谈沥青路面改造设计
2019-08-08王红梅
王 红 梅
(太原晋万通公路勘察设计有限公司,山西 太原 030032)
1 工程概况
本案例路面改造工程分为两段，第一段为国道241线K64+071～K75+104段，长11.033 km；第二段为国道241线K99+043～K125+964段，长26.921 km，合计总长37.954 km；路线维持原路走向，其中K64+071～K75+104段起点为杀虎口镇，终点为东风桥桥头；K99+043～K125+964段起点为民福南路，终点为国道241线(董元线)与虎山线平交处。
2 旧路现状及技术状况分析
本案例沙虎口至山阴段因修建年代比较久远，路面结构标准低，再加上近年来大吨位车辆较多，致使路面破坏相当严重。原路为沥青路面，大部分路段基层强度不足、路面超龄服役、沥青路面老化程度严重，重交通运输量大、超载、超限车多，致使沥青路面大面积出现坑槽、龟裂、网裂、壅包、车辙、沉陷、松散、推移、平整度差等病害，严重影响行车安全，且公路运输能力明显下降，对发挥公路的运输水平造成一定的影响，严重影响着行车速度及通行能力，故急需改造这些路段。
路面破损状况：路面破损状况指标(PCI)为评定指标；路面强度的调查指标：路面弯沉值，采用自动弯沉仪测量回弹弯沉值，路面结构强度指数(PSSI)为评定指标；路面平整度：路面行驶质量指数(RQI)为评定指标。
2.1 现状道路路面破损调查
本项目路面病害主要表现为：麻面、修补、松散的现象比较严重；路面纵向裂缝、横向裂缝、不规则裂缝相当多，许多裂缝经过灌缝处理，但效果不明显，仍然有开裂现象；原修补位置重新破损也比较严重，有的地方补中补还产生新的破损。
经现场踏勘发现项目路段的病害全线均有分布，各类病害所占比例如图1所示。
从图1中检测数据可以知道项目路段目前的主要病害为纵向裂缝、横向裂缝、龟裂、坑槽、网裂、壅包、沉陷、松散、推移，平整度极差，均需进行改造。
2.2 钻芯取样
我们选取了典型病害代表位置进行了钻芯取样，对沥青结构层厚度、沥青层结构的完整性、基层结构厚度、基层结构状况、结构层间粘结状况等情况进行了分析，如表1所示。
表1 路面综合评价表
3 处治方案
经过现场调查及分析，我们认为沥青路面的破坏主要是由于在超重汽车荷载作用下，半刚性基层与沥青面层之间层间结合差的原因所致。从破坏路段实测路面回弹弯沉值可以看出，所有代表弯沉值均大于原设计容许弯沉值，路面破坏基本为路面面层结构破坏，基层结构部分破碎，强度大部分满足其功能要求。因此，路面网裂、龟裂、块裂、纵缝等病害主要是由于基层与面层之间的层间结合不好而引起的，破坏现象由上至下。随着重型交通流量的不断作用，路面的损坏程度也不断扩大，有进一步严重和恶化的趋势。
3.1 方案拟订的原则
由于本项目是对旧路路面进行改造，它与新建公路的设计思想是有区别的，结合路面改造工程的特点，路面方案制订基本遵循以下原则：
1)快速施工，快速开放交通；
2)综合考虑沿线村庄、构造物及相关设施等的标高限制；采取“分段设计、分类处理、分期实施、合理决策”的理念；
3)路面结构类型选择应在满足规范要求的前提下，尽量利用原路面结构层材料，降低工程造价，节能环保，减少旧料的废弃。
3.2 路面维修方案比选
考虑到既有道路与沿线村庄、交叉路口的衔接问题和既有边沟、安全设施的标高问题，继续提高路面标高势必会影响道路与周边建筑物的衔接，给沿线居民、车辆出行带来一定的不利影响。通过沿线走访、调查，沿线居民、企业也希望尽量维持原有路面标高不变。
