水泥路面瀝青加鋪方案比選分析

蘇 增

(唐山交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000)

水泥路面瀝青加鋪方案比選分析

蘇 增

(唐山交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000)

文章結(jié)合高速公路施工實(shí)際，從公路的交通荷載能力、路面的硬度情況、養(yǎng)護(hù)的成本等方面，闡述了對(duì)高速公路水泥路面進(jìn)行加鋪改造的必要性，提出了不同的水泥路面瀝青加鋪方案，并通過(guò)比選分析得出了最佳方案。

高速公路；水泥路面加鋪；方案分析；必要性

0 引言

近幾年來(lái)，我國(guó)20世紀(jì)80年代修建的水泥混凝土路面大多數(shù)都已經(jīng)接近其使用壽命，即使有未達(dá)到使用壽命的道路，也因?yàn)檐囕v超載、重載等原因，使得路面質(zhì)量下降，從而影響了路面的正常使用[1]。對(duì)破損的路面進(jìn)行常規(guī)的修理，已無(wú)法提高路面的功能。所以，常采取路面加鋪瀝青的方案來(lái)處理水泥混凝土路面的問題，加強(qiáng)對(duì)水泥路面的評(píng)價(jià)和加固處理，解決好水泥路面加鋪瀝青層所可能出現(xiàn)的反射裂縫的情況，進(jìn)一步提高路面的使用壽命。

1 工程概況

某高速公路全長(zhǎng)是61.28 km，是一條重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一，共分為二期，分別是雙向四車道的一期和雙向六車道的二期，設(shè)計(jì)的車速為120 km/h。其中一期的水泥混凝土路面是K22+555～K32+545段，長(zhǎng)度為9.99 km。路基寬度達(dá)到24.5 km，設(shè)計(jì)的年限是水泥混凝土路面可供30年使用，路面具有5.0 MPa的抗彎拉強(qiáng)度。該公路的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的主超車道是由水泥混凝土26 cm厚度、6%水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層19 cm厚度以及4%水泥穩(wěn)定粒料底基層18 cm共同組成63 cm的厚度，硬路肩則是由中粒式青混凝土5 cm厚度、6%水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石基層21 cm厚度以及4%水泥穩(wěn)定粒料底基層19 cm共同構(gòu)成45 cm的厚度。表1為該高速公路2011-2015年總共五年的交通量情況表。從表中，可以明顯看出，該高速公路行駛車輛主要是以一、二類車為主，達(dá)到總交通量的80%。

表1 某高速公路2011-2015年交通量情況表

2 加鋪的必要性

2.1 改善水泥面板的受力條件

本公路水泥面板厚度為26 cm，路面結(jié)構(gòu)厚度為63 cm，結(jié)合該公路現(xiàn)有的交通荷載情況，對(duì)該公路進(jìn)行研究分析可以得出，該公路混凝土板底的綜合疲勞應(yīng)力達(dá)到了6.12 MPa，超過(guò)了5 MPa的混凝土的彎拉強(qiáng)度，因此造成了高速公路出現(xiàn)斷板的現(xiàn)象，為有效改善混凝土的受力狀況，需要對(duì)瀝青混凝土路面采取罩面，而且還可以使水泥面板綜合疲勞應(yīng)力降低，最終使得路面的使用壽命延長(zhǎng)[2]。

2.2 節(jié)省全壽命養(yǎng)護(hù)成本

本工程一期總共是47.35 km，水泥路面長(zhǎng)度為9.9 km，占全長(zhǎng)的近20%，瀝青路面的面積達(dá)37.36 km，該公路的一期在建成的前8年之間，對(duì)其路面的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用比較低，<500萬(wàn)，后期隨著使用年限的增加，對(duì)水泥路面的養(yǎng)護(hù)成本也逐年增加。由于該公路的日交通量比較大，所以該水泥路面出現(xiàn)公路病害發(fā)展的比較快速，并隨著使用年限的延長(zhǎng)，將逐漸增加養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。對(duì)水泥路面采取瀝青罩面的處理方式，可以對(duì)水渠道進(jìn)行有效封閉，從而使得路面的使用年限增加。雖然該罩面需要投入較大資金，但是該方法可以使路面的使用壽命增加10～15年左右，有效降低了成本，提高了效率。

2.3 提高效率

一旦破壞了水泥混凝土路面，對(duì)面板進(jìn)行更換就比較困難，在其施工換板中，還需要對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，因此需要在養(yǎng)護(hù)期封閉交通，這就對(duì)交通流造成比較大的影響，特別是在那種較大交通流的公路上，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成道路擁堵問題，使得高速公路的服務(wù)水平降低。

而使用瀝青加鋪水泥混凝土路面的方案，在養(yǎng)護(hù)瀝青路面期間，可以較為簡(jiǎn)便進(jìn)行施工，而且只需較短時(shí)間的交通封閉，一般還可以提前進(jìn)行通車，從而可以避免對(duì)社會(huì)車輛造成較大的影響。而且本工程需要施工的路面比較少，只有10 km，對(duì)其進(jìn)行瀝青加鋪改造之后，可以有效降低成本，提高效率[3]。

2.4 提高行車舒適性

汽車行駛的舒適度，相對(duì)于在水泥路面上行駛，在瀝青路面上行駛更為舒服，能具有更高的路面質(zhì)量，并且可以降低路面行駛的噪音問題。隨著人們生活水平的逐漸提高，人們也要求越來(lái)越好的高速公路行車的舒適度，在原有的水泥混凝土路面上采取加鋪瀝青混凝土方式，可以使得原有路面結(jié)構(gòu)層較高強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)得到充分的利用，也可以使行車的舒適度得到改善。

