同南路路面病害处理对策分析

■揭业安 ■中铁第五勘察设计院集团有限公司厦门分公司，福建 厦门 361008

1 工程概述

同南路(县道414线)是连接厦门与南安的一条重要的交通通道，按二级公路修建，设计车速为40km/h，双向两车道。该道路在建成通车后交通量急剧增长且大、中型货运交通比例高，超载现象也较为普遍。受此影响，该道路在建成通车十年后，部分路段已出现较为严重的路面病害，已严重影响该道路的行车舒适及安全性，需对路面病害进行相应处理后才能满足通行需求。

2 现状路面病害调查及路面状况评定

根据现状路面病害调查发现现状路面病害严重，现状路面有纵缝、横缝、板角断裂、边角剥落、露骨以及破碎板等病害，其中以横向裂缝及破碎板最为普遍，板块之间的错台现象严重，左右幅病害程度差异较大，根据《公路技术状况评定标准》(JTG H20－2007)相关规定以及现状路面病害调查数据，本路段的路面状况评定如下:

表2－3 现状路面状况评定表

由上表可看出本路段路面破损率DR达到了18.74%，路面损害状况指数PCI为58.84，整体路面状况评价等级为差，需大修后才能满足通行需求。

3 路面检测及分析

本次检测对本路段进行了弯沉值检测和接缝传荷能力检测，同时在全线布置了32处取芯以及12处探坑，并对芯样和探坑处土基样本进行了相关实验，得出了相应的取芯处水泥混凝土板弯拉强度、探坑处土基的含水量及颗粒组成。

3.1 弯沉值及接缝传荷能力检测与分析

对全路段左右幅按照20m的间距进行了相应的弯沉值检测，并根据接缝处的弯沉值差异，推算出接缝处的传荷能力系数。

表3－1 现状路面传荷能力统计表(左幅)

表3－2 现状路面传荷能力统计表(右幅)

由上述统计可知，本路段左幅的接缝传荷能力总体较差，传荷能力分布不均;右幅的接缝传荷能力传荷能力总体情况好，传荷能力分布较为均匀。从表中还能看出左幅路段的接缝传荷能力明显差于右幅。

3.2 路面取芯及数据分析

全路段左、右两幅共布置了32处路面取芯钻孔，经对芯样的实验检测，得出相应位置的水泥混凝土板的厚度及抗弯拉强度。

由实验结果可知，取芯面板中93%以上能满足中等交通荷载等级要求，仅有1处不能满足中等交通荷载等级要求，因此本路段水泥混凝土面板强度基本满足行车荷载要求。

3.3 路面探坑及数据分析

全路段共布置了11处探坑，探坑挖至土基以下80cm，经对探坑时相应路面状况的分析及探坑土基样品的实验，得出相应位置的病害发展状况及土基的含水量、颗粒组成，再进一步判断土基的强度。

在全部12处探坑中，有4处明显排水不畅，土基、垫层中存在自由水，甚至在基层、面层中也还存有自由水，排水不畅是造成这几处路面病害的主要原因;有5处水稳层松散，水稳层强度安全储备不足也是造成路面病害的原因之一。

4 路面病害原因分析

水泥混凝土路面的使用性能在行车和自然因素的不断作用下逐渐变坏，以至出现各种类型的损坏现象，大体分为接缝破坏和混凝土面板损坏两个方面。

4.1 接缝破坏

本路段接缝破坏的主要形式是错台和边角剥落。

(1)错台产生的原因。①本段道路内横向接缝大部分为完全分离的“真缝”，路面水很容易就通过接缝处渗入使基础软化;从探坑结果看，本段道路内很多路段路基排水不畅，因此路面水的渗入使基础软化或者路基排水不畅导致土基强度下降产生的不均匀沉降是错台产生的最重要原因之一。②本路段左右两幅在各方面条件差不多相当的情况下，左幅病害明显多于右幅，由此可推断出左、右幅交通量分布的不均匀性，因此交通量分布不均，是左右两幅产生纵向错台的原因之一。③探坑数据中，有部分路段排水通畅，土基含水量不高，面层和基层强度也能满足要求，但仍出现较严重病害，该部分路段应该是由填土碾压不够密实产生的病害，因此路基填方土质不均匀、碾压不够密实是产生错台的原因之一。(2)边角剥落产生的原因。本路段地处山区，暴雨时雨水往往携带大量泥沙，因此胀缝被泥沙、碎石阻塞是产生边角剥落的主要原因。由于边角剥落近期才出现，因此缩缝处填缝料质量不足以及施工时切缝时间过早或采用压缝不是本路段边角剥落产生的原因。

