舊水泥混凝土路面改造方案探討

周小雄

摘要: 近年來，城市道路現(xiàn)有的水泥混凝土路面，有相當(dāng)一部分己經(jīng)接近甚至超過設(shè)計(jì)年限，其使用性能和承載能力不斷降低，不能滿足日益增長的交通及經(jīng)濟(jì)要求。當(dāng)原有路面需要提高等級(jí)時(shí)，對(duì)不符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的路段應(yīng)進(jìn)行路面加寬、提高路基強(qiáng)度、調(diào)整縱坡等路線改造處理。本文以株洲市茶陵縣城市主要干線犀城大道為工程實(shí)例，具體分析在這些改造處理上原有水泥混凝土老路路面檢測、補(bǔ)強(qiáng)措施及相應(yīng)的路面加鋪方案。

關(guān)鍵詞:水泥混凝土舊路;檢測;舊路面修復(fù);加鋪方案

1老路檢測

株洲市茶陵縣城市主要干線犀城大道原水泥混凝土老路為二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，全長6 km,行車道為雙向四車道。相應(yīng)的輔道及人行道由于路面拓寬需挖除重做，行車道部分根據(jù)檢測資料做相應(yīng)補(bǔ)修處理。老路水泥混凝土路面調(diào)查檢測情況如下：

（1)水泥混凝土路面狀況整體良好，PCI范圍值為82. 71 ~93. 97 ,平均值為89. 00，達(dá)到JTG H20-2007《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中“良”的評(píng)價(jià)等級(jí)，說明該路面總體使用性能良好。路面破損形式主要為縱橫向裂縫、板角斷裂、邊角剝落、修補(bǔ)、露骨等。

(2)板塊脫空較為嚴(yán)重的是人行道水泥板塊的脫空，其上行脫空率達(dá)26.0%，下行較為嚴(yán)重，脫空率達(dá)39.7%;上行超車道和行車道水泥板塊脫空率分別為2.6%、2.9%，下行超車道水泥板塊脫空率為2. 3%, 下行行車道水泥板塊脫空率為17. o%，有一定程度的脫空現(xiàn)象;對(duì)板塊脫空較嚴(yán)重的路段在路面改造前可采用注漿加固法予以處理。

(3)上下行超車道和行車道代表彎沉大小基本相近，上行超車道和行車道代表彎沉均值分別為24. 49、24. 98(0.01 mm)，下行超車道和行車道代表彎沉均值分別為24.59、24.69(0.01 mm);而上下行人行道代表彎沉相對(duì)較大，上行、下行人行道代表彎沉分別為32. 45、29. 39(0. 01 mm)。

(4)上行超車道、行車道及人行道水泥混凝土路面基層頂面當(dāng)量回彈模量分別為117、127、110 MPa,下行超車道、行車道及人行道水泥混凝土路面基層頂面當(dāng)量回彈模量分別為132、129、112 MPa，數(shù)值在-定范圍內(nèi)波動(dòng)，且波動(dòng)幅度不大，分析認(rèn)為基層總體狀況較好。

(5)取芯厚度測試中，水泥混凝土面板上行層厚波動(dòng)程度小于下行，平均厚度為22. 4 cm，標(biāo)準(zhǔn)厚度為20. 5 cm,整個(gè)檢測段落所取芯樣完整。

2舊路路面修復(fù)方案

借鑒湖南省舊水泥混凝土路面修復(fù)處理的成功經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)技術(shù)規(guī)范，結(jié)合該工程的實(shí)際和路面檢測結(jié)果與病害分布狀況，確定如下修復(fù)處理方案:當(dāng)板邊實(shí)測彎沉值L≤0. 20 mm，板縫彎沉差L≤0. 05 mm時(shí)不做處理，否則應(yīng)認(rèn)定為面板脫空必須進(jìn)行壓漿穩(wěn)板。當(dāng)板邊彎沉值0.20 mm0. 40 mm時(shí)，將面板破除換板。當(dāng)面板錯(cuò)臺(tái)、沉陷時(shí)應(yīng)按有關(guān)要求進(jìn)行壓漿處理;當(dāng)面板錯(cuò)臺(tái)、沉陷嚴(yán)重時(shí)應(yīng)予以換板處理，同時(shí)應(yīng)挖除基層，用C20混凝土補(bǔ)強(qiáng)。對(duì)舊水泥路面斷板、裂縫、嚴(yán)重脫空及嚴(yán)重錯(cuò)臺(tái)及不適合灌漿補(bǔ)強(qiáng)的面板進(jìn)行換板處理，所有換板均采用現(xiàn)澆素混凝土板?；鶎記]有開裂現(xiàn)象，表面平整、無松散、整體結(jié)構(gòu)較好時(shí)應(yīng)利用。當(dāng)基層有嚴(yán)重裂縫、松散等病害時(shí)，應(yīng)挖除基層用C20混凝土予以補(bǔ)強(qiáng)基層。