路面改造方案在结构厚度的确定上，一是受原有结构层层厚划分的限制，二是不能超过原路面标高太多。因此，路面处治厚度范围为路面顶面至破坏或局部破坏的路面结构层(即路面基层上层)。
具体拟定的处理原则如图2所示。
本项目根据具体情况拟定5种路面结构处治方案。
1)方案Ⅰ(铣刨重铺全部面层，2层新沥青面层)。
适用对象：PSSI>70,PCI<70。
上面层：改性沥青混凝土4 cm；
粘层：改性乳化沥青；
下面层：改性沥青混凝土6 cm；
封层：碎石封层1 cm；
基层：病害处治。
[铣刨6.5 cm原沥青面层回收利用]路面标高抬高4.5 cm。
2)方案Ⅱ(铣刨重铺全部面层,2层新沥青面层)。
适用对象：PSSI>70,PCI<70。
上面层：改性沥青混凝土4 cm；
粘层：改性乳化沥青；
下面层：改性乳化沥青厂拌冷再生混凝土8 cm;
封层：碎石封层1 cm;
基层：病害处治。
[铣刨6.5 cm原沥青面层回收利用]路面标高抬高6.5 cm。
3)方案Ⅲ(1层新水稳+2层新沥青面层)。
适用对象：60 上面层：改性沥青混凝土4 cm； 粘层：改性乳化沥青； 下面层：改性沥青混凝土6 cm； 封层：碎石封层1 cm； 基层：水泥稳定碎石20 cm。 [铣刨6.5 cm原沥青面层回收利用，铣刨原水稳砂砾基层回收利用于其他段落]路面标高抬高4.5 cm。 4)方案Ⅳ(2层新水稳+2层新沥青面层)。 适用对象:PSSI<60,PCI<70。 上面层：改性沥青混凝土4 cm； 粘层：改性乳化沥青； 下面层：改性沥青混凝土6 cm； 封层：碎石封层1 cm； 基层：水泥稳定碎石20 cm； 底基层：厂拌冷再生水稳砂砾20 cm。 [铣刨6.5 cm原沥青面层回收利用，铣刨原水稳砂砾基层]路面标高抬高6.5 cm。 5)方案Ⅴ(2层新水稳+2层新沥青面层)。 适用对象：PSSI<60,PCI<70。 上面层：改性沥青混凝土4 cm； 粘层：改性乳化沥青； 下面层：改性沥青混凝土6 cm； 封层：碎石封层1 cm； 基层：水泥稳定碎石20 cm； 底基层：就地冷再生水稳砂砾20 cm。 [铣刨6.5 cm原沥青面层回收利用，就地冷再生水稳砂砾基层]路面标高抬高24.5 cm。 方案Ⅰ：优点：铣刨重铺改性沥青混凝土作为路面面层，增强了面层的整体强度。 方案Ⅱ：优点：采用了乳化沥青厂拌冷再生等工艺，充分利用原路面结构材料，节能环保，且有较好的经济性；整体强度好。 方案Ⅲ：优点：对原路基层进行挖除更换改善了原路基层强度。 方案Ⅳ：优点：采用了厂拌冷再生等工艺，充分利用原路面结构材料，节能环保，且有较好的经济性；整体强度好。 方案Ⅴ：优点：采用了冷再生工艺，充分利用原路面结构材料，节能环保，且有较好的经济性；整体强度好。 方案综合比选: 结合外业调查和PCI分级，钻芯取样，实测弯沉值及PSSI分级，本项目采用分段设计、分类处理。 近年随着交通量的迅速增加，运输车辆的长期运营，使得路基、路面因不堪重负而产生严重的病害，目前公路建设主要以大、中修改建为主，通过本项目大、修处理方案，对旧沥青路面回收利用，节约造价，起到良好的作用。 本项目在旧路改造中对原有路面旧料进行了回收利用，不仅节约了投资，提高了资源利用率，而且保护了环境，是一项利国利民的工程，具有良好的经济效益和社会效益。4 技术比选
5 结语
