旧水泥混凝土路面改造方案探讨
2011-12-20周小雄
周小雄
摘要: 近年来，城市道路现有的水泥混凝土路面，有相当一部分己经接近甚至超过设计年限，其使用性能和承载能力不断降低，不能满足日益增长的交通及经济要求。当原有路面需要提高等级时，对不符合技术标准的路段应进行路面加宽、提高路基强度、调整纵坡等路线改造处理。本文以株洲市茶陵县城市主要干线犀城大道为工程实例，具体分析在这些改造处理上原有水泥混凝土老路路面检测、补强措施及相应的路面加铺方案。
关键词:水泥混凝土旧路;检测;旧路面修复;加铺方案
1老路检测
株洲市茶陵县城市主要干线犀城大道原水泥混凝土老路为二级公路标准，全长6 km,行车道为双向四车道。相应的辅道及人行道由于路面拓宽需挖除重做，行车道部分根据检測资料做相应补修处理。老路水泥混凝土路面调查检测情况如下：
（1)水泥混凝土路面状况整体良好，PCI范围值为82. 71 ~93. 97 ,平均值为89. 00，达到JTG H20-2007《公路技术状况评定标准》中“良”的评价等级，说明该路面总体使用性能良好。路面破损形式主要为纵横向裂缝、板角断裂、边角剥落、修补、露骨等。
(2)板块脱空较为严重的是人行道水泥板块的脱空，其上行脱空率达26.0%，下行较为严重，脱空率达39.7%;上行超车道和行车道水泥板块脱空率分别为2.6%、2.9%，下行超车道水泥板块脱空率为2. 3%, 下行行车道水泥板块脱空率为17. o%，有一定程度的脱空现象;对板块脱空较严重的路段在路面改造前可采用注浆加固法予以处理。
(3)上下行超车道和行车道代表弯沉大小基本相近，上行超车道和行车道代表弯沉均值分别为24. 49、24. 98(0.01 mm)，下行超车道和行车道代表弯沉均值分别为24.59、24.69(0.01 mm);而上下行人行道代表弯沉相对较大，上行、下行人行道代表弯沉分别为32. 45、29. 39(0. 01 mm)。
(4)上行超车道、行车道及人行道水泥混凝土路面基层顶面当量回弹模量分别为117、127、110 MPa,下行超车道、行车道及人行道水泥混凝土路面基层顶面当量回弹模量分别为132、129、112 MPa，数值在-定范围内波动，且波动幅度不大，分析认为基层总体状况较好。
(5)取芯厚度测试中，水泥混凝土面板上行层厚波动程度小于下行，平均厚度为22. 4 cm，标准厚度为20. 5 cm,整个检测段落所取芯样完整。
2旧路路面修复方案
借鉴湖南省旧水泥混凝土路面修复处理的成功经验和相关技术规范，结合该工程的实际和路面检测结果与病害分布状况，确定如下修复处理方案:当板边实测弯沉值L≤0. 20 mm，板缝弯沉差L≤0. 05 mm时不做处理，否则应认定为面板脱空必须进行压浆稳板。当板边弯沉值0.20 mm
3旧水泥混凝土路面加铺方案
路面设计根据项目的功能、使用要求、交通特点以及所处地区的气候、水文、土质等自然条件，结合该地区高等级公路旧水泥路面罩面建设经验以及沿线筑路材料的供应情况，进行路基、路面综合设计。设计中遵循技术先进、经济合理、因地制宜、合理选材、安全适
用、方便施工和利于养护的原则，进行路面结构方案的多方案技术经济综合比选。
该项目具有如下特点：1) 该路段为株洲市茶陵县犀城大道主要干线道路，据路段交通量调查，其载重货车比例高达40%，且超载情况严重； 2)该地区气候温暖，气温较高，雨量充沛，因此在进行加铺设计时除了考虑加铺层的抗反射裂缝能力外，必须充分考虑加铺路面结构与材料的高温抗车辙性能和抗水损害的能力。
在材料选择上，对于上面层:SMA-13改性沥青玛蹄脂碎石混合料，采用骨架密实结构，具有良好的抗车辙、抗裂、抗滑、抗老化等性能，以及防水、噪音小等优点，虽然造价略高，但使用质量好，养护费用低。经过多年的实践、研究和应用，SMA改性沥青玛蹄脂碎石混合料良好的路用性能己经得到大家的认可;而AC-13细粒式沥青混凝土，施工工艺成熟，采用新的密实一骨架型级配，表面摩阻系数大，抗滑性能好，价格较低，但高温稳定性能略差;故推荐采用SMA- 13作上面层。对于中、下面层:AC-C型沥青混凝土，改进传统的AC型混合料级配，可调试出能明显改善中、下面层抗车辙能力的改进型AC-20C和AC-25C,使用效果良好，技术成熟;Superpave型沥青混凝土，呈骨架嵌挤结构，具有良好的抗车辙性能，同时材料均匀密实，抗水损性能较好，能有效解决路面级配离析问题。Superpave是美国公路战略研究计划(SHRP)的沥青课题研究成果，近几年来中国也开始在沥青质量检验、沥青混合料配合比设计中应用。而该改造段所处地区在AC结构的配合比设计、施工管理方面都较为成熟，因此推荐中面层采用改性沥青AC-20C、下面层采用普通沥青AC-25C。为进一步提高中面层的抗车辙能力，中面层可考虑掺加聚酯纤维。
