農(nóng)村公路白加白改造舊水泥砼路面設(shè)計(jì)探討

屈永強(qiáng)+劉春峰

摘 要：本文結(jié)合新建縣東崗橋至義渡三級(jí)公路改建工程，從設(shè)計(jì)角度對(duì)農(nóng)村公路采用舊水泥路面碎石化加鋪混凝土路面結(jié)構(gòu)（白加白）的方法和理論進(jìn)行研究探索， 找出該技術(shù)的適用條件和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。農(nóng)村公路白加白改造舊水泥砼路面技術(shù)有效解決了新鋪路面出現(xiàn)反射裂縫等問(wèn)題。同時(shí)該技術(shù)減少了環(huán)境污染、工程費(fèi)用較低，是農(nóng)村公路改造舊水泥砼路面的理想方法。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村 公路 改造 水泥

2003年以來(lái)，國(guó)家加大農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實(shí)施村村通公路，水泥混凝土路面因?yàn)槭┕すに嚥僮骱?jiǎn)單、施工設(shè)備投入少等優(yōu)點(diǎn)，在廣大農(nóng)村地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，成為我國(guó)農(nóng)村公路路面的主要結(jié)構(gòu)形式。

然而隨著使用時(shí)間的推移，在交通量大幅度增長(zhǎng)、超載嚴(yán)重和施工技術(shù)等因素影響下，很多水泥混凝土道路出現(xiàn)了不同程度斷板、錯(cuò)板、裂縫等結(jié)構(gòu)性破壞等病害，嚴(yán)重影響了正常的交通運(yùn)輸。我國(guó)在改造水泥混凝土路面方面進(jìn)行了許多嘗試和探索，舊水泥混凝土路面碎石化處理后，直接在其上加鋪厚度瀝青混凝土面層（白加黑）的方法已經(jīng)較為成熟。但是舊水泥路面碎石化加鋪混凝土路面結(jié)構(gòu)（白加白）的方法還處于探索階段。下面本文從設(shè)計(jì)的角度對(duì)白加白改造舊水泥砼路面的使用和設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行探討。

1.白加白改造舊水泥砼路面技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1碎石化技術(shù)

碎石化技術(shù)就是使混凝土路面就地再生，綠色環(huán)保無(wú)污染。將破碎后的碎塊直接做為基層或底基層，節(jié)約了路基材料及運(yùn)輸成本，大大降低了工程費(fèi)用，同時(shí)經(jīng)過(guò)碎石化技術(shù)改造后的水泥混凝土不需清除也解決了丟棄水泥碎塊垃圾的環(huán)保問(wèn)題。

1.2白加白技術(shù)

當(dāng)前在國(guó)內(nèi)舊水泥混凝土路面改造中比較成熟的做法是對(duì)舊水泥混凝土路面碎石化處理后，直接在其上加鋪厚度在12cm以上的瀝青混凝土面層（白加白）。但瀝青混凝土路面投資相對(duì)較大，對(duì)于我國(guó)農(nóng)村公路改造建設(shè)來(lái)說(shuō)，資金的來(lái)源存在很大的缺口。大部分以村鎮(zhèn)政府為業(yè)主的農(nóng)村公路資金來(lái)源由國(guó)家政策補(bǔ)助及財(cái)政自籌兩種方式籌措，財(cái)政自籌資金往往難以保證。同時(shí)瀝青路面存在壽命較短、后期養(yǎng)護(hù)成本較大等問(wèn)題。

舊水泥路面碎石化加鋪混凝土路面結(jié)構(gòu)泥輪路面（白加白），具有造價(jià)低，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、施工要求較低、機(jī)具施工工藝流程簡(jiǎn)易，使用耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。因而相對(duì)于白加黑，白加白技術(shù)更適合農(nóng)村公路舊混凝土路面改造。

2.白加白技術(shù)改造舊水泥砼路面技術(shù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1適用條件

作為一種有效環(huán)保的新技術(shù)，白加白改造舊水泥砼路面相對(duì)于挖除就有路面新建一條新的公路來(lái)說(shuō)，具有非常多的優(yōu)點(diǎn)。但是在適用這項(xiàng)技術(shù)做設(shè)計(jì)的方案時(shí)要注意適用的條件，不能盲目碎石化。

