舊路改造工程水泥混凝土路面設(shè)計(jì)探究

張 靖

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司)

1 項(xiàng)目概況

某道路改建工程原道路等級(jí)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下:道路等級(jí):一級(jí)公路;設(shè)計(jì)行車速度:60km/h;道路寬度:22m(不包括土路肩寬度);路面類型:水泥混凝土路面，路面標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100;車輛荷載:公路-I級(jí);地震烈度:基本烈度為7度。

該道路改造范圍內(nèi)老路填土均較低，路面基本平齊兩側(cè)地物。原有道路路基填料(路面以下120cm范圍)主要以低液限粘土為主。路基長(zhǎng)期受大氣、降水及毛細(xì)水上升的影響，路基土為潮濕或過濕狀態(tài)。且本工程由于建成年限相對(duì)較長(zhǎng)，道路總體路面狀況一般，現(xiàn)狀路面處于加速破壞的階段，隨著交通量的迅猛發(fā)展，局部路段的路面服務(wù)水平已經(jīng)衰減，現(xiàn)有道路破損有加快趨勢(shì)，矯正性處治及常規(guī)養(yǎng)護(hù)已跟不上病害發(fā)展的速度，路面的整體使用性能大幅下降。綜上所述，老路整體現(xiàn)狀很不適應(yīng)它在路網(wǎng)中的功能、地位，急需改造。

經(jīng)過前期勘察和交通量預(yù)測(cè)工作，采用碎石化(MHB)、打裂壓穩(wěn)和維修加鋪三種方案進(jìn)行對(duì)比，考慮到減少水泥面板反射裂縫，提高道路使用壽命，同時(shí)，項(xiàng)目周邊建筑較多、較舊采用打裂壓穩(wěn)沖擊能大，易造成房屋破壞。最終確定老路面板破碎作為新建路面的基層，破碎方式采用多錘頭碎石化(MHB)。

表1 白改黑設(shè)計(jì)方案表

2 舊路面調(diào)查與檢測(cè)

2.1 路面斷板率、錯(cuò)臺(tái)量評(píng)定

(1)左幅行車道斷板率為9.8%，評(píng)定為“中”，平均錯(cuò)臺(tái)量為13.1mm，評(píng)定為“次”;左幅超車道斷板率為18.1%，評(píng)定為“次”，平均錯(cuò)臺(tái)量為6.3mm，評(píng)定為“中”;左幅匯總評(píng)定斷板率為13.9%，評(píng)定為“次”，平均錯(cuò)臺(tái)量為9.2mm，評(píng)定為“中”;

(2)右幅行車道斷板率為2.1%，評(píng)定為“優(yōu)”，平均錯(cuò)臺(tái)量為9.7mm，評(píng)定為“中”;右幅超車道斷板率為 5.9%，評(píng)定為“優(yōu)”，平均錯(cuò)臺(tái)量為1.7mm，評(píng)定為“優(yōu)良”;右幅匯總評(píng)定斷板率為4.0%，評(píng)定為“優(yōu)”，平均錯(cuò)臺(tái)量為2.2mm，評(píng)定為“優(yōu)良”;

(3)全線各車道匯總評(píng)定斷板率為9.0%，評(píng)定為“優(yōu)”，平均錯(cuò)臺(tái)量為4.4mm，評(píng)定為“優(yōu)良”。

2.2 路面彎沉檢測(cè)

主要檢測(cè)水泥混凝土板角彎沉，判斷混凝土板脫空情況，本次采用主副點(diǎn)同時(shí)檢測(cè)，同時(shí)計(jì)算板塊間彎沉差和傳荷能力。本次結(jié)果如下:左幅:板角平均彎沉值為15.68(0.01mm)，標(biāo)準(zhǔn)差為3.97，變異系數(shù)為0.26;右幅:板角平均彎沉值為11.70(0.01mm)，標(biāo)準(zhǔn)差為3.32，變異系數(shù)為0.29。

