旧路路面结构改造的研究

2017-09-15邓广辉梁茂平

城市道桥与防洪 2017年8期

关键词：加铺交通量城市道路

邓广辉，梁茂平

（广东省建筑设计研究院，广东广州510010）

旧路路面结构改造的研究

邓广辉，梁茂平

（广东省建筑设计研究院，广东广州510010）

伴随我国城市的扩张及快速发展，道路交通流量的增加，城市道路运营临近或者超过路面设计基准期，城乡公路的市政化改造，现阶段我国老旧道路路面改造问题突出。为有效地解决旧路路面结构改造问题，结合现状路面结构、路面病害调查、交通流量、道路周边边界控制条件等控制因素，分别针对现状水泥混凝土路面改造加铺沥青混凝土，现状沥青混凝土路面改造加铺沥青混凝土进行研究，提出了不同适用条件下的路面结构加铺方案。

旧路路面结构改造、应力吸收层、沥青混凝土加铺层

0 引言

国家统计局数据显示，中国城镇化率2016年已达到56%，并且逐年稳步上升，进入城镇化的后半程。经过将近四十五余年的高速发展，中国的城市结构、社会结构、经济结构、文化形态都发生了根本性变化。城市的快速发展，带动了城市交通需求的高速增长，大规模的城市路网建设。至今我国主要城市路网已基本完成，主要城市道路、城乡公路营运期均超过20 a，期间大城市机动车拥有量以高于10%的速度增加，交通需求大幅增加。我国城市道路负荷日益加重，城市道路路面结构使用超过设计年限，基本养护维护成本增加，效果降低，各种路面病害频发，进一步加剧道路拥挤、交通堵塞、行车混乱、影响行车安全及舒适性。近年来针对城乡公路市政化改造、老旧城市道路改造、旧路大中修，尤其是旧路路面改造工程如雨后春笋般出现。为此，针对现状城乡公路及老旧城市道路路面结构改造进行研究，提出具有针对性、建议性、指导性的路面结构改造方案。

1 影响旧路改造路面结构选取的主要因素

考虑到城乡公路、老旧城市道路营运期一般大于15 a，特殊路基在长期车辆动载作用下趋于稳定，因此可认为老旧道路路基状况基本满足承载力及抗变形要求，如若情况特殊，应首先针对路基进行处理，再进行路面结构改造。当路基满足道路使用性能要求，影响旧路改造路面结构选取的主要因素主要为以下几个因素：（1）现状路面结构形式（常用结构为水泥混凝土路面或沥青混凝土路面）；（2）现状道路病害情况及检测成果（弯沉、脱空、外观病害、钻芯取样、PCI等）；（3）是否改造现有道路下埋管线、其种类及埋深；（4）现状道路标高及周围建筑地坪标高等。其次考虑到城镇居民对道路低噪音、高舒适性等要求，加铺路面一般选择沥青路面。

2 现状水泥混凝土路面改造

上世纪80年代到90年代末期是我国道路建设采用水泥混凝土路面的高峰期，路面结构一般采用20～30 cm半刚性基层加20～30 cm水泥混凝土。该路面结构经过长时间服役，一般易发展以下病害：接缝料损坏、交叉裂缝或破碎板、修补路面板、坑洞、线裂、板角断裂、板角剥落、错台、板块凸起、脱空，以及基层强度不足等。

水泥混凝土路面结构改造方案的选取需着重考虑弯沉、脱空检测并结合路面病害调查结果进行研究，选择易于实施、经济合理的方案。

首先根据路面弯沉检测判断原有路面强度是否满足加铺要求、探地雷达检测路面板块脱空情况，结合工程经验，当路段代表弯沉值≥45（0.01 mm），或现状弯沉值大于 20（0.01 mm）且弯沉差≥6（0.01 mm）的脱空板块≥45%，并伴随有大面积破碎板或裂缝发展较为严重的路段可考虑采用多锤头碎石化技术对现状水泥混凝土路面进行碎石化后作为路面底基层（见图1），采用半刚性基层进行调平过度后加铺沥青混凝土面层。

图1 多锤头碎石化设备施工实景

当现状路面强度满足加铺层使用要求时，对现状水泥混凝土进行病害处置后，应根据现状道路标高及周围建筑地坪标高等边界条件进行精细化的加铺道路竖向设计，原则上应尽量降低加铺厚度，同时控制铣刨深度，结合加铺厚度，加铺路面结构一般可分为以下几种类别（见表1）。