3舊水泥混凝土路面加鋪方案

路面設(shè)計(jì)根據(jù)項(xiàng)目的功能、使用要求、交通特點(diǎn)以及所處地區(qū)的氣候、水文、土質(zhì)等自然條件，結(jié)合該地區(qū)高等級(jí)公路舊水泥路面罩面建設(shè)經(jīng)驗(yàn)以及沿線筑路材料的供應(yīng)情況，進(jìn)行路基、路面綜合設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中遵循技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、因地制宜、合理選材、安全適

用、方便施工和利于養(yǎng)護(hù)的原則，進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)方案的多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比選。

該項(xiàng)目具有如下特點(diǎn)：1) 該路段為株洲市茶陵縣犀城大道主要干線道路，據(jù)路段交通量調(diào)查，其載重貨車比例高達(dá)40%，且超載情況嚴(yán)重； 2)該地區(qū)氣候溫暖，氣溫較高，雨量充沛，因此在進(jìn)行加鋪設(shè)計(jì)時(shí)除了考慮加鋪層的抗反射裂縫能力外，必須充分考慮加鋪路面結(jié)構(gòu)與材料的高溫抗車轍性能和抗水損害的能力。

在材料選擇上，對(duì)于上面層:SMA-13改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料，采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，具有良好的抗車轍、抗裂、抗滑、抗老化等性能，以及防水、噪音小等優(yōu)點(diǎn)，雖然造價(jià)略高，但使用質(zhì)量好，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低。經(jīng)過多年的實(shí)踐、研究和應(yīng)用，SMA改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料良好的路用性能己經(jīng)得到大家的認(rèn)可;而AC-13細(xì)粒式瀝青混凝土，施工工藝成熟，采用新的密實(shí)一骨架型級(jí)配，表面摩阻系數(shù)大，抗滑性能好，價(jià)格較低，但高溫穩(wěn)定性能略差;故推薦采用SMA- 13作上面層。對(duì)于中、下面層:AC-C型瀝青混凝土，改進(jìn)傳統(tǒng)的AC型混合料級(jí)配，可調(diào)試出能明顯改善中、下面層抗車轍能力的改進(jìn)型AC-20C和AC-25C,使用效果良好，技術(shù)成熟;Superpave型瀝青混凝土，呈骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，具有良好的抗車轍性能，同時(shí)材料均勻密實(shí)，抗水損性能較好，能有效解決路面級(jí)配離析問題。Superpave是美國公路戰(zhàn)略研究計(jì)劃(SHRP)的瀝青課題研究成果，近幾年來中國也開始在瀝青質(zhì)量檢驗(yàn)、瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)用。而該改造段所處地區(qū)在AC結(jié)構(gòu)的配合比設(shè)計(jì)、施工管理方面都較為成熟，因此推薦中面層采用改性瀝青AC-20C、下面層采用普通瀝青AC-25C。為進(jìn)一步提高中面層的抗車轍能力，中面層可考慮摻加聚酯纖維。

根據(jù)交通量、道路等級(jí)對(duì)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求，結(jié)合沿線工程地質(zhì)條件、材料來源、施工特點(diǎn)、投資規(guī)模、維修養(yǎng)護(hù)以及使用性能以及湖南省舊水泥混凝土路面加鋪的成功經(jīng)驗(yàn)，瀝青混凝土路面對(duì)現(xiàn)實(shí)具有行車舒適、噪音小、維修養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在高等級(jí)公路中得到廣泛應(yīng)用，因此決定采用瀝青混凝土路面加鋪方案，其加鋪瀝青結(jié)構(gòu)方案見圖1。 水泥混凝上路面加鋪瀝青結(jié)構(gòu)圖

圖1中，方案一為一般路段的加鋪方案，對(duì)于局部調(diào)坡引起調(diào)平層過厚的路段，為節(jié)省造價(jià)，改用水泥穩(wěn)定碎石作為調(diào)平層，如方案二;為提高加鋪路面結(jié)構(gòu)的防反射裂縫的能力和層間粘結(jié)力，要求在加鋪前首先對(duì)舊混凝土路面表面進(jìn)行機(jī)械拉毛，然后滿鋪土工布防裂層。

4加鋪后使用效果評(píng)價(jià)

路面使用性能包括功能、結(jié)構(gòu)和安全3個(gè)方面，目前國內(nèi)外路面使用性能一般從這3方面來進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4. 1路面功能評(píng)價(jià)(路面行使質(zhì)量評(píng)價(jià))

從路面狀況的角度，影響路面行駛質(zhì)量的主要因素是路面平整度，常用行駛質(zhì)量指數(shù)RQI來評(píng)價(jià)。整理各評(píng)分路段的主觀評(píng)分和客觀量測結(jié)果后，通過回歸分析可建立線性或非線性的評(píng)價(jià)模型如式(1): RQI=11.5一0. 75IRI

