趙浩 李爽

摘要 為了提升舊水泥混凝土路面的路用性能，文章依托某主干道提升工程，對(duì)其舊水泥混凝土路面從路面破損狀況、結(jié)構(gòu)承載能力及接縫傳荷能力等方面進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，提供了三種不同的養(yǎng)護(hù)方案，方案A采用局部維修，方案B采用整體更換破碎板，方案C采用全面翻新并加鋪瀝青。通過(guò)綜合對(duì)比分析優(yōu)缺點(diǎn)后，推薦采用方案B作為最終養(yǎng)護(hù)方案，為其他舊水泥混凝土路面病害處治工程提供了參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 舊水泥混凝土路面；病害分析；養(yǎng)護(hù)對(duì)策；評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào) U418.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）03-0118-03

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加速，城市道路承擔(dān)的交通負(fù)荷日益增加，使得舊水泥混凝土路面面臨著更多的維護(hù)和養(yǎng)護(hù)挑戰(zhàn)。由于長(zhǎng)期承受車輛荷載和自然環(huán)境的影響，路面經(jīng)常出現(xiàn)裂縫、破碎及其他形式的病害，不僅影響道路的安全性和舒適性，還縮短了道路的使用壽命[1]。因此，為了解舊水泥混凝土路面的病害特點(diǎn)和成因，提高路面的使用效率，為制定更有效的養(yǎng)護(hù)措施提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)舊水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)對(duì)策進(jìn)行研究顯得尤為重要。

1 工程概況

某主干道提升工程路線全長(zhǎng)13.82 km，雙向六車道，建于2005年，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)營(yíng)，原有水泥混凝土路面出現(xiàn)不同程度的病害。為了提升主干道的交通效率和安全性，適應(yīng)當(dāng)?shù)厝找嬖鲩L(zhǎng)的交通需求，對(duì)現(xiàn)有舊水泥混凝土路面進(jìn)行全面檢測(cè)和評(píng)估，主要對(duì)路面的損壞類型進(jìn)行分類，評(píng)估路面結(jié)構(gòu)的承載能力，以及檢測(cè)接縫的傳荷能力，確定其技術(shù)狀況并制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)和維修策略。

2 舊水泥路面病害分析及評(píng)價(jià)

2.1 路面破損狀況評(píng)價(jià)

在進(jìn)行舊水泥混凝土路面的破損狀況調(diào)查時(shí)，首先對(duì)路面損壞類型進(jìn)行分類，確定不同病害類型的特性和影響，包括裂縫、板角斷裂、斷裂板等?？紤]交通負(fù)荷、氣候條件等因素對(duì)路面狀況的影響[2]。對(duì)該主干道水泥混凝土路面破損狀況進(jìn)行調(diào)查，評(píng)估路面損壞的范圍、程度和類型，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，不同類型的路面破損在數(shù)量和嚴(yán)重程度上有所差異，路面狀況指數(shù)（PCI）為76.59，其中，裂縫病害在路面上較為普遍且對(duì)路面狀況影響較大，其次為坑槽、錯(cuò)臺(tái)和板角斷裂。裂縫不僅影響路面的結(jié)構(gòu)完整性，還會(huì)導(dǎo)致水滲透，加速路面其他部分的損壞。板角斷裂通常與重載壓力和疲勞裂縫有關(guān)，而沉陷、錯(cuò)臺(tái)和拱起則與基礎(chǔ)層的不均勻沉降或土壤濕度變化有關(guān)，坑槽和露骨與交通負(fù)荷重復(fù)作用和路面材料的磨損有關(guān)。

2.2 路面結(jié)構(gòu)承載能力評(píng)價(jià)

在評(píng)估舊水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)承載能力時(shí)，通常以回彈彎沉值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。該次檢測(cè)采用5.4 m貝克曼梁測(cè)定回彈彎沉值。為獲取更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，同時(shí)使用落錘彎沉儀對(duì)路面板的橫向接縫兩端板面邊沿處進(jìn)行了測(cè)試，最后對(duì)這兩種測(cè)試得到的回彈彎沉數(shù)值平均值進(jìn)行計(jì)算，對(duì)舊水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)承載能力進(jìn)行評(píng)估[3]。彎沉值的計(jì)算公式如下：

