市政道路旧路修复改造研究

卜　天　杨名超

(中国市政工程中南设计研究总院有限公司　武汉　430000)

市政道路旧路修复改造研究

卜天杨名超

(中国市政工程中南设计研究总院有限公司武汉430000)

摘要：以实际市政道路为背景，通过调查检测旧路面现状，分析道路病害成因，对路面破损程度进行分段评价.针对道路不同的破损程度，分别计算各路段的弯沉代表值和当量回弹模量，并采用弹性层状体系理论进行结构计算，拟定几种可行的结构组合及设计层，根据各方案计算结果，进行技术经济比较，确定旧路修复改造方案.

关键词：路面状况指数；弯沉值；当量回弹模量；弹性层状体系理论

卜天(1988- )：男，工程师，主要研究领域为道路工程设计

0引言

随着城镇化步伐不断加快，城市人口不断增加，区域面积不断扩大，很多城市的发展规模已远远超出先期规划范围，一些原本位于城市周边的公路面临着定位和功能的改变.随着公路上交通量及汽车载重量的剧增，路面损坏日渐加重，使得新建路面远未达到其设计使用寿命而出现不同程度损坏，大量道路面临着修复改造工作，如何充分利用现有道路路面结构，合理制定修复改造方案，提高道路质量和交通通行能力，成为城市基础设施建设亟需解决的问题[1].

高新西路位于湖北省鄂州市葛店经济技术开发区，原是鄂州市通往武汉的一条公路.随着鄂州市及武汉市的不断发展，高新西路于2007年改造完成，将原有公路(关葛公路)拓宽改造，增设两侧侧分带、非机动车道和人行道后建成为高新西路市政道路.随着鄂州市葛店经济开发区建设进程不断的发展，高新西路交通量不断增加，道路长期处于超负荷状态，部分路段已出现大面积路面破损，给过往车辆及行人带来极大的不便，严重影响行车安全和舒适性.随着城际铁路葛店南站的建成通车，高新西路将成为主要的交通疏散通道，高新西路的修复改造势在必行.

1道路病害调查

1.1破损现状及裂缝分布

根据现场调查发现高新西路南侧道路病害主要为裂缝类，见图1a)～d).其类型有：

1) 横向裂缝在全线范围内均有分布，分布呈一定的规律，分布间距约为5～10m，近垂直于道路中线，同时伴有少量支缝.

2) 纵向裂缝道路全线分布有三道纵向裂缝，位置相对一致，基本位于车辆轮迹处.

3) 局部龟裂在道路局部范围内存在，龟裂面积较小.

4) 块状(网状)裂缝在道路局部范围内存在，主要位于道路纵缝、横缝交叉处.

高新西路北侧道路破损较为严重，其病害形式除了裂缝类，还包括：路表面的局部凹陷、路面坑槽，见图1e)～g).全路段水损害及翻浆现象较严重，北侧道路的纵横向裂缝都伴有翻浆现象，其裂缝分布规律与南侧道路裂缝分布规律基本一致.

1.2路面检测

《高新西路检测报告》主要从路面状况指数PCI、路面弯沉值、上基层水稳强度3个方面对道路进行检测、评价.

图1　道路病害实图

1) 路面状况指数(pavementconditionindex，PCI)路面状况指数PCI指路面结构保持完好的程度.是路面破损状况物理性能最直接的表现和反映.在现行《公路养护技术规范》中用路面状况指数PCI来表示，其计算公式为：PCI=100-15DR0.412为路面综合破损率.其中:DR为路面综合破损率.根据路面破损情况，可将路面质量分为优、良、中、次、差五个等级，对应的养护措施见表 1.

表1　路面破损状况等级评定标准

根据旧路的破损形态、弯沉值、破损原因将高新西路划分为若干段，分别统计各段路面综合破损率，计算道路南北侧路面状况指数PCI，见表 2.

2) 路面弯沉值路面结构承载能力会在使用过程中逐渐下降.反映在弯沉值变化上，则表现为路段的代表弯沉值随时间(轴载作用次数)的增加而逐渐增长.路面损坏的的临界状态所对应的弯沉值即为容许弯沉值.因此，可根据检测代表弯沉值、临界容许弯沉值来判断现有路面结构承载力.

根据计算，一般道路对应临界弯沉值为60(0.01mm).对高新西路各路段的路面进行弯沉检测，剔除较为离散的弯沉值，按下式计算各路段弯沉代表值，结果见表 3.

表2　现状道路路面状况指数PCI

表3　道路弯沉值检测结果

3) 基层强度基层强度可在一定程度反应路面的整体刚度.基层的强度随水泥剂量的增大而相应提高，但脆性也相应增大，易出现收缩开裂，因此水泥的剂量宜控制在3%～6%之间.根据现场检测，高新西路基层强度检测结果见表4.

表4　基层强度检测结果

2结构计算

根据旧路面的综合评价、道路等级、交通量，考虑与周围环境相协调，结合纵、横断面调坡设计等因素，选用直接加铺或开挖旧路至某一结构层位，采取加铺一层或多层沥青补强层，或加铺半刚性基层等结构层设计方案.由检测报告知，道路南幅路况等级为中及以上，按规范要求，应采用中修罩面措施；道路北幅路况等级为次及以上，应采取大修补强措施以提高其承载力.

