复合路面在天津港南港路改造工程中的应用

2010-06-15贺志雄虞金金赵德亮

城市道桥与防洪 2010年8期

贺志雄，张薇，虞金金，赵德亮

（1.天津泰达市政公司，天津市300073；2.天津泰达建设集团奥亚工程管理有限公司，天津市300073；3.天津城建设计院有限公司，天津市300072）

1 工程项目的背景

南港路位于天津港南疆港区，路线自西向东贯穿南疆港区，是南疆港区对外联系的主要道路。根据天津港的发展战略，南疆以发展煤炭、石油和矿石等大宗散货运输为主。南疆港区的大宗散货逐年增加，南港路为规划散货物流中心连接南疆港区的唯一集疏干道，车流量将进一步增加，从而增加了南港路的交通压力。现状南港路路面破损已经比较严重，严重影响道路的服务水平和运输能力。因此南港路作为进出南疆港区的交通要道，南疆立交桥～远航四路段现有的道路状况已经无法满足日益增长的港口运输量的需求，为了适应南疆港区大宗散货物流的重载交通，提高港区运输效率，南港路的改造势在必行。

南港路规划为城市主干路，计算行车速度60km/h，双向四车道。

2 交通量预测及通行能力分析

南疆港区是天津港的大宗散货进出口港，南港路是南疆港区与外界沟通的主要交通干道。外界交通量主要通过南港路与南疆港区各个码头泊位相连接，因此南港路的交通组成以集疏港的货运车辆为主，同时也有一定数量的南疆港区单位的客运车辆和少部分从事港内基础设施建设的工程车辆，交通量预测主要考虑集疏港货运车辆。

根据2007年《天津港南疆港区控制性详细规划》，结合南疆港区各单位2008年的生产实际，未来天津港南疆港区道路集疏运量预测见表1。

表1 道路集疏运量预测表

根据天津港南疆港区集疏运量分析，道路集疏运量是影响南港路建设规模即改建或扩建的主要因素。由于现状南港路为南疆港区与外部区域连接的唯一通道，所以南疆港区集疏运量中公路运输部分的集疏运量将主要由南港路来承担。

考虑自然因素，每年按350 d计算，每辆车载重60 t，根据预测的公路集疏运量推算2010年和2020年的预测交通量。2020年后南疆港区公路货运量年增长率按2.6%计算，推算出2030年南港路交通量，同时考虑集疏港空载车辆预测南港路平均日交通量见表2。

表2 南港路各预测年份平均日交通量表

对于南港路双向四车道的设计运输能力，经计算，设计年限内一个车道上的累积当量轴次Ne=4.06×107，属特重交通等级。

3 建设条件

3.1 建设场地地质条件

勘察场区地面平整，（混凝土路面）其下土层根据土的时代特征、成因类型及土层的物理力学性质，在钻深范围内分为3大层，自上而下描述如下：

（1）人工填土层（Qml）

层底标高3.25～2.82 m，上部主要成分为碎石夹灰渣、砂等，平均动探击数为19击，下部为素填粉质粘土，较均匀，填筑年限大于10 a。

（2）淤泥质粘土（Q42m）

海相沉积土层，层底标高-4.78～-5.38 m，灰色与黄灰色，饱和，无层理，夹粉土薄层，主要为淤泥质粘土，夹有淤泥，含有机质，见少量碎贝壳。流塑状态，高压缩性。

（3）淤泥质粉质粘土（Q42m）

海相沉积土层，揭露标高-13.38 m，灰色，饱和，无层理，见少量碎贝壳，上部为淤泥质粘土，下部见淤质粉质粘土，软塑～流塑状态，高压缩性。

本场地在钻深范围内，各土层水平向土质较均匀，分布较稳定。垂直向变化较大，第①层为人工填土层。第②③层为海相沉积，其特点为含水量大，孔隙比高，承载力低，压缩性大等特点，为欠固结的沿海软土层。

