陳鵬

北京建達(dá)道橋咨詢有限公司 北京 100000

隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，城市基礎(chǔ)建設(shè)已經(jīng)相繼進(jìn)入養(yǎng)護(hù)期，道路養(yǎng)護(hù)是目前面臨的一個(gè)重要問題。城市主干路是城市道路網(wǎng)的骨架，承擔(dān)著城市主要的交通流量和重交通荷載，對于城市交通起著至關(guān)重要的作用[1]，然而隨著交通量的快速增長和重載交通比例越來越高，城市主干路的路面病害問題也越來越嚴(yán)重，往往很多沒有達(dá)到設(shè)計(jì)年限的道路就已經(jīng)出現(xiàn)各種路面病害，嚴(yán)重影響了行車舒適性和安全性，基于城市主干道的重要作用，有必要針對城市主干道大修養(yǎng)護(hù)的方法進(jìn)行有針對性的總結(jié)與探討，為確保城市道路安全提供參考[1]。

1 路面大修工程特點(diǎn)

城市道路大修工程是指對道路或路面的重大損壞進(jìn)行綜合整治修復(fù)，恢復(fù)使用功能的工程，有如下特點(diǎn)：

（1）路面病害處理措施針對性強(qiáng)。老路病害的處理是道路大修的關(guān)鍵，因此有必要做好老路結(jié)構(gòu)、路面使用和破損的調(diào)查，深入分析存在的問題，并提出有效的處理措施。

（2）施工和設(shè)計(jì)考慮因素較多。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮周邊出入口與交叉口道路的連接，避免對地下管線的影響。

（3）為了減少對周邊地區(qū)的影響，應(yīng)盡量縮短工期，減少工作面。

（4）充分有效地利用舊路面的剩余強(qiáng)度。由于道路大修工程是在現(xiàn)有道路的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，所以在設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)充分考慮舊道路結(jié)構(gòu)的使用。

（5）確保短期內(nèi)不會出現(xiàn)改造。道路大修不僅要修復(fù)路面，還應(yīng)根據(jù)交通需求，利用道路大修充分挖掘道路資源，提高道路通行能力，改善道路環(huán)境和景觀。

（6）保障交通安全和通行。施工中做好交通組織工作，防止道路大修造成交通堵塞。

2 項(xiàng)目概況

繁華大道是合肥目前最長的東西向城市主干道，串聯(lián)了高新區(qū)、經(jīng)開區(qū)、包河區(qū)。本大修工程為繁華大道包河區(qū)東延工程其中的一段，位于肥東縣境內(nèi)，起點(diǎn)與南淝河大橋相交，終點(diǎn)與店埠河大橋相交，道路等級為城市主干路，設(shè)計(jì)速度是60km/h，道路交通量達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的道路設(shè)計(jì)年限為15年，瀝青路面的設(shè)計(jì)使用年限為15年，斷面型式是四幅路，路面寬度為31.0m，全長1.881km，東延工程2015年建成通車，運(yùn)營起始年每車道、每日平均大型客車及中型以上的各種貨車交通量2194輛，道路等級確定為重交通，道路使用時(shí)間4a，目前該路段機(jī)動車道路面病害嚴(yán)重，本文只對機(jī)動車道的大修設(shè)計(jì)進(jìn)行研究[2]。

3 路面檢測及評定

（1）路面破損。通過現(xiàn)場調(diào)查，繁華大道現(xiàn)狀路面的病害主要有：裂縫、車轍、坑槽和麻面等，調(diào)查中對病害類型、位置、數(shù)量及嚴(yán)重程度情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)《城市道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ36-2016），對路面破損進(jìn)行評定。K0+000-K0+334：損壞密度5.3%，PCI為57.35，評定等級D；K0+334-K0+634：損壞密度6.67%，PCI為55.04，評定等級D；K0+634-K0+934：損壞密度6.96%，PCI為55.86，評定等級D；K0+934-K1+359：損壞密度5.03%，PCI為59.35，評定等級D；K1+359-K1+659：損壞密度7.48%，PCI為54.63，評定等級D；K1+659-K1+881：損壞密度6.38%，PCI為55.44，評定等級D。