随着道路使用年限的增长，道路实际弯沉值呈逐年上升趋势，最终达到容许弯沉值(一般为0.6mm)而濒临破坏.按设计年限15a考虑，目前高新西路已使用7a，路面维修后的设计弯沉值标准宜适当降低，保证道路能够继续使用5～8a即可. 文章取路表回弹弯沉为30(0.01mm)，并以此路标回弹弯沉为设计指标，根据各路段实测弯沉代表值，计算各路段当量回弹模量，采用弹性层状理论设计程序计算各加铺层的厚度[3-4].

各路段的当量回弹模量应根据各路段的实测弯沉代表值按下式计算：

式中：Et为旧路面当量回弹模型,MPa；p为标准轴载下的轮胎接地压强，MPa；δ为当量圆半径，cm；l0为旧路面计算弯沉代表值，0.01 mm；m1,m2为参数，本次计算p=0.7 MPa，δ=10.65 cm，m1=1.1，m2=1.0.

分别计算不同弯沉代表值时旧路面当量回弹模量，根据不同路面弯沉值采用弹性层状理论设计程序HPDS2011计算加铺厚度，计算结果见表5.

表5　各路段路面当量回弹模量与加铺厚度计算结果

3路面修复改造方案

3.1路面破损成因分析

1) 横向裂缝横向裂缝近垂直于道路中线，因此其出现与荷载作用无关，通过调查研究，横向裂缝分布呈一定的规律性，推测其产生因素可能为：(1) 沥青面层的低温收缩；(2) 原道路半刚性基层(水泥稳定碎石)收缩裂缝反射至沥青路面[5].

2) 纵向裂缝纵向裂缝主要出现在车道分界线附近，且分布位置相对一致，究其原因主要有：(1) 混合料摊铺时纵向施工搭接质量不好；(2) 高新西路是在原葛华公路两侧各拓宽一个车道而建成，基层分幅摊铺搭接处压实不足而形成薄弱部位，且在车辆轮迹的反复作用下造成开裂，从而反射到沥青路面.

3) 块状裂缝伴有翻浆道路北侧出现大量块状裂缝并伴有翻浆，同时坑槽较多，主要原因为初期裂缝产生后，未及时采取养护修补措施，造成雨水渗入，对基层和路基造成破坏，使路面的承载能力下降.

4) 道路北侧破损严重道路北幅路面比南侧破损较为严重，主要原因在于道路北侧开发较快，交通流量大，同时重载车、超载车通行较多，对道路造成的损伤较大.

3.2路面修复改造措施

1) 基层检测报告中基层强度分布在4.5～18.4MPa之间，上基层强度平均值11.28MPa，下基层强度平均值7.24MPa，大部分检测数值处于比较合理的区间，因此基层质量基本满足本次修复改造要求，对局部翻浆唧泥破损严重路段，挖除全部结构层，重新铺设.

2) 面层通过理论计算分析可知，对于路面整体强度基本符合要求(弯沉值为0.35mm以下)，轻度裂缝时，采用直接加铺罩面，恢复表面的使用功能.当路面代表弯沉值大于0.4mm时，加铺厚度为4+6+8三层沥青面层，相关资料显示，加铺层厚度宜为8～12cm，加铺厚度过大易产生车辙.当然从经济的角度而言，一味地加厚面层并不经济，因此加铺厚度大于12cm时，或对中度、重度裂缝可视具体情况铣刨面层，并清除干净，设粘层沥青后加铺沥青面层.因此，对于高新西路根据不同的路况采用不同的处理措施，具体方案见表6.

表6　不同路况路面修复改造方案

4结束语

随着城镇化进程的加快，原有市政道路的修复改造项目将越来越普遍.路面破损类型多样，针对不同的破损类型，要充分利用现有道路结构，拟定经济合理修复改造方案，促进绿色环保节能道路的建设.文章通过对高新西路的修复改造研究，对市政道路病害调查流程及方法和道路检测内容作了系统介绍，采用弹性层状体系理论进行理论分析计算，针对路面破损程度的不同，并从经济角度出发，采取不同的修复改造措施，对类似市政道路旧路修复改造项目具有借鉴意义.

参 考 文 献

[1]叶章华.广东省某国道粤北段水泥混凝土路面修复设计[J].山西建筑，2008(3)：55-58.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.CJJ169-2012城镇道路路面设计规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]中华人民共和国交通部.JTGD50-2006公路沥青路面设计规范[S]. 北京：人民交通出版社，2006.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.CJJ37-2012城市道路工程设计规范[S]. 北京：人民交通出版社，2011.

[5]苏婷婷.超薄沥青路面早期损害裂缝和车辙的特点分析[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版,2014,38(1):172-176.

中图法分类号：U416.2

doi:10.3963/j.issn.2095-3844.2015.01.052

收稿日期：2014-11-23

ResearchofRepairandReconstructionAboutMunicipalRoad

BUTianYANGMingchao

(Central and Southern China Municipal Engineering

Design & Research Institute Co.Ltd,Wuhan 430000,China)

Abstract：Based on municipal road of Gao Xin Xi Lu,this paper analyzes the causes of road diseases through the investigation and tests about status of old road ,then segmented and evaluated road according to the extent of damagment. For different levels of road damagment,we calculated representative deflection and equivalent modulus of elasticity in various sections,then analysis the structure with elastic layer system theory, proposed several possible combinations and design layer . According to theoretical calculations, compared the various programs from the technical and economic aspects,then the repair and reconstruction program are determined.

Key words：pavement condition index; deflection; equivalent modulus of elasticity; elastic layer system theory