水泥路面改造處治方案設(shè)計(jì)

賈鵬云

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030012）

1 項(xiàng)目概況

大同繞城高速公路是（G55二廣高速）二連浩特至河口國道主干線山西境內(nèi)的組成部分，同時(shí)也是山西省高速公路網(wǎng)“十二橫十二環(huán)”的第一環(huán)，大同繞城高速公路起點(diǎn)（K0+000）接得大高速公路大同北（古店）互通，終點(diǎn)（K32+861）位于大同市肥村東北，接大運(yùn)高速大同南互通，路線全長32.861 km。

大同繞城高速公路通車運(yùn)營后，隨著交通量的快速增長，路面病害有逐年增大的趨勢，盡管每年都做了日常的養(yǎng)護(hù)維修工作，但隨著交通量和軸載逐年增大，路面不斷出現(xiàn)破碎板、沉陷、縱橫縫、露骨、唧泥、錯(cuò)臺(tái)等病害，個(gè)別地段病害十分嚴(yán)重，影響到行車安全，降低了高速公路的服務(wù)能力，為了保證高速公路的安全運(yùn)營，恢復(fù)服務(wù)水平，對(duì)路面病害進(jìn)行處治。

2 路面檢測

2.1 路面狀況指數(shù)PCI計(jì)算方法[1]

式中：DR為路面破損率，%；Ai為第i類路面損壞的面積，m2；A 為調(diào)查路段的路面總面積，m2；wi為第 i類路面損壞的權(quán)重；i為考慮破損程度（輕、中、重）的第i項(xiàng)路面損壞類型；i0為包含破損程度（輕、中、重）的損壞類型總數(shù)。

2.2 路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI計(jì)算方法[1]

式中：IRI為國際平整度指數(shù)；a0為標(biāo)定系數(shù)，采用0.026；a1為標(biāo)定系數(shù)，采用 0.65。

2.3 路面抗滑性能指數(shù)SRI計(jì)算方法[1]

式中：BPN為擺值；SFC為橫向力系數(shù)；SRImin為標(biāo)定參數(shù)，采用35.0；a0為模型參數(shù)，采用28.6；a1為模型參數(shù)，采用-0.105。

2.4 路面使用性能PQI計(jì)算方法[1]

式中：wPCI為 0.35；wRQI為 0.40；wSRI為 0.10。

3 路面檢測結(jié)果評(píng)價(jià)

3.1 路面損壞（PCI）評(píng)價(jià)

大同北—大同南上行方向PCI總體平均值81.01，按現(xiàn)行規(guī)范[2]評(píng)價(jià)為良；大同南—大同北下行方向PCI總體平均值80.99，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為良。

表1 大同繞城高速公路路面PCI

3.2 路面平整度（RQI）評(píng)價(jià)

大同北—大同南上行方向路面RQI總平均值為82.79，按現(xiàn)行規(guī)范[2]評(píng)價(jià)為良；大同南—大同北下行方向路面RQI總平均值為80.84，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為良。

表2 大同繞城高速公路路面RQI

3.3 路面抗滑性能（SRI）評(píng)價(jià)

大同北—大同南上行方向路面SRI平均值93.17，按現(xiàn)行規(guī)范[2]評(píng)價(jià)為優(yōu)；大同南—大同北下行方向路面SRI平均值90.75，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為優(yōu)。

表3 大同繞城高速公路路面SRI

3.4 路面使用性能（PQI）評(píng)價(jià)

大同北—大同南上行方向路面PQI平均值82.94，按現(xiàn)行規(guī)范[2]評(píng)價(jià)為優(yōu)；大同南—大同北下行方向路面PQI平均值81.91，按現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)為優(yōu)。

表4 大同繞城高速公路路面PQI

3.5 鉆芯取樣

通過鉆芯取樣的分析評(píng)價(jià)，可以得出以下基本結(jié)論：

a）路面各結(jié)構(gòu)層厚度大部分滿足設(shè)計(jì)要求，層間黏結(jié)不好，沒有形成整體的路面結(jié)構(gòu)。

b）部分路段水泥混凝土面層損壞比較嚴(yán)重，大部分路段的基層仍處于良好狀態(tài)，局部路段基層損壞比較嚴(yán)重。

c）有規(guī)則的橫縫、縱縫處，水泥混凝土面層損壞比較嚴(yán)重，基層芯樣完整。

3.6 室內(nèi)試驗(yàn)

通過鉆芯取樣對(duì)面層（水泥混凝土面板）芯樣進(jìn)行了飽和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果多數(shù)滿足規(guī)范要求，但離散性較大。

3.7 地質(zhì)雷達(dá)檢測

針對(duì)水泥混凝土路面脫空情況，采用了地質(zhì)雷達(dá)掃描，取芯機(jī)鉆芯驗(yàn)證的方法來判定。檢測發(fā)現(xiàn)基層位置有空洞異常，整個(gè)剖面基層存在連續(xù)脫空異常。

4 路面破損原因分析

4.1 超載超限運(yùn)輸現(xiàn)象嚴(yán)重

根據(jù)調(diào)查，大多數(shù)載重車輛實(shí)際的載重大大超過了設(shè)計(jì)荷載，長期在高應(yīng)力作用下疲勞壽命急劇降低，發(fā)生斷裂破壞。

4.2 路面各結(jié)構(gòu)層層間結(jié)合不好

從鉆芯取樣情況來看，路面表征破損嚴(yán)重的路段，路面各結(jié)構(gòu)層層間結(jié)合均比較差，形不成整體式路面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致路面發(fā)生極大的彎拉破壞。

4.3 路面基層穩(wěn)定性較差

從鉆芯取樣中發(fā)現(xiàn)，水泥穩(wěn)定碎石基層厚度偏薄，局部沒有形成完好的整體，混合料不均勻，隨意增大水泥劑量，導(dǎo)致基層過早開裂，造成面層的水損害。

4.4 排水設(shè)施不完善

中央分隔帶是開放式的綠化帶，水經(jīng)分隔帶下滲路基，造成路基強(qiáng)度下降。

5 處治方案設(shè)計(jì)

根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2003），本項(xiàng)目不提高原有公路的技術(shù)等級(jí)，僅對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修處治恢復(fù)其功能。大同繞城高速路面結(jié)構(gòu)方案見表5。

表5 大同繞城高速路面結(jié)構(gòu)方案

依據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》，根據(jù)PQI（路面使用性能）評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)PQI評(píng)價(jià)為優(yōu)、良的路段，僅對(duì)沉陷、破碎板進(jìn)行換板處治；對(duì)PQI評(píng)價(jià)為中的路段，需對(duì)沉陷、破碎板、裂縫進(jìn)行處治；對(duì)PQI評(píng)價(jià)為次、差的路段，需對(duì)路面上的所有病害進(jìn)行處治[3]。

6 結(jié)語

通過對(duì)大同繞城高速公路路面的檢測，根據(jù)檢測評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)破碎板采用換板，脫空采用注漿，縱橫縫采用灌縫，露骨采用瀝青稀漿封層修補(bǔ)等措施進(jìn)行處治。此外，水泥路面處治工程涉及項(xiàng)目多，內(nèi)容廣，在施工實(shí)施之前，由于路面的運(yùn)營，路面破壞的嚴(yán)重程度可能會(huì)有所發(fā)展，因此必須貫徹動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的原則，確保處治目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

圖1 處治方案設(shè)計(jì)圖