（2）路面彎沉。采用貝克曼梁檢測測定彎沉車左右輪單點(diǎn)彎沉值，檢測頻率是50m測一處。路面分為24個(gè)評定路段，共檢測左、右車輪彎沉點(diǎn)共計(jì)800點(diǎn)，根據(jù)《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ36-2016）4.5.4結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，K0+000-K1+000右幅行車道1等級評定臨界、右幅行車道2等級評定不足、右幅行車道3等級評定不足、右幅行車道4等級評定不足，K1+000-K1+850右幅行車道1等級評定臨界、右幅行車道2等級評定不足、右幅行車道3等級評定不足、右幅行車道4等級評定不足；K0+000-K1+000左幅行車道1等級評定臨界、左幅行車道2等級評定不足、左幅行車道3等級評定不足、左幅行車道4等級評定不足，K1+000-K1+850左幅行車道1等級評定不足、左幅行車道2等級評定不足、左幅行車道3等級評定不足、左幅行車道4等級評定不足。

（3）鉆芯取樣。本次取芯14個(gè)孔位，從芯樣來看，橫向裂縫處瀝青混凝土面層較破碎，基層較完整；縱向裂縫處瀝青混凝土面層較破碎，基層芯樣處較為松散。

4 破損原因分析

根據(jù)以上調(diào)查及檢測結(jié)果，分析出繁華大道路面破損主要原因如下。

交通量大，重載交通比例大。在軸載的作用下，當(dāng)半剛性基層的底部的拉應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會使得底部產(chǎn)生開裂，在軸載的反復(fù)作用下，底部的裂縫會逐漸擴(kuò)展到上部，并使瀝青面層產(chǎn)生開裂破壞，當(dāng)產(chǎn)生的裂縫得不到及時(shí)的養(yǎng)護(hù)，在交通荷載和雨水的作用下，進(jìn)一步發(fā)展成沉陷、龜裂、坑槽等病害。

（2）路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足。鉆芯取芯后發(fā)現(xiàn)芯樣縱向裂縫處瀝青混凝土面層較破碎，基層芯樣處較為松散，這表明局部路段結(jié)構(gòu)承載力本身不足。

（3）溫差產(chǎn)生溫度應(yīng)力。會導(dǎo)致面層表面和底部出現(xiàn)疲勞裂縫，從表面層向下延伸，半剛性基層由于水份減少產(chǎn)生的應(yīng)力和溫差產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致裂縫并向上反射。

（4）地下水通過毛細(xì)作用上升，路表的雨水下滲，這兩種情況都會導(dǎo)致路基和路面結(jié)構(gòu)承載力下降。

（5）地下水位高，路基處理不到位。

5 養(yǎng)護(hù)對策

通過原路面彎沉檢測并經(jīng)過計(jì)算得出原路面結(jié)構(gòu)層回彈模量為315.4MPa，模量值較大，原路面結(jié)構(gòu)層可以保留，針對于全線路面病害進(jìn)行處治后做拉毛處理，機(jī)動車道擬定加鋪4cmSMA-13C（SBS）+6cmAC-20C（SBS）+8cmAC-25C（SBS）+24cm5%水泥穩(wěn)定碎石，并對初擬的方案進(jìn)行驗(yàn)證。