式中，——平均回彈彎沉值（0.01 mm）；D1、D2——分別用貝克曼梁和落錘彎沉儀測(cè)得的回彈彎沉值（0.01 mm）；P——施加在路面的荷載（N）；L——貝克曼梁的長(zhǎng)度（m）；E——路面材料的彈性模量（MPa）；I——梁的慣性矩（m4）；k（θ）——彈簧常數(shù)，與路面的剛度相關(guān)。

對(duì)路線全長(zhǎng)進(jìn)行回彈彎沉測(cè)量，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可知，回彈彎沉值在范圍內(nèi)變化，表明路面在不同位置的承載能力存在差異，但全線回彈彎沉值的變化幅度不大，路面回彈彎沉值平均值為0.5（0.01 mm）左右。連續(xù)上升或下降趨勢(shì)表明特定區(qū)域的結(jié)構(gòu)弱點(diǎn)或損壞，例如，K9～K11路段連續(xù)增加的彎沉值可能表明路段內(nèi)的路基材料壓實(shí)不足或水分聚集，而K11～K13路彎沉值連續(xù)減少，則表明路面材料在這些路段路面剛度更高。

2.3 路面接縫傳荷能力評(píng)價(jià)

由于水泥混凝土路面面板具有顯著的熱脹冷縮特性，因此，在設(shè)計(jì)和施工中，需要設(shè)置接縫以應(yīng)對(duì)溫度變化引起的膨脹和收縮。接縫的設(shè)置增加了施工難度，并使后續(xù)的路面養(yǎng)護(hù)更為復(fù)雜。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，接縫可能導(dǎo)致車輛跳動(dòng)現(xiàn)象，影響行駛舒適性。隨著行車荷載傳遞次數(shù)的增加，接縫處的傳荷能力會(huì)逐漸衰減，這是由板內(nèi)應(yīng)力狀況決定的，也是導(dǎo)致路面板結(jié)構(gòu)性能下降的關(guān)鍵因素[4]。為了測(cè)定舊水泥混凝土路面的接縫傳荷能力，該研究采用彎沉測(cè)試法。在測(cè)試中，確保支點(diǎn)不落在彎沉盆內(nèi)，試驗(yàn)荷載為設(shè)計(jì)軸載的單側(cè)輪載50 kN，荷載被轉(zhuǎn)移至鄰近接縫的路面后，測(cè)量?jī)蓚?cè)邊緣處的彎沉值，計(jì)算接縫的傳荷系數(shù)K，以評(píng)估接縫的效能和路面板的整體技術(shù)狀況。

式中，K——接縫傳荷系數(shù)；lu——接縫另一側(cè)的彎沉值，即在荷載施加點(diǎn)對(duì)面接縫邊的彎沉測(cè)量值（0.01 mm）；lw——接縫一側(cè)的彎沉值，即荷載直接施加側(cè)的彎沉測(cè)量值（0.01 mm）。

該主干道全線的接縫傳荷系數(shù)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知，通過(guò)對(duì)不同路段的混凝土路面進(jìn)行彎沉測(cè)試，得出了接縫處的傳荷系數(shù)（LTE），其結(jié)果顯示接縫傳荷系數(shù)為92%～96%。大多數(shù)路段的接縫傳荷系數(shù)值相對(duì)較高，表明這些區(qū)域的接縫傳荷能力良好，路面板塊間的連接穩(wěn)定，能夠有效分散車輛荷載，減少路面的損耗和破壞。

3 路面養(yǎng)護(hù)對(duì)策

3.1 路面養(yǎng)護(hù)原則

3.1.1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

通過(guò)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，舊水泥混凝土路面進(jìn)行定期檢查和及時(shí)維護(hù)，能夠提前識(shí)別和解決路面病害問(wèn)題，避免未來(lái)發(fā)展為更嚴(yán)重、成本更高的狀況。首先，需制定檢查和維護(hù)計(jì)劃，包括定期進(jìn)行視覺(jué)檢查，對(duì)路面的損壞情況進(jìn)行評(píng)估，并立即進(jìn)行必要的小修，特別是對(duì)于路面裂縫、坑槽和表面磨損等早期病害，通過(guò)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，定期維護(hù)和及時(shí)干預(yù)，可以有效避免病害的發(fā)展和擴(kuò)散，有助于延長(zhǎng)路面的使用壽命。