2.5 加鋪時(shí)機(jī)適當(dāng)

本工程更換水泥破碎板和水泥路面壓漿補(bǔ)強(qiáng)施工，已于之前對(duì)該高速公路進(jìn)行相應(yīng)的路面病害處治，因此，本工程在加鋪瀝青混凝土罩面工程時(shí)選取較合適的時(shí)間段進(jìn)行，可以對(duì)水泥路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效保護(hù)，從而顯著延長(zhǎng)路面的使用壽命。

3 加鋪層結(jié)構(gòu)分析

3.1 設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)累計(jì)軸載作用次數(shù)

在對(duì)該項(xiàng)工程進(jìn)行施工之前，需要掌握大量的數(shù)據(jù)，特別是對(duì)方向的分布、車道的分布、臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布等方面的數(shù)據(jù)要進(jìn)行認(rèn)真分析。經(jīng)過(guò)調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)本公路的交通流量已經(jīng)處在飽和狀態(tài)，假設(shè)對(duì)水泥路面采取罩面施工之后，公路的交通流量可以處于穩(wěn)定的狀態(tài)上，以上三項(xiàng)數(shù)據(jù)系數(shù)為0.5、0.85、0.22，可以得出經(jīng)過(guò)罩面施工之后的水泥路面具有2 151萬(wàn)次的特種交通等級(jí)的10年的設(shè)計(jì)車道臨界荷位處累計(jì)軸載作用次數(shù)[4]。

3.2 瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)計(jì)算

瀝青層加鋪?zhàn)钚〉暮穸菻min是依據(jù)《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》和相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行反算得到的。表2為加鋪層結(jié)構(gòu)計(jì)算的結(jié)果。從表中，可以看出：結(jié)合可靠度系數(shù)后，當(dāng)Hmin=10cm時(shí)，混凝土面層的綜合疲勞應(yīng)力為4.1MPa，最大為4.95MPa，都<5.0MPa的混凝土彎拉強(qiáng)度[5]。因此通過(guò)分析不難得出，本工程加鋪瀝青的厚度一般應(yīng)≤10cm。

表2 加鋪層結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果表

3.3 水泥路面加鋪方案

(1)路基段加鋪方案。通過(guò)相對(duì)于其他高速公路的對(duì)比，可以得出以下結(jié)論，當(dāng)瀝青加鋪結(jié)構(gòu)為兩層10cm時(shí)具有最好的抗反射裂縫能力，較好的路面調(diào)平效果，對(duì)其進(jìn)行加鋪施工之后，對(duì)其公路的護(hù)欄高度所造成的影響比較小，并結(jié)合相應(yīng)加鋪層結(jié)構(gòu)計(jì)算得出的結(jié)果，加鋪的最小厚度為10cm，對(duì)本工程采取上下層加鋪的結(jié)構(gòu)形式，分上層、下層、粘結(jié)層，三個(gè)層次對(duì)混凝土的層高、性質(zhì)都有一定的區(qū)別，一般上層4cm，下層64cm，粘結(jié)層為熱改性瀝青碎石防水粘結(jié)層。

(2)水泥橋面加鋪方案。對(duì)橋面進(jìn)行加鋪施工之前需要對(duì)橋的承載能力進(jìn)行驗(yàn)算，只有在橋的承載能力符合要求的前提之下才可以進(jìn)行加鋪施工，如果驗(yàn)算不合格，那么就需要對(duì)橋梁進(jìn)行加固處理之后才可以進(jìn)行加鋪。加鋪層為5cm改性瀝青混凝土GAC-16；粘結(jié)層為高黏度改性瀝青防水粘結(jié)層。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)水泥混凝土路面長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)導(dǎo)致其不滿足正常使用要求，對(duì)其采取加鋪處理是有效的方法之一。文章通過(guò)結(jié)合某高速公路項(xiàng)目實(shí)例，對(duì)路面采取瀝青混凝土進(jìn)行罩面。從本工程實(shí)施效果表明，加鋪瀝青罩面后的路面彎拉強(qiáng)度滿足預(yù)定要求，同時(shí)有效解決了原有路面裂縫病害問題等，表明該加鋪方案的可行性，可為同類工程提供參考實(shí)例。

[1]張 凱.重載交通舊水泥混凝土路面改建加鋪關(guān)鍵技術(shù)[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2014.

[2]付修竹.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層設(shè)計(jì)方法研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2008.

[3]李鵬程，何文正.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層應(yīng)力影響因素分析[J].公路交通技術(shù)，2014(4)：19-23.

[4]許新權(quán)，吳傳海，舒 翔.舊水泥路面加鋪瀝青層結(jié)構(gòu)力學(xué)特性分析[J].廣東公路交通，2011(S1)：55-58.

[5]丁玉玲，陳學(xué)剛.淺談水泥路面上加鋪瀝青混凝土面層[J].山西建筑，2009(33)：299-300.

Comparison and Selection of Asphalt Overlay Programs for Cement Pavement

SU Zeng

(Tangshan Traffic Construction Engineering Supervision and Consulting Co.，Ltd.，Tangshan，Hebei，063000)

Combined with expressway construction practices，this article described the necessity of overlaying reconstruction for the cement pavement of expressway from the aspects such as highway traffic load capacity，pavement hardness，and maintenance cost，proposed the different cement pavement asphalt overlaying programs，and obtained the best solution through the comparison and selection analysis.

Expressway；Cement pavement overlaying；Program analysis；Necessity

蘇 增(1978—)，工程師，從事公路工程監(jiān)理工作。

U415.6

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.12.007

1673-4874(2016)12-0024-03

2016-10-25