劉新權(quán) 王羿偉 馬進宇 任亞

摘要：文章以神農(nóng)架林區(qū)$307省道改擴建工程路面設(shè)計為例，制定舊路面的評價與加鋪設(shè)計流程，利用平縱面擬合、壓縮評價單元及細化設(shè)計段落等手段，以路面損壞狀況指數(shù)（PCI）和路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)（PSSI）為評價指標(biāo)，以路表面回彈彎沉值作為計算控制指標(biāo)，制定不同段落的舊路面加鋪設(shè)計方案，實現(xiàn)老舊瀝青路面的加鋪利用。

關(guān)鍵詞：舊瀝青路面;加鋪設(shè)計;評價指標(biāo);彎沉

中圖分類號：U418.8文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.011

文章編號：1673-4874（2019）09-0036-04

0引言

舊瀝青路面普遍存在著結(jié)構(gòu)單薄、材料強度低、路面破損嚴(yán)重、線性指標(biāo)差等問題，在改造中經(jīng)常被直接挖除新建，未能得到有效利用，造成一定程度的工程浪費。

湖北省神農(nóng)架林區(qū)S307省道陽日至松柏段建成于20世紀(jì)90年代，路基寬度為8.0m，原有路面結(jié)構(gòu)組成為4cm瀝青碎石+20cm水泥穩(wěn)定礫石，可行性研究報告認(rèn)為“本項目老路瀝青路面各類損壞均有發(fā)生，主要是龜裂、沉陷、車轍、裂縫等，最大特點是多種破損類型混合伴生，加快了老路路面的破損速度，路面損壞狀況指數(shù)（PCI）處于50-80，評價級別為差一中，建議對老路實行完全新建措施”。

筆者通過分段細化評價，篩選存在加鋪改造可能性的段落，通過理論分析與計算，確定最終的加鋪層結(jié)構(gòu)組成方案，實現(xiàn)對部分舊路面的再利用。

1新建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)

經(jīng)交通量分析，項目設(shè)計年限內(nèi)的BZZ-100累計標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次Ne為430.93×104次/車道，屬中等交通等級。根據(jù)公路等級、累計標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次、路面結(jié)構(gòu)類型等計算路面設(shè)計彎沉值I為31.1（0.01mm）。

參照區(qū)域路面結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗，擬定路面結(jié)構(gòu)組成，計算路表彎沉值I，路面結(jié)構(gòu)層的組成及材料參數(shù)列于表1。

通過彈性層狀體系理論設(shè)計程序計算，擬定路面結(jié)構(gòu)組成的路表計算彎沉值l為28.6（0.01mm），小于設(shè)計彎沉值I，路面結(jié)構(gòu)組成設(shè)計滿足規(guī)范要求。

2舊路面評價與設(shè)計方法

2.1原有路面狀況

筆者經(jīng)過初步勘察后發(fā)現(xiàn)，原有道路狀況與病害分布存在以下特點：

（1）項目屬中高山嶺地形，部分路段豎曲線指標(biāo)超規(guī)，平面線性存在大量的小半徑、小偏角曲線，原有路面無法利用，在路面評價中應(yīng)予以扣除后，再進行分段調(diào)查、統(tǒng)計和評價。

（2）舊路面的破損狀況分布不均，起點至K16段路線平、縱面指標(biāo)較好，路面狀況也較好，而終點段縱坡普遍在7%以上，且鄰近水泥廠和碎石場，路面損壞嚴(yán)重。另外，在村鎮(zhèn)和路基垮塌搶修路段，路面存在水損壞、龜裂、沉陷等典型病害集中的情況。

（3）從原有路面的鉆芯取樣結(jié)果來看，舊路面水泥穩(wěn)定礫石基層的芯樣基本完整，水泥膠漿填充飽滿，具有一定強度。

（4）路線沿青楊河兩岸布置，多數(shù)為側(cè)挖山體路基，填料多為開山毛渣和卵、礫石，路基穩(wěn)定性較好。

（5）規(guī)范要求“一般按1km為單位對路況進行評價”，雖滿足了路面機械化施工的連續(xù)性要求，卻造成評價段落粗糙、精細度不足的問題，筆者取路面攤鋪4-5h的工作量500m為最小評價單位。

2.2路面評價與加鋪設(shè)計方法

（1）根據(jù)平、縱面擬合成果，篩選出與原有道路擬合線性較好、縱坡達標(biāo)、長度≥500m的段落作為調(diào)查與評價單元;（2）對細化段落進行路面損壞狀況指數(shù)（PCI）評定，優(yōu)選出中-優(yōu)等級的段落進行路表彎沉檢測，利用檢測結(jié)果計算當(dāng)量回彈模量并進行路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)（PSSI）評價;（3）依據(jù)當(dāng)量回彈模量擬定加鋪方案，驗算路面彎沉值，同時進行路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)（PSSI）評價，評價為優(yōu)良的方案方可實施，否則重新擬定加鋪方案或放棄加鋪方案.

3路面評價與參數(shù)計算

3.1路面損壞狀況評價

以瀝青路面的路面損壞狀況指數(shù)（PCI）和路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)（PSSI）作為主要評價指標(biāo)，評價值域為0-100，分為優(yōu)（90-100）、良（80-90）、中（70-80）、次（60-70）、差（0～60）五個等級。

通過對原有路面的龜裂、裂縫、坑槽、松散、沉陷、車轍、擁包等病害進行調(diào)查、統(tǒng)計后，可利用路面破損率計算路面損壞狀況指數(shù)（PCI）。

對于部分路段的路面損壞調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果及計算、評價結(jié)果列于表2和下頁表3中.

