城市道路水泥混凝土路面加铺改造设计研究

谷亮

（韶关市城乡规划市政设计研究院，广东 韶关 512000）

一、前言

我国石灰石资源丰富，水泥产量大，从20世纪90年代以来，水泥混凝土路面建设里程增长迅猛，至2016年末，建设里程达到174万公里。但随着我国经济不断发展，汽车保有量不断增加，对路面使用要求也随之提升，加之水泥混凝土路面也进入了大规模的维修养护期，水泥混凝土路面在城市道路使用中的缺点也显露出来，主要表现为：路面接缝多，行车舒适性差；维修养护时间长、对交通干扰大；行驶噪音大，易扬尘，影响附近居民正常生活。为适应城市道路发展新要求，越来越多的城市旧水泥混凝土路面需要加铺改造，提升行驶舒适度，减少噪音、扬尘，美化城市环境。

二、水泥混凝土路面使用状况调查与评价

现状路面状况调查与评价主要目的是为了解现状路面破损状况，为后续制定维修养护措施提供依据。

根据《公路技术状况评定标准》(JTG 5210—2018)，将水泥混凝土路面破损分为11类：①破碎板；②裂缝；③板角断裂；④错台；⑤唧泥；⑥边角剥落；⑦接缝料损坏；⑧坑洞；⑨拱起；⑩露骨；⑪修补。路面损坏状况调查应沿着整个设计路段逐板进行，可采用自动化检测或人工调查方法。

目前，水泥混凝土路面破损状况评价指标主要采用路面破损状况指数PCI和断板率DBL表示。

（1）路面破损状况指数PCI以100分制表示。

式中：DPij—i种病害j种轻重程度的单项扣分值，它是破损密度Dij的函数；Dij—i种病害j种轻重程度的板块数占调查路段板块数的比例；

Aij、Bij—计算单项扣分值的系数；

Wij—同时出现多种破坏时，i种病害j种轻重程度扣分值的修正系数。

（2）路面断板率DBL由一下公式确定，以百分比表示：

式中：DBij—i种病害j种轻重程度的板块数；

Wij—i种病害j种轻重程度的板块数的修正系数。

BS—评定路段的板块总数

水泥混凝土路面破损状况等级评定标准根据路面状况指数PCI和断板率DBL指标综合评价。

三、水泥混凝土路面加铺改造设计

水泥混凝土路面加铺改造设计应根据旧水泥混凝土路面的破损情况选择合适的改造加铺方式，核心问题是避免或延缓反射裂缝的产生。反射裂缝是由旧水泥混凝土路面接缝或裂缝处透过加铺层向上扩散产生的，其力学机理是加铺层承受旧路面因竖向和水平位移引起的应力。

（一）水泥混凝土路面直接加铺沥青面层

直接加铺沥青面层适用于现状水泥混凝土路面断板率DBL＜10%，其主要优点是施工工期短、造价低，改造后路面标高抬升较少，能够较好地与周边建筑衔接，主要缺点是难以完全消除反射裂缝的产生，设计年限较短。在加铺沥青面层之前，应对现状水泥混凝土进行路面病害调查与处理，根据现状水泥混凝土路面状况，制定适宜的水泥混凝土路面维修方案。

（1）现状水泥混凝土路面病害处理。主要有以下方法：①对路面接缝进行清缝灌缝，损坏严重的可挖出更换；②对路面沉陷、板下脱空的板块，可采用注浆灌沙填实；③对局部损坏的混凝土板块可进行挖补维修；④对破损严重混凝土板块应进行翻挖换板。

（2）应力吸收层设计。水泥混凝土路面直接加铺沥青面层的关键是减少或延缓反射裂缝的产生，处理反射裂缝一般通过设置土工布、玻璃纤维格栅、改性沥青油毡、切缝填筑沥青、铺装沥青碎石基层、铺筑半刚性基层等方法。

（3）沥青加铺层厚度计算。水泥混凝土路面加铺直接加铺沥青面层结构既要考虑水泥混凝土板的疲劳开裂，又要考虑沥青面层的反射裂缝。因此在设计中，应对以下三个指标进行控制：板底弯拉应力、板缝弯沉差、接缝处剪应力。

（二）旧水泥混凝土路面碎石化处理

水泥混凝土路面碎石化是指利用破碎机将路面板块进行原位破碎的一种技术，破碎后的混凝土块可以作为稳定的基层或底基层使用。其主要优点是既解决板块沉陷等难以处理的问题，又可以彻底避免反射裂缝的产生，性价比较高。缺点主要是施工工期相对较长，对交通有一定影响，板块破碎时噪音大，对周边干扰较大。

（1）水泥混凝土板块碎石化尺寸要求：水泥混凝土路面的弹性模量随着碎石后的混凝土块尺寸的缩小而变小，反射裂缝出现的可能性也随碎块尺寸缩小而变小。因此，碎块尺寸既要保证一定的强度，又要避免出现反射裂缝，已有研究表明，碎块粒径上表层宜小于75mm，中层小于225mm，底部小于375mm。

（2）碎石化技术使用范围：当水泥混凝土路面断板率＞15%，超过20%的路面需要修补时可采用碎石化改造技术。根据相关研究，当公路基层与面层之和小于15cm时，不能采用碎石化技术；当路基承载比CBR＜1.5%，不能采用碎石化技术。当基层与面层之和在15—33cm之间，路基承载比CBR在1.5%—7%之间时，不宜采用碎石化技术。

（3）碎石化设备：碎石化主要有多锤头破碎设备和共振式设备，与破碎设备配合使用的还有Z型压路机。

（4）加铺沥青面层结构组合：加铺层结构组合的确定主要由两个控制因素确定，即交通量和碎块回弹模量，交通量分级标准可按《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）表3.0.4中的规定，碎块回弹模量大致划为6个级别，相应的加铺结构组合可按下表选取

表1 沥青加铺结构层组合选择

四、结语

随着我国经济的快速发展，道路交通量及车辆轴载也随之增长，水泥混凝土路面破损越来越多，加之城镇化建设稳步发展，对水泥混凝土路面的改造加铺技术需求日益迫切，本文主要阐述了根据现状水泥混凝土路面的破状况选择合适的改造加铺方式，为水泥混凝土路面改造设计提供参考。