旧路加宽改造路面设计

文/郝晓强 中铁工程设计咨询集团有限公司太原设计院

随着全国各地经济的快速发展，以往的很多国道和省道已经不能满足日益增长的交通量要求，所以对很多国、省道的加宽改造就势在必行。旧路改造的过程中，路面设计需结合考虑加宽的新建路面和旧路路面的改造利用进行综合设计，所以对旧路改造路面设计的研究是很有必要性的，下面就结合安徽省芜湖市S321一级公路改造的路面设计进行一定的论述。

1、旧路现状调查情况

该省道现状为二级公路，双向四双车道+非机动车道，设计速度为80 km/h，路基宽28m，机动车道路面宽17m，为沥青砼路面。

旧路于2003年通车，根据竣工图，旧路路面结构层为4cmAC-16中粒式沥青砼+6cmAC-25粗粒式沥青砼+20cm水泥稳定碎石+30cm级配碎石。

根据现场调查，现状道路路面病害严重，主要路面病害为：有大量龟裂、纵横缝、车辙和沉陷病害，有少量麻面、坑槽和翻浆病害。尤其是左幅机动车道，较长段落均连续龟裂和裂缝类病害。根据旧路病害调查，对旧路现状路面按每公里分段进行了路面破损状况评定[1]，路面状况指数PCI值最小值54.03，最大值77.79，平均为62.08，评价等级为中和次的段落占全线的80%，旧路现状总体破坏较为严重，急需修理。

2、交通量情况

根据旧路交通观测站处连续五年的交通量资料，五年内交通量的增长率在18%左右，设计初始年平均日交通当量数为26392（辆/日）。根据交通量资料计算[2]得：

路面营运第一年双向日平均当量轴次 :4908（次/d）

设计年限内一个车道上的累计当量轴次 :1.74×107次

路面设计弯沉值 : 21.4 (0.01mm)

路面设计等级为重交通等级。

外业期间对旧路上、下行的货车交通量情况进行了调查分析，得出结论从繁昌-芜湖的货车满载车辆占70%，芜湖-繁昌占30%。

3、路面结构设计

本项目路面结构层设计分新建路面和旧路加铺设计两部分。

3.1 新建路面

本次设计对新建路面提出两种设计方案：

方案一：4cm AC-13C改性沥青砼上面层+6cm AC-16C改性沥青砼中面层+8cm AC-25C沥青砼下面层+20cm 3.5MPa水泥稳定碎石基层+20cm 2.5MPa水泥稳定碎石底基层+30cm级配碎石垫层，总厚度为88cm。

方案二：面层（同方案一）+18cm 3.5MPa水泥稳定碎石上基层+18cm 3.5MPa水泥稳定碎石下基层+18cm 2.5MPa水泥稳定碎石底基层+15cm级配碎石垫层，总厚度为87cm。

通过路面结构层计算，两种方案在考虑上、下行重车比例差异的情况下均能满足设计要求。

通过同望造价软件计算，方案一单价为335.02元/m2，方案二单价为354.22元/m2，采用方案二全线新建路面共需增加造价1120万元。同时，考虑到方案一的垫层和底基层与旧路相同，旧路加铺后新旧路面结构层基本一致，较好衔接，因此最终采用方案一。

3.2 路面加铺

设计期间对旧路路面进行了弯沉检测和钻孔取芯。根据路面弯沉检测数据按每公里分段计算得现状路面计算弯沉值最大为128（0.01mm），平均为90（0.01mm）左右；计算得旧路各段的回弹模量Et最小值为128.1MPa，最小值为372.8MPa，平均为203.2MPa。

根据病害处进行的钻孔取芯情况，旧路路面病害处底部的水泥稳定碎石基层和级配碎石底基层大多均已破坏，无法利用，需挖除病害处路面结构层并进行补强处理。

根据旧路检测和计算结果，对旧路加铺提出了如下三种方案（加铺的各层厚度及参数与新建路面方案一各层相同）：

方案一：挖除旧路全部的面层和基层，将旧路级配碎石底基层进行重型压实后作为垫层，整体加铺底基层、基层和面层。

方案二：挖除旧路全部面层，对病害处继续向下处理（挖除病害处旧路的基层和底基层，重新回填压实）后，整体加铺底基层、基层和面层。

方案三：对旧路病害处进行处理（挖除旧路病害处面层、基层和底基层，重新回填压实）后，整体加铺基层和面层。

对三种方案每平米的单价进行了计算，单价中考虑了旧路材料的再生利用。三个方案单价如下表：

?

从造价上比较，方案二造价太高，直接排除；当旧路路面病害比例大于15%时，方案三的造价就超过了方案一，对全线旧路病害进行了统计，旧路病害比例超过15%的段落占到了65%。

同时，考虑到旧路经过方案一处理过后，20cm 2.5MPa水泥稳定碎石底基层是整体重新加铺的，路面结构层的整体性要比方案三好很多，因此全线旧路均采用方案一进行处理。

4、旧路材料再生利用

本次旧路改造中，所有挖出的旧路路面结构层材料均考虑再生利用[3]，旧路沥青面层挖出后掺入乳化沥青进行厂拌热再生后用于新铺路面的下面层（8cm AC-25C沥青砼）；旧路路面结构层中的水泥稳定碎石和级配碎石层挖出后进行筛分，然后掺入相应的骨料和水泥进行厂拌冷再生后用于新铺路面的底基层（20cm 2.5MPa水泥稳定碎石）。

结语：

对旧路改造路面结构设计过程中，应结合现状路面现状情况、交通量资料和检测资料等，提出合理的设计方案，对方案进行经济比选，从而选定最优方案。本文对整个设计过程进行了详细论述，可以为以后旧路加宽改造的路面设计工作提供参考。

[1] 《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）

[2] 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）

[3] 《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）