结合近年来白加黑加铺路面使用情况，沥青加铺层反射裂缝扩展问题较为突出。沥青加铺层产生反射裂缝的主要成因为：交通荷载及温度循环作用下引起路面材料和结构疲劳损伤逐渐发展，（1）偏荷载引起的剪切型反射裂缝；（2）降温引起的张开型反射裂缝；（3）板翘曲引起的张开型反射裂缝（见图2）。

图2 沥青加铺层反射裂缝扩展形式示意图

为有效控制反射裂缝的扩展，应力吸收层或刚柔过渡层的设置尤为重要，当前较为流行的控制反射裂缝的应力吸收层主要有半刚性基层、柔性基层、聚酯玻纤布或土工格栅、沥青碎石、防裂钢筋网结合橡胶沥青同步碎石封层等（见表2）。不同的应力吸收层选择，应该基于充分的旧路病害检测调查，结合交通量，病害控制，标高控制，排水通畅，投资适宜的原则进行选择。

3 现状沥青混凝土路面改造

首先，半刚性基层沥青混凝土路面的养护决策，在很大程度上，取决于对沥青混凝土路面使用性能的合理评价。对于沥青混凝土路面使用性能，主要从路面强度、破损状况、行驶质量、抗滑性能，以及车辙状况等方面进行评价。

沥青路面结构强度判断：根据《城镇道路养护技术规范》（CJJ 36-2006）关于沥青混凝土路面结构强度评价，对于半刚性基层，在很轻、轻、中、重、特重交通量下，沥青路面路表回弹弯沉值界限值分别为77、56、42、31、21（0.01 mm）。

表3为路面强度评价分类表。

表1 白加黑常用路面结构一览表

长时间服役下沥青混凝土路面易发生以下病害：（1）裂缝类病害：a.横向裂缝，b.纵向裂缝；（2）龟裂；（3）松散类病害：a.麻面，b.坑槽；（4）变形类病害：a.车辙，b.沉陷；（5）桥头跳车等。

表2 应力吸收层与加铺结构组合一览表

表3 路面强度评价分类表

加铺方案的确定需结合沥青路面强度、路面病害的情况、路段的实施条件，分段进行评价，再根据现状道路标高及周围建筑地坪标高等控制加铺道路竖向设计，原则上应尽量降低加铺厚度，控制铣刨深度，分路段进行加铺方案设计。当路段代表路面回弹弯沉值大于对应交通量下半刚性基层沥青路面路表回弹弯沉值界限值，并且路段伴随有大面积龟裂、重度沉陷时，建议该路段挖除原有路面及基层，最后按照新建路面结构要求新建路面及基层。当旧路面使用年限较长，沥青上面层污染及老化较为严重，为保证新旧沥青之间的粘结性，需对旧沥青表面层进行刨除，推荐刨除现状路面面层厚度不小于4 cm，进行病害处理后，再根据道路竖向设计标高进行加铺沥青混凝土罩面。

因此，结合交通量分级，不同交通量下路面结构加铺方案应有所区分，一般推荐按照5种类别进行区分（见表4）：（1）特重交通量；（2）重交通量；（3）中等交通量；（4）轻交通量；（5）很轻交通量。

表4 不同交通量下推荐路面加铺方案一览表

最后，根据工程实际经验，结合路段代表弯沉值，不同的加铺厚度，以重交通量下沥青路面结构加铺方案为例：一条道路不同路段加铺方案如图3所示（H为加铺厚度，cm；D为路段代表路面回弹弯沉值，0.01 mm）。

4 结语

伴随着城市的发展，城市道路交通量显著增加，根据我国城市道路的建设及运营情况，现阶段城乡公路市政化改造及老旧城市道路路面改造问题突出。结合城市道路路面结构改造的影响因素，城市道路路面结构改造一般分为两个方向：（1）白加黑路面结构改造。根据旧水泥混凝土路面强度评价，指导路面改造方向，着重控制反射裂缝的扩展，结合交通量，病害控制，标高控制，排水通畅，投资适宜的原则进行应力吸收层材料的选择。（2）黑加黑路面结构改造。应着重结合交通量、路面破损状况、强度、行驶质量、抗滑性能，以及车辙状况等分类选用经济技术合理的沥青混凝土路面加铺结构。