白改黑路面结构对超重载的适应性分析

陈 涛

江西省高速公路工程有限公司（330000）

目前，随着重载交通的增大，在旧水泥路面上加铺沥青层越来越多。这是设计人员经常遇到的问题。通常采用利用旧板、破碎旧板以及完全去除旧板三种方式来处理。常规的设计总是考虑白改黑道路如何防止反射裂缝的出现，却较少考虑到其对于重载的适应性。实际上很多白改黑的道路在通车后不久，往往由于重载导致因结构强度不足出现破坏的现象，如龟裂等。为此，需要通过在不同结构组合情况下对白改黑道路进行受力分析，研究其受力特性，从而为加铺层的结构选择提供依据。

1 主要计算参数

现有的沥青路面设计规范以路表容许弯沉值作为路面整体强度的控制指标，但在实际道路的破坏过程中，弯沉仅仅是路面结构整体强度的表征,无法区分路面的损坏究竟发生在结构的何处。能够反映路面结构破坏机理的是各个结构层的底面弯拉应力，当该弯拉应力超过了该层材料的弯拉疲劳强度时，路面就会出现疲劳破坏。因而以结构层的弯拉应力作为验算指标比较合适。材料参数根据有关调查以及相关设计资料，确定见表1。

表1 材料设计参数

根据现场调研及相关资料,在一些运煤的主要通道,重车往往都会严重超载,其轴载甚至超过100 t。因此，在论文的计算分析中，对于路段超重车轴载选取为400 KN。验算在超重车轴载作用下，各结构层层底拉应力能否承受材料的疲劳强度。

2 路面结构类型

在实际路面结构类型选择时，需要考虑旧水泥混凝土路面的沉降。在旧水泥混凝土路面基本没有沉降的情况下,也即旧路的结构强度较高时，可以采用如表2最左边所示的路面结构;当沉降较小时，即旧水泥路面强度稍显不足时，可以采用表2中间栏所示的路面结构；而当旧水泥混凝土路面强度不足，旧路沉降较大时，可以采用表2最右边所采用的路面结构。可以看出来，随着沉降的增大，需要加厚的路面结构层厚度也越厚。

表2 路面结构类型

分析中，在处理旧水泥混凝土路面时，采用两种方案∶①对旧水泥混凝土路面进行简单维修后作为整体板块采用；②对旧水泥混凝土路面板块进行破碎，破碎成10～30 cm粒径的路面，经过压实后作为底基层。在计算中主要计算沥青下面层以及基层的层底拉应力，判断路面出现损坏的可能性。

3 计算结果与分析

对于基本无沉降下,考虑400 KN荷载作用时的路面各结构层层底的拉应力计算结果见表3。

从表3中的计算结果可以看出，当采用板块破碎以后，水泥稳定碎石基层底面的拉应力达到0.63MPa,在重复重载的作用下,基层将会出现疲劳破坏；而在旧路面板整体利用时，则路面结构不会出现疲劳破坏。对于沉降较小的情况下，考虑400 KN荷载作用时的路面各结构层层底的拉应力计算结果见表4。

表4 沉降较小时路面结构各层层底弯拉应力（MPa）

从表4中的计算结果可以看出，当采用板块破碎以后,水泥稳定碎石底基层底面的拉应力达到0.41MPa，在重复重载的作用下，基层将会出现疲劳破坏；而在旧路面板整体利用时，则路面结构不会出现疲劳破坏。对于沉降较大的情况下,考虑400 KN荷载作用时的路面各结构层层底的拉应力计算结果见表5。

从表5中的计算结果可以看出，当采用板块破碎以后,水泥稳定碎石底基层底面的拉应力达到0.52MPa，在重复重载的作用下，基层将会出现疲劳破坏；而在旧路面板整体利用时，底基层底面的拉应力也达到0.23MPa，同样可能在重复重载作用下出现疲劳破坏。由此可以看出，由于沉降较大，使得旧水泥混凝土路面的整体强度较低，即使采用较厚的加铺层，也难以解决路面结构对于超重载的适应性问题。在路基过于软弱的条件下，应该加强对于旧路的整体处治后再进行结构加铺。

表5 沉降较大时路面结构各层层底弯拉应力（MPa）

4 结论与建议

1）在旧水泥板打碎为10～30 cm路段，在超重车轴载作用下，水泥稳定碎石基层/底基层的层底弯拉应力可能会超过材料疲劳强度,从而造成开裂。因此对于白加黑改造时，应该采用破碎板的工艺再生利用旧路并重视对旧路强度的检测。2）在旧水泥板保持完整路段，提高沥青路面结构的刚度，使得在超重车轴载作用下，结构层能够满足强度要求。可见，充分利用旧水泥混凝土板块的整体强度在路面白改黑中应得到充分重视。3）在白改黑的超重载交通道路中，如果旧有水泥混凝土板块已经损坏严重，往往说明其下层的结构强度已经不足，此时如果仅仅对于旧水泥混凝土板本身进行破碎后压实，通常难以满足超重交通的要求，这种情况下，应该对于旧水泥混凝土路面进行挖除后，整体维修。

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