6 HPDS軟件驗(yàn)證

路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為BZZ-100單軸雙輪，設(shè)計(jì)使用年限15年，路面加鋪結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土面層，半剛性基層組合，以半剛性基層層底拉應(yīng)力和瀝青混合料層永久變形量為設(shè)計(jì)指標(biāo)。通過各設(shè)計(jì)指標(biāo)規(guī)定位置力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果應(yīng)滿足路面結(jié)構(gòu)假定為均勻、各向同性的彈性材料，并服從胡克定律，各結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)參數(shù)如下：SMA-13C厚度40mm，模量11000MPa，泊松比0.25，車轍試驗(yàn)永久變形量1.5mm；AC-20C厚度60mm，模量10000MPa，泊松比0.25，車轍試驗(yàn)永久變形量2.5mm；AC-25C厚度80mm，模量10000MPa，泊松比0.25，車轍試驗(yàn)永久變形量2.5mm；5%水泥穩(wěn)定碎石厚度240mm，模量7500MPa，泊松比0.25，彎拉強(qiáng)度1.4MPa；原路面結(jié)構(gòu)層模量315.4MPa，泊松比0.4。

結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果如下：

（1）第4層無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞開裂驗(yàn)算：

設(shè)計(jì)層厚度H（4）=240mm，

季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)KA=0.8，

溫度調(diào)整系數(shù)KT2=1.25，

現(xiàn)場綜合修正系數(shù)KC=-1.043，

第4層層底拉應(yīng)力σ=0.227MPa，

第4層無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞開裂壽命NF2=1.754124E+09軸次，

設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道上的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)NZB2=1.740679E+09軸次，

第4層無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞開裂驗(yàn)算已滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）瀝青面層低溫開裂指數(shù)驗(yàn)算：

路面所在地區(qū)低溫設(shè)計(jì)溫度TSJ=-29℃，

表面層瀝青彎曲梁流變試驗(yàn)蠕變勁度ST=120MPa，

瀝青結(jié)合料類材料層厚度HA=180mm，

路基類型參數(shù)BLJ=2，

瀝青面層低溫開裂指數(shù)CI=2.7條，

瀝青面層容許低溫開裂指數(shù)CIR=3條，

瀝青面層低溫開裂指數(shù)值滿足規(guī)范要求。

（3）瀝青混合料層永久變形量驗(yàn)算：

瀝青混合料層永久變形等效溫度TPEF=20.8℃，

通車至首次針對車轍維修的期限內(nèi)設(shè)計(jì)車道上的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)NZB3=2.39004E+07軸次，

瀝青混合料層永久變形驗(yàn)算分層數(shù)N=6，

瀝青混合料永久變形分別為：

第1分層RAI（1）=0.7mm，

第2分層RAI（2）=1.24mm，

第3分層RAI（3）=2.01mm，

第4分層RAI（4）=1.42mm，

第5分層RAI（5）=0.84mm，

第6分層RAI（6）=1.03mm，

永久變形量RA=7.24mm，

容許永久變形量RAR=15mm，

瀝青混合料層永久變形量滿足規(guī)范要求。

（4）計(jì)算設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)的驗(yàn)收彎沉值：

路表驗(yàn)收彎沉值LA=12.9mm。

由以上可以得出，無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞開裂壽命換算的軸次能夠滿足設(shè)計(jì)年限內(nèi)當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用軸次，同時(shí)低溫開裂指數(shù)驗(yàn)算后開裂指數(shù)值滿足規(guī)范要求，瀝青混合料層永久變形量滿足容許永久變形量的要求，最后路表驗(yàn)收彎沉值也能夠滿足承載力要求，所以擬加鋪的路面結(jié)構(gòu)層材料選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)符合要求，各結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)置合理，足以承受設(shè)計(jì)年限內(nèi)繁華大道重載交通荷載的作用，可以作為繁華大道的大修加鋪方案。

7 結(jié)語

大修工程設(shè)計(jì)的目的是為了延長道路的壽命，本文結(jié)合合肥繁華大道大修工程提出了大修設(shè)計(jì)方案，整個(gè)過程嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致，但是提出的大修設(shè)計(jì)方案有些過于單一，如果可以針對不同嚴(yán)重程度路面病害提出差異化的方案，相信可以更好得解決路面大修問題。