4.2 混凝土板本身的破坏

本路段最为普遍的病害形式为横缝及破碎板，混凝土本身的破坏原因主要有以下几点:(1)本道路已通车10年，虽然只有原路面设计年限20年的一半时间，但由于近年来交通量的急剧增长，货运交通所占比例的不断增长，特别是超载现象的普遍存在，使得路面所承受的累计荷载已提前接近临界状态，因此行车荷载的渠化作用是横缝和破碎板产生的重要原因之一。(2)本路段范围内错台现象的普遍存在说明本路段地基的不均匀沉降较为明显，而由前面的分析可知，本路段不均匀沉降产生的主要原因为地表水渗入使基础软化、土基排水不畅强度下降和路基填土碾压不够密实，因此地表水渗入使基础软化、土基排水不畅强度下降和路基填土碾压不够密实使地基产生过度塑性变形导致板底脱空失去支撑，是横缝和破碎板产生的最主要原因之一。

5 路面结构处理方案

根据上述分析，本次路面病害处理采用将既有水泥混凝土板打碎压实后加铺新的水泥混凝土板。

5.1 路面结构计算

根据路面结构处理方案新建路面结构计算将打裂的水泥混凝土板视为级配碎石基层计算，回弹模量取300MPa。根据交通量调查，现状同南路交通量换算为标准轴载为4900/d，设计基准期为20年，计算得加铺的路面结构厚度为24cm。

5.2 路面结构处理方案

路面结构加铺前将既有混凝土板打碎、压稳，并加入适当的砂夹碎石(6∶4)填隙、找平、压实，针对不同的状况采用以下几种路面结构处理方案:(1)一般路段:直接在打裂后的混凝土板顶面加铺6%水泥稳定碎石找平后铺筑新的水泥混凝土面板。(2)路基排水不畅路段:挖除既有水泥混凝土路面结构以及已泡水软化土基，设置横向排水盲沟，回填挖除土基并压实后重新铺设路面结构层。(3)起终点与既有道路衔接段:当起终点与既有水泥混凝土路面衔接，填高小于39cm时，挖除既有水泥砼面板，用6%水泥稳定碎石找平后重新铺设水泥混凝土面板，当6%水泥稳定碎石找平层小于15cm时，水泥稳定碎石无法压实，采用C15砼代替水稳找平。

6 结论

本项目现已建成通车3年，目前经过处理的路段状况良好，说明本次对旧水泥混凝土路面病害调查到位，原因分析准确，处理措施得当，总体设计合理，但在后期施工过程中也暴露出一些问题，主要有以下几个方面:(1)对本地区施工工艺水平调查不足，由于本地区无碎石机，后期施工改为打裂压稳，村庄路段则采用风镐按照60cm左右间距钻孔，后用大型压路机碾压，将整块水泥混凝土板压碎为长宽小于60cm的小块。(2)对本地区的实验检测手段调查不够全面，后期取消既有路面打碎后回弹模量的测定，改为板底脱空检测，对板底有脱空路段，采用风镐打碎后压实。(3)对现状排水系统处理不够全面，后期增加了一些排水处理措施。本文对旧水泥混凝土路面病害的产生原因做了分析，提出了针对性的处理措施，总结了设计过程中的不足，希望为今后旧水泥混凝路面病害处理提供参考。

［1］JTG D40－2011公路水泥混凝土路面设计规范［S］.人民交通版社，2011.

［2］JTC H20－2007公路技术状况评定标准［S］.人民交通版社，2007.

［3］DBJ/T 15－72－2010应用冲击压实技术处理旧水泥混凝土路面施工规程［S］.中国建筑工业出版社，2010.

［4］李昌铸，卢铁瑞，刘月莲，水泥混凝土路面再生利用关键技术［M］.人民交通版社，2010.