我國(guó)農(nóng)村水泥混凝土路面的修筑，由于設(shè)計(jì)、施工以及資金短缺等原因，已不同程度地存在一些“硬傷”。很多農(nóng)村公路的的平縱技術(shù)指標(biāo)過(guò)低，甚至談不上技術(shù)指標(biāo)只是簡(jiǎn)單的對(duì)原有土路基進(jìn)行了硬化處理。對(duì)于技術(shù)指標(biāo)不能達(dá)到等級(jí)公路最低標(biāo)準(zhǔn)要求的農(nóng)村公路不適合白加白改技術(shù)的應(yīng)用。部分不滿等級(jí)要求的路段要局部改造使其滿足技術(shù)要求。不能把節(jié)省資金放在第一位，因?yàn)槔习傩盏某鲂邪踩笥谝磺小?/p>

目前我國(guó)對(duì)于農(nóng)村公路的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有全國(guó)性的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)省份的要求不統(tǒng)一。2012年《安徽省農(nóng)村公路條例》就要求“縣道按照一般不低于三級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，鄉(xiāng)道、村道按照不低于四級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)”。過(guò)去的地低標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的重復(fù)性建設(shè)問(wèn)題，導(dǎo)致投資資金的巨大浪費(fèi)。經(jīng)常是不按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)修建了混凝土路面，在使用兩三年后又重復(fù)性建設(shè)。一般混凝土路面設(shè)計(jì)使用年限在20年以上，實(shí)際使用過(guò)程中經(jīng)常是使用不到3年就出現(xiàn)大量的病害，又要進(jìn)行重復(fù)性建設(shè)。同時(shí)為了降低造價(jià)很多農(nóng)村公路不修筑路基，直接沿就混凝土路面“爬”。這樣導(dǎo)致過(guò)去不滿足規(guī)范要求的一些小半徑急彎、小偏角、長(zhǎng)陡坡等安全隱患繼續(xù)存在。近年來(lái)因?yàn)檗r(nóng)村公路轉(zhuǎn)彎半徑不夠、長(zhǎng)陡坡等原因而引發(fā)交通事故比比皆是。盲目碎石化的后果嚴(yán)重，并且是對(duì)社會(huì)資源的一種浪費(fèi)。

2.2技術(shù)要點(diǎn)

（1）對(duì)于處理軟土路基及彈簧土路基的前期處理。路基設(shè)計(jì)要重視路基的加固。軟土路基及彈簧土路基必須在碎石化前處理，因?yàn)樗槭荒芟坊牟『?wèn)題。碎石化只是針對(duì)反射裂縫有效，路基的病害還是存在的。

（2）路基加寬部分新舊路基搭接處理措施。路基加寬時(shí)由于新舊路基的不均勻沉降，產(chǎn)生以縱向裂縫為代表的病害，從而對(duì)公路產(chǎn)生破壞。因此，應(yīng)該加強(qiáng)公路路基加寬時(shí)處理措施，使沉降量降低，從而保證公路的質(zhì)量。

拓寬原有路堤最常用最經(jīng)濟(jì)的方法是在原有路基坡面開(kāi)挖臺(tái)階，現(xiàn)行公路設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：二級(jí)及二級(jí)以下公路路基拓寬原有路堤時(shí)，應(yīng)在原有路基坡面開(kāi)挖臺(tái)階，臺(tái)階寬度不應(yīng)小于1.0m，當(dāng)加寬拼接寬度小于0.75m時(shí)，可采取超寬填筑或翻挖原有路基等工程措施。高速公路、一級(jí)公路原有路基的拓寬改建當(dāng)路堤高度超過(guò)3m時(shí)，可在新老路基間橫向鋪設(shè)土工格柵，以提高路基的整體性。筆者認(rèn)為路基沉降量的產(chǎn)生是和路基的填土高度有關(guān)，不能因?yàn)楣返燃?jí)而改變?cè)O(shè)計(jì)方案。隨著農(nóng)村公路交通量的增加和載重車輛的增多，相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也要提高。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低是導(dǎo)致大量農(nóng)村白加白改造舊路面失敗的重要原因。

