广西210省道公路旧路病害处理方案及修复技术研究

叶华廷

(广西壮族自治区德保公路管理局，广西 百色 533000)

0 引言

我国的沥青路面养护工作按照《公路沥青路面养护技术规范》，对沥青路面进行日常维护、小修保养、维修、大修、改造和特殊保护工作。沥青路面养护分类体现了“重修轻防”的管理特点，难以满足现代公路养护维修的要求。在沥青路面修补技术领域，我国已经进行了大量的实践和研究，一直专注于对旧沥青路面抗裂技术处理[1]。近年来，随着公路管理重点从施工向维修转移，提出了“预防为主、防治结合”的《公路养护技术规范》，结合养护与防控方针，在道路养护中，各省市开始重视预防性养护的应用研究和实践[2]。

1 研究内容及技术路线

公路维修方案决策是一个非常复杂的系统工程问题。需要从三个方面进行决策：(1)确定和优选方案评估；(2)路面状况维护候选方案的确定；(3)优选方案。详细的决策过程如图1所示[3]。

图1 公路维修方案决策流程图

基于道路使用条件和维修方案进行分析，针对广西高速公路210线祥周至龙邦路段修复工程，根据案例调查和路基路面的性能及病害状况，制定适当的维修方案。

1.1 公路使用状况评估

(1)制定修复计划的关键是在路面上对旧路的病害部位进行较精准的判断。由于旧路历经荷载，在不同的部位，其病害起源也有所不同，因此，需要归纳总结沥青路面病害类型并针对病害起源进行原因分析，以指导沥青路面使用状况的评价。

(2)在分析交通量的基础上，评估沥青路面的使用情况，总结对沥青路面使用情况的评价与分析的基本理论。

(3)编制软土路基病害整治技术及决策程序。

1.2 公路修复理论

(1)根据当前实际交通量和交通量预测比较的可行性研究报告，对交通增长进行分析，结合车辆的运行阶段组成(客运和货运的比例)、断面交通量和轴载的变化，评价实际交通量和交通量的预测偏差对道路质量的影响[4]。

(2)结合路面性能测试，对整个路面技术状况进行信息评估和分析，根据交通量数据，评价沥青路面的整体状况。同时根据整体评估结果，结合原设计和施工/维护数据，以及各类病害类型的统计分类，确定道路所面临的病害类型。

(3)根据对典型路段的路基路面综合评价结果，特别是对典型路基路面的剖面进行病害分析，归纳总体思路，确定公路路面的修复原则和指导方针，提出一般方案的路面修复或大修方案(2～3个)。

2 普通沥青路的病害成因分析

本文的主要内容是以地基沉降的影响作为主要分析对象，根据道路状况和路面情况进行路基病害与成因的技术评估。另如路肩、排水系统、边坡的日常维护等，应及时进行，不在本文讨论范围内。

沥青路面损伤分为两大类：结构损伤和功能损伤。结构损伤是由于路面层的承载能力下降，导致整体路面结构或部分损坏，通常反映为各种形式的裂缝(蛛网裂缝，水平裂缝，垂直裂缝，沉降等)；功能损伤是从用户的角度来看，因为道路的用户服务能力降低，使道路不再具有良好的预期功能，往往体现在路面粗糙、车辙加深等。

3 沥青路面使用状况调查及评价

3.1 沥青路面使用质量评价

为了掌握路面性能的变化，必须定期对路面性能进行调查和评价，并及时采取相应的养护和改造措施。对沥青路面性能的调查与评价指标包括路面破损、行驶质量、防滑性、车辙和结构强度等。

路面性能是路面破损、行驶质量、防滑性、车辙和结构强度的综合反映。沥青路面的损伤特征分为损伤类型、严重程度和损伤范围。沥青路面的损伤类型包括路面或路基出现纵向和横向裂缝、块、坑、松动、沉降等，通常采用路面破损率(DR)和路面破损状况指数(PCI)来评价沥青路面的性能。通过对路面破损程度进行计算，计算路面破损率(DR)和路面破损状况指数(PCI)；同时根据受损区域和调查区域，计算路面平整度，它是衡量沥青路面质量的一个重要指标，路面平整度直接影响道路行车的安全性，并由侧向力的摩擦系数来评定。车辙是一个独立的研究评价指标，常采用路面车辙深度指数(RDI)作为评价指标；采用抽样评价指标独立核算和评价路面结构强度。根据上述五个方面的评价结果，通过加权重量累积PQI获得路面的综合性能评估结果(见表1)。

表1 沥青路面使用质量评价表

PQI=w1PCI+w2RQI+w3RDI+w4SRI+w5PSSI

(1)

式中：RQI——路面性能指标；

wi——路面指标权重系数[5]。

路面破损状况指数(PCI)按式2和式3计算。

PCI=100a0DRa1

(2)

(3)