3.1.2 可持續(xù)性

選擇環(huán)保材料和實(shí)施方法對(duì)于減少養(yǎng)護(hù)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響至關(guān)重要。采用再生材料，如利用廢棄的混凝土和瀝青，以及使用低排放的施工技術(shù)，比如電動(dòng)施工設(shè)備和低污染排放的機(jī)械。環(huán)保技術(shù)和材料的選擇也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵，例如使用水性密封劑和低揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）含量的涂料，有助于減少有害化學(xué)物質(zhì)的排放和對(duì)環(huán)境造成的污染[5]。

3.1.3 技術(shù)適應(yīng)性

針對(duì)不同類型的路面病害，如裂縫、坑槽或板角斷裂，需要采用不同的處理方法和材料，以確保最有效的維修和最長(zhǎng)的耐用性。例如，對(duì)于裂縫的處理，使用彈性填縫材料適應(yīng)溫度變化導(dǎo)致的擴(kuò)展或收縮，而對(duì)于坑槽和板角斷裂，則需要更強(qiáng)度的修補(bǔ)材料和技術(shù)。例如，智能感應(yīng)技術(shù)，如基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器，可以用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路面狀況，新材料的開(kāi)發(fā)如自修復(fù)混凝土或高性能復(fù)合材料，也為提高路面耐用性和減少維護(hù)需求提供了新的解決方案。

3.1.4 成本效益分析

在選擇養(yǎng)護(hù)方案時(shí)，除了考慮直接成本，如材料、勞動(dòng)力和施工設(shè)備的費(fèi)用，還需考慮長(zhǎng)期效益，如提高路面耐久性和減少未來(lái)維修的頻率和成本。例如，薄層修補(bǔ)養(yǎng)護(hù)方法雖然初始成本較高，但由于其耐久性好且維護(hù)成本較低，因此在整個(gè)路面壽命周期中可能更為經(jīng)濟(jì)。此外，在進(jìn)行成本效益分析時(shí)，還需要考慮各種風(fēng)險(xiǎn)，如施工期間可能對(duì)交通流量的影響、潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)以及環(huán)境因素等。

3.2 養(yǎng)護(hù)方案的確定

在制定道路養(yǎng)護(hù)方案時(shí)，必須考慮道路維修養(yǎng)護(hù)的預(yù)算限制，采取靈活方法，確保在滿足基本道路養(yǎng)護(hù)需求的同時(shí)，盡可能降低成本并提高效益。在實(shí)施過(guò)程中，采用最優(yōu)的施工技術(shù)和管理策略，以確保養(yǎng)護(hù)工作的順利進(jìn)行，并獲取最大化投資回報(bào)。

針對(duì)主干道提升工程，擬采取以下三種養(yǎng)護(hù)方案，具體見(jiàn)表2。

由表2可知，與方案A相比，方案B能夠從根本上解決了路面病害，顯著提高路面的耐用性和穩(wěn)定性，確保了長(zhǎng)期使用的可靠性。方案B在保持路面抗壓強(qiáng)度和耐重載方面表現(xiàn)出色，這對(duì)于承載重型車輛的路面而言至關(guān)重要，因此，相比方案C，水泥混凝土路面在承受重型車輛負(fù)荷方面更為穩(wěn)定和可靠。盡管方案B在初始投資和施工時(shí)間方面成本較高，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，其帶來(lái)的后期維修和維護(hù)時(shí)間及費(fèi)用的節(jié)省更具成本效益。雖然施工期較長(zhǎng)可能對(duì)交通造成一定影響，但通過(guò)有效的施工計(jì)劃和交通管理，這種影響可以被最小化。綜合而言，從長(zhǎng)期效益角度考慮，方案B為該主干道提升工程提供了更耐用且能適應(yīng)重型車輛的道路解決方案，確保了道路的長(zhǎng)期使用性能和安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該文結(jié)合具體工程實(shí)例，首先對(duì)舊水泥混凝土路面的破損狀況、路面結(jié)構(gòu)承載能力以及接縫傳荷能力進(jìn)行了分析，以評(píng)價(jià)舊水泥路面的病害狀況?；诖?，從預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、可持續(xù)性、技術(shù)適應(yīng)性和成本效益分析出發(fā)，對(duì)比選出適合的養(yǎng)護(hù)方案和施工技術(shù)。研究結(jié)果表明，通過(guò)科學(xué)的評(píng)價(jià)和合理的養(yǎng)護(hù)措施，可以有效提升舊水泥混凝土路面的性能，確保道路的安全性，提升使用壽命。

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