原有山區(qū)公路的平、縱面指標(biāo)較低，可利用段落多<1000m，可利用率很低，精細劃分后可利用路段大幅增加;同時，在后期統(tǒng)計整理中繼續(xù)優(yōu)化評定段落，對調(diào)查段落兩端嚴(yán)重破損路段舍棄或拆分細化，進一步增加舊路面的可利用率。如K12+260～K14+522段，全長2.262km，計算破損率DR為5.88%，PCI值為68.9，評定為次級，應(yīng)采用挖除新建方案;但是調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，路面損壞多發(fā)生在K13+090-K13+790段（路段Ⅲ），該路段原有擋土墻曾受河水沖刷塌陷，路面塌陷嚴(yán)重，且伴有嚴(yán)重的縱向裂縫、龜裂、車轍病害，而該路段前后均存在500m以上的良好路段。為此，在路面狀況評價中進行拆分細化，將K12+260～K14+522段拆分為表2中的路段Ⅱ-Ⅳ（對應(yīng)表3中的6-8號），對中間K13+790～K13+090段采用新建方案，而其他兩段均評價為可加鋪路段。

經(jīng)過段落細化優(yōu)選后，初步判定達到中一優(yōu)級的可利用路段達7.4km，長度大幅增加。

3.2 彎沉測試與當(dāng)量回彈模量

利用貝克曼梁法檢測各段落的舊路面彎沉值，測試車型為東風(fēng)-140，車胎氣壓為0.7MPa，測點間隔20m，求取計算彎沉代表值l和舊路面的當(dāng)量回彈模量E。見表4。

4加鋪層結(jié)構(gòu)組合方案

4.1 路面結(jié)構(gòu)強度評價

利用項目新建瀝青路面結(jié)構(gòu)計算求取的設(shè)計彎沉值l和路表彎沉代表值l的比值（SSI值），計算路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)（PSSI），并進行路面結(jié)構(gòu)強度定量評價。

新建瀝青路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)PSSI為94.7，評定為優(yōu)級。舊瀝青路面篩選后的可加鋪改造路段的路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)PSSI值和評價結(jié)構(gòu)列于表5中。

舊路面的結(jié)構(gòu)強度指數(shù)PSSI多在20-30間，評價為差級，與新建瀝青路面的優(yōu)級相距甚遠，所以在擬定瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)中應(yīng)適當(dāng)增加補強結(jié)構(gòu)層厚度以確保加鋪后的路表強度結(jié)構(gòu)指數(shù)達到優(yōu)級。

4.2擬定加鋪結(jié)構(gòu)驗算

路面結(jié)構(gòu)強度評價結(jié)果表明舊路面結(jié)構(gòu)強度明顯不足，單純采用瀝青混凝土罩面的方式加鋪不可行，需設(shè)置加鋪補強層。根據(jù)項目新建路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計成果，擬定保持瀝青面層4cm厚AC-13C+6cm厚AC-20C的結(jié)構(gòu)一致性，設(shè)置≥150mm厚的水泥穩(wěn)定碎石基層作為加鋪補強層，以原有路面的當(dāng)量回彈模量Z真替代規(guī)范公式中對應(yīng)層的回彈模量，驗算擬定加鋪路面結(jié)構(gòu)，同時進行路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)評價。

采用彈性層狀體系理論設(shè)計程序?qū)M定的加鋪補強結(jié)構(gòu)方案進行驗算，各擬加鋪路段的最小基層厚度及相應(yīng)的計算和評價結(jié)果指標(biāo)列于表6中。

通過加鋪層結(jié)構(gòu)方案驗算，求取各路段的基層最小加鋪厚度，形成結(jié)構(gòu)層組合方案，彎沉驗算均滿足規(guī)范要求，路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)PSSI值評價達到優(yōu)級，可指導(dǎo)路面加鋪改造設(shè)計。

以各路段的路面加鋪補強層組合方案作為路線縱斷面設(shè)計的控制參數(shù)，$307省道改擴建工程中實現(xiàn)了80%以上的擬定路段的加鋪補強，全線6.1km的舊瀝青路面采用4cm厚AC-13C+6cm厚AC-20C+15-20cm厚水泥穩(wěn)定碎石的加鋪補強結(jié)構(gòu)，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

5 結(jié)語

（1）依據(jù)瀝青路面損壞狀況評價體系，制定舊瀝青路面的調(diào)查、評價及設(shè)計方法，利用平縱面擬合、壓縮評價單元及細化評級段落等手段，大幅增加中-優(yōu)級達標(biāo)段，提高舊路面可利用率。

（2）利用路面彎沉檢測結(jié)果，求取舊路面當(dāng)量回彈模量，根據(jù)PSSI評價結(jié)果，初步擬定路面加鋪補強技術(shù)方案，采用彈性層狀體系理論驗算不同路段的加鋪補強設(shè)計方案并在后期的路線縱斷面設(shè)計中得以實現(xiàn)。

（3）受地形地貌、技術(shù)能力、原始資料等方面的限制，相較于高等級公路，地方道路、山區(qū)公路等低等級公路改擴建工程中，原有路基、路面、橋梁的再利用難度和風(fēng)險更大，筆者僅以S307省道改擴建設(shè)計中的些許觀點與經(jīng)驗形成此文，希望對今后業(yè)內(nèi)同類工作的開展提供參考。