式中：DR——道路路面损坏率百分比(%)；

Ai——第i级路面的损伤面积(m2)；

A——调查路面面积(m2)；

wi——第i级路面损伤权重；

a0——系数，沥青路面采用15.00；

a1——系数，沥青混凝土路面采用0.412；

i——第i个路面损坏类型，根据损伤程度判断，重型损伤、中型损伤、轻型损伤。

道路破损可分为优、良、中、次、差五个等级。评价标准如表2所示。

表2 沥青路面的路面破损状况指数等级表

3.2 沥青路面行驶质量评定

影响沥青路面运行质量的主要因素是沥青路面过车后的震动程度，它直接影响在沥青路面上驾车的行驶速度、安全性和舒适性。

路面平整度检测指数通常采用世界银行发布的路面平整度指数(IRI)，该指数具有其良好的稳定性和数据转化特性，已在全世界得到广泛的应用。通过IRI计算的路面平整度，指数RQI和IRI之间通常是基于公式4转换，评价标准如表3所示。

(4)

式中：IRI——道路粗糙度指数(m/km)；

a0——校准系数，此处取值为0.018 5；

a1——校准系数，此处取值为0.58。

表3 路面行驶质量等级评定标准表

4 路面修复技术及决策方法

4.1 路面修复技术及决策方法

根据道路养护前的路况调查和评价，经过一系列可行的改造方案，从技术经济分析的角度提出了几种可行的修(恢)复方案，然后推选出第一可行方案(即推荐方案)。目前常用的修(恢)复方案主要存在三种，分别是翻修方案、加铺方案和旧料再生方案，其处理方式、适用范围、优缺点见表4。

表4 沥青路面修(恢)复方案及适用范围一览表

4.2 公路修复方案设计

根据公路修复技术及决策方法理论，结合对广西省道210线祥周至龙邦公路使用状况评价结果，参考国内类似工程的经验及教训，广西省道210线祥周至龙邦公路K96+000～K110+700段大修工程方案应符合技术要求(交通和路面性能)，符合当地条件，满足合理选材、节省投资、改善路面结构承载能力、交通畅通需要及兼顾所有车道的需求以及工程造价合理。针对本项目重载交通、矿料运输车长期不断滴洒矿料的特点，采用AM-25沥青碎石下面层及AC-13沥青混凝土上面层的配合比设计，选定较粗型级配。在合理的胶浆比及油膜厚度情况下，采用较好的材料粒径及更优的级配取代高油量来达到骨架嵌挤密室，抵抗重载交通，防止发生车辙病害等，在配合比设计时进行了特殊考虑。

制定合理的旧路病害处理方案，是保证路面大修质量和投资控制的关键。针对原旧路面出现的网裂、龟裂、叽浆、大坑槽、深车辙等不同病害的情况，在不改变大粒径碎石的前提下通过改变其施工工艺，采用填隙碎石材料掺配拌合闷料后进行机械摊铺施工工艺(即：碎石材料掺配、拌合→闷料→运输→机械摊铺→机械碾压→人工撒布机制砂嵌面)，路面施工质量稳定有保障，施工进度快，机械化程度高，成本投入相对较低，经过对填隙碎石层的固体体积率及弯沉值指标的检测数据技术参数分析，基本实现了结构层能消解旧路面病害的反射应力，增强底基层整体刚性、水稳定性及抵抗重交通荷载的作用，达到设计意图和科研目的。采用弯沉检测数量作为参考依据，制定四种方案：

(1)对旧路沉陷翻浆严重的弯沉检测偏大或不合格的路段，采用挖除旧路面50 cm，换填30 cm嵌缝碎石碾压，用最大粒径60 mm级配碎石20 cm厚填筑至原旧路标高，分层碾压回填至旧路顶面的处理方法，借助重车通行碾压，确保换填路段的稳定。

(2)对原旧路进行全线的弯沉检测，对个别弯沉值偏大的路段和旧路面出现的叽浆或松动的板块，采用挖掘机破碎后，有级配碎石作为嵌缝料填筑6 cm，通过碾压碎石化及嵌缝料的颗粒级配重组碾压挤密，待开放交通一段时间后再进行弯沉测量符合要求后，再进行填隙碎石垫层的施工。

(3)对于旧路出现大面积坑槽、深车辙的路段，以及路拱横坡已遭完全破坏，但弯沉检测仍合格的路段，采用厚度10～15 cm(最大粒径60 mm)级配碎石进行调平，并恢复旧路路拱横坡。

(4)对原旧路路面基层及底部因长期泡水饱和，且路肩填土为黏性土，两侧路肩堆积淤泥，无法排除路面基层渗水等情况，除挖除换填或路面破碎化外，增设路肩盲沟，开挖60 cm×80 cm的盲沟至路肩外，用回填粗粒碎石，确保旧路基层及底部排水畅通。

5 结语

本文以广西省道210线祥周至龙邦公路工程为例，结合现有道路车流量数据和路基检测(检查)条件判断该路段属于特重交通，交通流量分布具有时间集中特征，交通量预测结果显示，道路日均交通量正在逐步增加。到目前为止，沉降预测结果表明，软基沉降段大部分趋于稳定，沥青路面沉降基本可以满足要求；全面评估综合评价指标PCI和RQI，祥周至龙邦公路符合养护标准要求和道路工程验收标准(已完成)。根据目前情况评估结果和旧路面沥青路面结构数据预测，结合交通流量的现状，通过适用性分析比较，设计上述四种修复改造方案。实践证明，通过以上四种处治技术方案，解决了路面病害导致的质量隐患问题。

通过整个施工过程及完工后的检测成果、数据科学分析，本项目总体质量好，基本实现项目特殊的设计意图，达到科研试验目的，为交通流量大、重载车辆多的路面大修工程提供经验借鉴。