)象,如圖3所示,出現(xiàn)病害的段落占“白改黑”改造的比例匯總統(tǒng)計(jì)如表2所示。

        圖3 麻面、車轍

        結(jié)構(gòu)形式 病害描述 破損率(%)結(jié)構(gòu)三 局部網(wǎng)裂沉陷、坑槽、脫皮 12.5結(jié)構(gòu)四 無大面積嚴(yán)重病害,僅小部分出現(xiàn)網(wǎng)裂沉陷 3.5

        從上表可知,結(jié)構(gòu)三出現(xiàn)病害面積超過相應(yīng)路段總面積的10%,而結(jié)構(gòu)四路面病害面積占比小于5%。

        3.2.2 路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析

        路面承載能力測(cè)試采用自動(dòng)落錘彎沉車檢測(cè),在典型路段每20m一個(gè)測(cè)點(diǎn),每公里計(jì)算路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)。

        路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)是評(píng)價(jià)路面結(jié)構(gòu)承載能力的重要指標(biāo)之一,其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表3。本次檢測(cè)以1km路段為評(píng)價(jià)單位,不同改造結(jié)構(gòu)路面的PSSI統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4,路面每公里結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)柱狀圖如圖4所示。

        表3 路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

        圖4 路面每公里結(jié)構(gòu)強(qiáng)度柱狀圖

        結(jié)合表4及圖4可以看出:結(jié)構(gòu)三路面部分路段各車道路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI整體較好,僅K495、K507路段評(píng)定結(jié)果為差,表現(xiàn)為局部承載能力不足;結(jié)構(gòu)四路面各公里結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI均大于90,評(píng)定結(jié)果為優(yōu),表明該改造結(jié)構(gòu)路面仍具有較好的承載能力,能夠滿足運(yùn)營要求。

        3.2.3 彎沉值統(tǒng)計(jì)

        根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)的計(jì)算公式可知,彎沉值等于 53.5(0.01mm)時(shí),PSSI≈60。故以50(0.01mm)為彎沉控制臨界點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(如圖 5)。

        圖5 各改造結(jié)構(gòu)路面單點(diǎn)彎沉值統(tǒng)計(jì)

        從圖5的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知,結(jié)構(gòu)三路面單點(diǎn)彎沉值大于50(0.01mm)的測(cè)點(diǎn)數(shù)占相應(yīng)路段總測(cè)點(diǎn)數(shù)的7.2%,局部承載力不足。結(jié)構(gòu)四路面單點(diǎn)彎沉值僅個(gè)別大于50(0.01mm),占比3.9%,承載能力基本較好。

        3.2.4 取芯分析

        通過對(duì)不同彎沉值的路面進(jìn)行取芯,結(jié)果顯示:

        (1)路面無病害處,彎沉值在 20~30(0.01mm)左右,芯樣完整,如圖6。

        圖6 路面無病害,彎沉值19.0(0.01mm)

        (2)路面網(wǎng)裂處,彎沉值在 30~50(0.01mm),芯樣大部分完整,部分上面層開裂、下面層松散,如圖7、圖8。

        (3)路面網(wǎng)裂沉陷處,彎沉值>50(0.01mm),芯樣通常松散嚴(yán)重,彎沉值越大的點(diǎn),網(wǎng)裂沉陷病害越嚴(yán)重,取的芯樣越不完整,如圖9至圖11。

        圖7 路面無病害,彎沉值30.2(0.01mm)

        圖8 路面輕微網(wǎng)裂,彎沉值44(0.01mm)

        由此可見,彎沉值和路面病害程度相關(guān)性較高,根據(jù)彎沉值統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見圖5)可推斷:結(jié)構(gòu)三路面局部路段存在嚴(yán)重病害,而結(jié)構(gòu)四路面基本保持完好。

        圖9 路面一般網(wǎng)裂沉陷,彎沉值56(0.01mm)

        圖10 路面較嚴(yán)重網(wǎng)裂沉陷,彎沉值87(0.01mm)

        圖11 路面嚴(yán)重網(wǎng)裂沉陷,彎沉值153(0.01mm)

        4 結(jié)語

        根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果分析可知,運(yùn)營六年后,四種不同路面結(jié)構(gòu)形式均出現(xiàn)不同程度的病害。結(jié)構(gòu)一、二采用直接加鋪改造的路面,最后出現(xiàn)了大面積反射裂縫、麻面等結(jié)構(gòu)性破壞,降低了行駛安全性和舒適性,亟需養(yǎng)護(hù)維修。雖采用了應(yīng)力吸收層,但效果并不理想,只能延緩裂縫的產(chǎn)生。結(jié)構(gòu)三、四采用擊碎后加鋪穩(wěn)定層改造的路面僅局部出現(xiàn)病害,整體路況較好,路面破損率低,未出現(xiàn)較大面積的嚴(yán)重病害,仍具有較好的使用性能,能夠滿足道路運(yùn)營要求。在道路改性瀝青的選擇上,經(jīng)過本項(xiàng)目實(shí)踐比較,天然湖瀝青優(yōu)于SBS改性瀝青,更適合南方濕熱且雨水充沛的地區(qū)使用。

        綜上所述,進(jìn)行舊路改造時(shí),如標(biāo)高未受限制,可優(yōu)先考慮先將舊水泥混凝土路面擊碎碾壓,而后再加鋪路面的改造方式,在瀝青的選擇上,可優(yōu)先考慮天然湖瀝青。路面結(jié)構(gòu)推薦型式:4cm厚AC-13天然湖瀝青改性混凝土+6cm厚AM-20天然湖瀝青改性的穩(wěn)定碎石混合料+18cm厚5%水泥穩(wěn)定碎石基層;這種路面改造結(jié)構(gòu)經(jīng)過實(shí)踐運(yùn)營六年后仍呈現(xiàn)良好的路用性能,無需大中修,減少了維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用,使用壽命更長,具有良好的改造效果,在舊路改造中應(yīng)用前景廣闊。

        [1]JTG F40-2014,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

        [2]JTG H20-2007,公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

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