根据交通量、道路等级对路面结构强度的要求，结合沿线工程地质条件、材料来源、施工特点、投资规模、维修养护以及使用性能以及湖南省旧水泥混凝土路面加铺的成功经验，沥青混凝土路面对现实具有行车舒适、噪音小、维修养护方便等优点，在高等级公路中得到广泛应用，因此决定采用沥青混凝土路面加铺方案，其加铺沥青结构方案见图1。 水泥混凝上路面加铺沥青结构图
图1中，方案一为一般路段的加铺方案，对于局部调坡引起调平层过厚的路段，为节省造价，改用水泥稳定碎石作为调平层，如方案二;为提高加铺路面结构的防反射裂缝的能力和层间粘结力，要求在加铺前首先对旧混凝土路面表面进行机械拉毛，然后满铺土工布防裂层。
4加铺后使用效果评价
路面使用性能包括功能、结构和安全3个方面，目前国内外路面使用性能一般从这3方面来进行评价。
4. 1路面功能评价(路面行使质量评价)
从路面状况的角度，影响路面行驶质量的主要因素是路面平整度，常用行驶质量指数RQI来评价。整理各评分路段的主观评分和客观量测结果后，通过回归分析可建立线性或非线性的评价模型如式(1): RQI=11.5一0. 75IRI
（1）式中:RQI为行驶质量指数，数值范围为0~10，如出现负值，则RQI取0，如计算结果大于10，则RQI值取10;IRI为国际平整度指数(m/km)。
利用评价模型可以对路面行驶质量的好坏做出相对的评价。
4. 2路面结构承载能力和路面结构损坏状况评定
(1)路面结构承载能力的评定
沥青路面采用强度指数SSI作为评价指标，SSI=路面设计弯沉值/路面代表弯沉值。山于该路段为刚性路面上加铺沏青路而，不对弯沉进行检测，此项不进行检测，定为1。
(2)损坏状况评价
通常采用的是扣分法，如式(2)所示。
(2) 式中:PCI为路面状况指数;C为初始(无损坏时)评分值，百分制时一般用C=100；i,j为相应的损坏类型数(共n种)和严重程度等级数(共m级);DPijk为i种损坏、j级严重程度和k范围的扣分值;Wij为多种损坏类型和严重程度时的权函数。
PCI的数值范围为0~100，其值越大，表明路况越好。
4. 3路面安全評定(抗滑性能的评价)
路面的安全性主要指路面的抗滑能力，可通过路面抗滑指数作为评价指标。抗滑指数以摆式仪的摆值（BPN)表示，摆值BPN则用摆式仪法测得，对沥青路面具体使用性能评价标准见表1。
4. 4路面使用性能综合评价
路面使用性能有多方面属性。可采用向量形式反映对路面使用性能的综合评价，选择影响路面使用状况的因素作为向量的元素。即把路面状况看作是由几项使用性能属性组成的维向量，每一项使用性能数值的变化范围划分为若干个等级，通过调查和测定，确定各项使用性能所处的级位(即向量值)。
该加铺道路对原路面进行病害处理，通过铣刨或者拆除旧水泥混凝土路而破损部位、重新修补、灌缝，铺设土工布、加铺沥青混凝土面层，达到纵断面设计要求。该路段使用1年后末发现有明显病害产生，各检测指标如表2所示。参照各评价等级表，可知该路段
使用状况优良，说明该路面加铺是可行的。
表2路面使用状况指标检测值
5结论
(1)采用先进的检测手段和标准，全面检测和判定原有水泥混凝土老路的使用性能和使用状态，根据现场实测资料，对原有水泥混凝土老路病害做针对性修补处理。对旧水泥路面断板、裂缝、严重脱空及严重错台及不适合灌浆补强的面板进行换板处理，所有换板均采用现浇素混凝土板。当基层有严重裂缝、松散等病害时，应挖除基层用C15混凝土予以补强基层。
(2)基于现场检测多组弯沉值，计算原水泥混凝土路面当量回弹模量。将老路水泥混凝土部分替代原有土基部分，再根据沥青路面设计计算理论，选用合适的路面结构及路面材料方案，确定了基本的老路加铺方案。
(3)根据选用的合适的旧路加铺结构进行了施工及检测，使用效果良好。
参考文献:
[1]交通部水泥混凝土路面推广小组.水泥混凝土路面设
计、施工与养护[M]. 北京:人民交通出版社，1991
[2] JTG H20-2007公路技术状况评定标准[S].
[3] 邓学钧. 路基路面工程[M]. 北京:人民交通出版社，
2002.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