2.3 水泥混凝土面層強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)

通過水泥混凝土面層芯樣強(qiáng)度試驗(yàn)，得到以下結(jié)果:劈裂強(qiáng)度平均值:3.58fsp(MPa);劈裂強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差0.22ssp;劈裂強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 3.35fsp(MPa);彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 4.72fr(MPa);彎拉彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值33843.37EC(MPa)。

3 路面設(shè)計(jì)方案

在確立路面回彈模量的基礎(chǔ)上，本工程采用圓柱體試件測(cè)定抗壓回彈模量和劈裂強(qiáng)度來確定路面結(jié)構(gòu)參數(shù)。瀝青混凝土在彎沉指標(biāo)計(jì)算中用20℃抗壓模量，底層拉應(yīng)力計(jì)算時(shí)采用15℃抗壓模量，允許拉應(yīng)力計(jì)算時(shí)采用15℃劈裂強(qiáng)度。根據(jù)交通部《瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)與參數(shù)的研究總報(bào)告》，參照室內(nèi)混合料實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合國(guó)內(nèi)已建成路面調(diào)查情況，確定各層材料設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

表2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

路面設(shè)計(jì)彎沉值:道路分類系數(shù):1.1;面層類型系數(shù):1;路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù):1.6。

路面設(shè)計(jì)彎沉值:36.5(0.01mm)

瀝青加鋪層計(jì)算厚度:路面各層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算及層頂彎沉控制指標(biāo)利用交通部推薦專用計(jì)算程序HPDS計(jì)算，路面結(jié)構(gòu)系數(shù)取1.6(柔性基層瀝青路面)，經(jīng)計(jì)算得瀝青加鋪層厚度為19cm時(shí)滿足要求。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合國(guó)內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)、我省現(xiàn)有幾條高速公路改建項(xiàng)目的成功經(jīng)驗(yàn)，確定路面加鋪厚度為19～23cm，其結(jié)構(gòu)層為:4cmAC-13(SBS改性)+6cm AC-20(SBS改性)+6～10cmAC-25+3cm AC-10。

瀝青混凝土底面層方案針對(duì)AC-10和SAMI封層進(jìn)行對(duì)比，考慮項(xiàng)目所在地施工技術(shù)力量薄弱，本項(xiàng)目規(guī)模較小，最終推薦施工質(zhì)量更易控制的AC-10作為應(yīng)力吸收層。

驗(yàn)收彎沉值:經(jīng)計(jì)算確定各層驗(yàn)收彎沉值(綜合影響系數(shù)1.25)，見表3所示。

在路面破碎之前對(duì)因基層強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的唧泥、沉陷、斷裂嚴(yán)重病害板塊挖除，采用C15素混凝土更換基層，若發(fā)現(xiàn)底基層損壞，應(yīng)一起更換底基，然后重新鋪筑C35混凝土面板。

表3 沖壓路段各層頂面驗(yàn)收彎沉計(jì)算結(jié)果

4 總結(jié)

綜上所述，隨著我國(guó)各地交通量的不斷增加，積極開展舊路改造工程，提升路面平整度與強(qiáng)度，有著極強(qiáng)的必要性。本文結(jié)合工程實(shí)例，在分析舊路改造背景，對(duì)舊路面情況進(jìn)行調(diào)查檢測(cè)的基礎(chǔ)上，提出了水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，該方案科學(xué)可行，值得推廣。

:

［1］于冰.沾北公路舊水泥混凝土路面改造設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究［J］.長(zhǎng)安大學(xué)，2014.

［2］張海清，于滕江，呂麗華.水泥混凝土路面極限狀態(tài)方程的研究［J］.土木工程學(xué)報(bào).2015，48(7):123-128.

［3］張海濤，張廣闊.水泥混凝土路面設(shè)計(jì)極限狀態(tài)方程的探討［J］.工程力學(xué).2013，30(11):120-126.