2.3工程實(shí)例

新建縣東崗橋至義渡公路改建工程是新建縣的一條農(nóng)村通鄉(xiāng)公路，本項(xiàng)目為三級(jí)公路設(shè)計(jì)速度30km/h，路基寬7.5m，路面寬6.5m，平曲線半徑一般值65m，最大縱坡不大于8%。原道路線性較好，路面破損較為嚴(yán)重。老路面為6米寬混凝土路面，原路基寬為6.5m～7.0m。

（1）道路設(shè)計(jì)方案。根據(jù)外業(yè)調(diào)查，原水泥混凝土路面板板塊松動(dòng)明顯，出現(xiàn)普遍的橫向、縱向或斜向裂縫、錯(cuò)臺(tái)等病害，據(jù)統(tǒng)計(jì)該路段60.24%的路面出現(xiàn)嚴(yán)重破損或中等以上的破壞， 96%的路面有輕度破損，路面整體損壞狀況等級(jí)為差。舊水泥混凝土路面大面積破壞而喪失整體承載能力，并且通過(guò)局部的挖除，壓漿等處理方式已不能恢復(fù)其使用功能。

經(jīng)過(guò)反復(fù)論證計(jì)算，本設(shè)計(jì)對(duì)原路面采用白加白改造舊水泥砼路面技術(shù)方案。路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載為BZZ-100，路面面層為水泥混凝土，厚度22cm，面層設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度不小于4.5Mpa，用C35混凝土試配；基層為18cm水泥穩(wěn)定碎石，原路面碎石化以后做墊層，破碎壓穩(wěn)后面層頂面當(dāng)量回彈模量均應(yīng)不小于80Mpa。路基拓寬部分墊層用20cm未篩分碎石做墊層。

（2）路面結(jié)構(gòu)計(jì)算。①基本參數(shù)。公路自然區(qū)劃：區(qū)；公路等級(jí)：三級(jí)公路；公路安全等級(jí)：四級(jí)；設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（年）：20；目標(biāo)可靠度（%）：80；目標(biāo)可靠指標(biāo)：0.84；變異水平等級(jí)：中～高；標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne： 805604.4；交通等級(jí)：中等；混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）：4.5。②路面結(jié)構(gòu)及參數(shù)。面層厚度（m）：0.22，面層彎拉彈性模量（MPa）：29000；基層厚度（m）：0.18，基層回彈模量（MPa）：1300；墊層厚度（m）：0.20，墊層回彈模量（MPa）：170；路基回彈模量（MPa）：35 應(yīng)力折減系數(shù)Kr：0.87；疲勞應(yīng)力系數(shù)Kf：2.170946；綜合系數(shù)Kc：1.1；最大溫度梯度Tg（℃/m）：88；溫度應(yīng)力系數(shù)Bx：0.65；可靠度系數(shù)：1.07；計(jì)算所得基層頂面當(dāng)量回彈模量Et（MPa）：154.5509；計(jì)算所得混凝土面層的相對(duì)剛度半徑r（m）：0.614865；荷載疲勞應(yīng)力pr（MPa）：2.987167；溫度疲勞應(yīng)力tr（MPa）：0.7496385。③判斷結(jié)果：r（pr+tr）=1.07（2.987167+0.7496385）=3.998382MPafr=4.5MPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

新建縣東崗橋至義渡公路改建工程2011年5月交付使用，目前道路使用狀況良好，未出現(xiàn)反射裂縫。實(shí)踐證明，該技術(shù)的在滿足一定的技術(shù)指標(biāo)的條件下，把握好設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)，是可以取得良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的。該技術(shù)充分利用舊路面廢料、減少環(huán)境污染、工程費(fèi)用較低。該方案技術(shù)上可行經(jīng)濟(jì)上合理，是農(nóng)村公路改造舊水泥砼路面的理想方法。

參考文獻(xiàn)：

韓冰，廖述清.“白加黑”路面罩面改造設(shè)計(jì)要點(diǎn).公路與汽運(yùn).2012.