（1）式中:RQI為行駛質(zhì)量指數(shù)，數(shù)值范圍為0~10，如出現(xiàn)負(fù)值，則RQI取0，如計(jì)算結(jié)果大于10，則RQI值取10;IRI為國際平整度指數(shù)(m/km)。

利用評(píng)價(jià)模型可以對(duì)路面行駛質(zhì)量的好壞做出相對(duì)的評(píng)價(jià)。

4. 2路面結(jié)構(gòu)承載能力和路面結(jié)構(gòu)損壞狀況評(píng)定

(1)路面結(jié)構(gòu)承載能力的評(píng)定

瀝青路面采用強(qiáng)度指數(shù)SSI作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，SSI=路面設(shè)計(jì)彎沉值/路面代表彎沉值。山于該路段為剛性路面上加鋪沏青路而，不對(duì)彎沉進(jìn)行檢測，此項(xiàng)不進(jìn)行檢測，定為1。

(2)損壞狀況評(píng)價(jià)

通常采用的是扣分法，如式(2)所示。

(2) 式中:PCI為路面狀況指數(shù);C為初始(無損壞時(shí))評(píng)分值，百分制時(shí)一般用C=100；i,j為相應(yīng)的損壞類型數(shù)(共n種)和嚴(yán)重程度等級(jí)數(shù)(共m級(jí));DPijk為i種損壞、j級(jí)嚴(yán)重程度和k范圍的扣分值;Wij為多種損壞類型和嚴(yán)重程度時(shí)的權(quán)函數(shù)。

PCI的數(shù)值范圍為0~100，其值越大，表明路況越好。

4. 3路面安全評(píng)定(抗滑性能的評(píng)價(jià))

路面的安全性主要指路面的抗滑能力，可通過路面抗滑指數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。抗滑指數(shù)以擺式儀的擺值（BPN)表示，擺值BPN則用擺式儀法測得，對(duì)瀝青路面具體使用性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

4. 4路面使用性能綜合評(píng)價(jià)

路面使用性能有多方面屬性?？刹捎孟蛄啃问椒从硨?duì)路面使用性能的綜合評(píng)價(jià)，選擇影響路面使用狀況的因素作為向量的元素。即把路面狀況看作是由幾項(xiàng)使用性能屬性組成的維向量，每一項(xiàng)使用性能數(shù)值的變化范圍劃分為若干個(gè)等級(jí)，通過調(diào)查和測定，確定各項(xiàng)使用性能所處的級(jí)位(即向量值)。

該加鋪道路對(duì)原路面進(jìn)行病害處理，通過銑刨或者拆除舊水泥混凝土路而破損部位、重新修補(bǔ)、灌縫，鋪設(shè)土工布、加鋪瀝青混凝土面層，達(dá)到縱斷面設(shè)計(jì)要求。該路段使用1年后末發(fā)現(xiàn)有明顯病害產(chǎn)生，各檢測指標(biāo)如表2所示。參照各評(píng)價(jià)等級(jí)表，可知該路段

使用狀況優(yōu)良，說明該路面加鋪是可行的。

表2路面使用狀況指標(biāo)檢測值

5結(jié)論

(1)采用先進(jìn)的檢測手段和標(biāo)準(zhǔn)，全面檢測和判定原有水泥混凝土老路的使用性能和使用狀態(tài)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測資料，對(duì)原有水泥混凝土老路病害做針對(duì)性修補(bǔ)處理。對(duì)舊水泥路面斷板、裂縫、嚴(yán)重脫空及嚴(yán)重錯(cuò)臺(tái)及不適合灌漿補(bǔ)強(qiáng)的面板進(jìn)行換板處理，所有換板均采用現(xiàn)澆素混凝土板。當(dāng)基層有嚴(yán)重裂縫、松散等病害時(shí)，應(yīng)挖除基層用C15混凝土予以補(bǔ)強(qiáng)基層。

(2)基于現(xiàn)場檢測多組彎沉值，計(jì)算原水泥混凝土路面當(dāng)量回彈模量。將老路水泥混凝土部分替代原有土基部分，再根據(jù)瀝青路面設(shè)計(jì)計(jì)算理論，選用合適的路面結(jié)構(gòu)及路面材料方案，確定了基本的老路加鋪方案。

(3)根據(jù)選用的合適的舊路加鋪結(jié)構(gòu)進(jìn)行了施工及檢測，使用效果良好。

參考文獻(xiàn):

[1]交通部水泥混凝土路面推廣小組.水泥混凝土路面設(shè)

計(jì)、施工與養(yǎng)護(hù)[M]. 北京:人民交通出版社，1991

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

[3] 鄧學(xué)鈞. 路基路面工程[M]. 北京:人民交通出版社，

2002.

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。