3.2 现状路面结构

现状南港路路面结构为25 cm厚水泥混凝土面层+20 cm石灰土+山皮土填垫。经过多年的使用，路面破损情况严重，水泥混凝土板块普遍出现裂缝、碎裂、错台、角隅断裂等病害，路面强度低，行驶舒适性差。通过上面的分析，设计采用挖除破损的的旧路结构，在原有路基上重新修建沥青路面。

4 路基路面设计

4.1 路基设计

本工程为旧路改造工程，根据场地地质情况，既有路的路基经过多年车辆荷载，已相对压实稳定，应尽可能予以利用，将旧路结构挖除后，对路床进行处理，要求其土基回弹模量不小于40 MPa，弯沉值均应小于232.9（1/100mm）。

（1）处理方式一：既有路破除旧路结构并开挖至设计路面结构底以下0.35 m，整平并压实路基，经检测压实度不小于90%的路段，自下而上铺筑20 cm石灰土（10%）+15 cm石灰碎石土（10∶50∶40）至路面结构底高程，并分层压实。

（2）处理方式二：既有路破除旧路结构并开挖至设计路面结构底以下0.35 m，整平并压实路基，经检测压实度小于90%的路段，应继续下挖0.40 m，采用20cm石灰土（8%）+20 cm石灰土（8%）加强路基，达到压实度标准，其上按照处理方式一实施。

4.2 路面结构设计

结合天津港港区道路路面结构设计情况，设计采用水泥混凝土与沥青混凝土复合式路面结构。结构特点为刚中有柔，以刚为主，不仅与沥青混凝土柔性路面相比可以减少沥青用量，又可以弥补刚性路面的不足，改善了路面的使用功能，增加行车的舒适感。沥青层可大大减缓行车对路面的冲击，使混凝土板的厚度适当减薄。随着沥青混凝土厚度的增加，下层混凝土板的平整度可以适当放宽。

采用路面结构如下：

4 cm细粒式沥青混凝土(AC-13C，改性沥青)

8 cm中粒式沥青混凝土(AC-20C，改性沥青)

8 cm粗粒式沥青混凝土(AC-25C)

防裂土工布+1cm乳化沥青封层

18 cm水泥稳定碎石（5%）

20 cm水泥混凝土

18 cm水泥稳定碎石（4%）

15 cm 石灰粉煤灰土（12∶35∶53）

总厚度91cm。土基回弹模量不小于40 MPa。

路面顶面弯沉值13.6（1/100 mm），满足南港路特重交通计算累计当量轴次要求。

4.3 基层水泥混凝土板块接缝处理

（1）基层水泥混凝土板需进行分块，纵缝间距4.7 m，横缝间距5 m，纵缝平行于设计路中线，横缝垂直于纵缝。水泥混凝土基层板下水泥稳定碎石基层的宽度应比混凝土板宽出50 cm，考虑半幅施工基层搭接要求，前幅施工的水泥混凝土基层板下水泥稳定碎石基层的宽度应比混凝土板宽出50 cm，保证基层搭接宽度要求。

（2）在缩缝处全部设置传力杆，Φ28钢筋，设计间距为30 cm，长70 cm。

（3）纵缝拉杆采用Φ14螺纹钢筋，长度为70cm，间距40 cm。

（4）横向缩缝与设计路中线垂直，纵向缩缝与设计路中线平行，均采用切缝法，在混凝土强度达到设计强度的25%～30%时，用切缝机切缝。

（5）施工缝采用平缝，在浇筑邻板时对已浇筑的混凝土板的缝壁涂刷沥青，并避免涂在拉杆上。

（6）缝槽应在混凝土养生期满后及时填缝，灌缝深度宜为15～20 mm，最浅不得小于15 mm，先压入直径9～12 mm的多孔泡沫塑料背衬条，再灌缝。

4.4 封层（应力吸收层）的应用

在面层和基层间采用1cm乳化沥青封层。封层与透层结合不仅具有良好的水密性，还使面层和基层之间形成足够的结合力，防止沥青面层在重载作用下产生滑动、推移等破坏。它可以减小下面层由于行车荷载引起的拉应力和拉应变（一般情况下可减小50%以上，有时甚至可以减小到25%），并可以明显减小由温度变化引起的沥青面层内的拉应力和拉应变。