基于实体工程的水泥混凝土路面改建方案研究

李春香

摘 要：依托于实体工程改建项目，对水泥混凝土路面的破坏类型及其可能成因进行了简单分析，在此基础上对旧路面利用方式及其优缺点进行对比分析，并结合项目具体情况对改建路面结构方案设计进行了详细研究。

关键词：老路改建;调查分析;方案确定

0 引言

我国水泥混凝土路面初建于上世纪60年代中期，截止到上世纪90年代初建有水泥混凝土路面35.5 km，目前大部分路面进入大修或者改建年限。相对于公路建设，城市道路在满足道路交通使用功能的同时，对于道路的景观要求较高。另外，相比于沥青混凝土路面，水泥混凝土路面的行车舒适性较差，行驶噪音大，使用过程中的养护维修也更加困难。该文依托于江苏及福建地区水泥混凝土路面的实体改建工程，对水泥混凝土路面老路改造中的路面结构设计方案进行分析研究。

1 旧路路面破损类型调查与评价

目前，工程实践中主要采用徒步调查法对道路沿线的水泥路面破损状况进行详细记录，调查内容包括：纵横斜向裂缝、角隅断裂、断裂板、错台、接缝碎裂、接缝料损坏、坑洞、修补损坏等。综合路况调查结果，现有水泥路面存在的主要病害类型分为各种裂缝、断裂板及错台等，详细叙述如下。

1.1 断裂类

水泥混凝土路面发生的断裂类病害主要包括横向裂缝、纵向裂缝、角隅裂缝、交叉裂缝和断裂板。横向裂缝是本次讨论项目最为普遍的病害，主要发生在内行车道，且下行路面病害多于上行路面。相对于横向裂缝，纵向裂缝较少，多数纵向裂缝产生于板块中部，且贯穿数块板。角隅裂缝多数分布于内行车道，开裂尺寸较大，且伴有一定程度啃边。而断裂板病害主要以段落形式集中分布，从断裂板分布的区域看，断裂板病害多分布于排水不畅的城镇段以及沿线相交地路段，这些路段断裂板比较集中，呈现出较长路段连续断裂破碎。

1.2 接缝类病害

接缝类病害主要包括错台、接缝碎裂及填缝料损坏等。本次讨论项目中，下行路面错台病害多于上行路面。从错台病害的程度看，轻微错台病害较多且分布较广，多以段落形式分布;严重错台多数与其他病害相伴产生。从现场情况看，错台病害的产生可能与重载车辆的分布及板底基层的强度有关。

接缝碎裂病害也是本次讨论项目中水泥路面的主要病害，病害程度以轻微病害为主，主要分布于行车道与硬路肩纵向接缝处，及行车道横向接缝处。

1.3 表层类病害

表层类病害以坑洞及修补损坏为主。坑洞病害多与接缝类病害或裂缝类病害相伴产生，多数发生于角隅处。原路面病害修补以沥青类材料为主，修补后产生的病害主要包括坑槽、沉陷等。

1.4 竖向位移类病害

竖向位移类病害主要是沉陷，出现在断裂类病害严重区域，并同时伴随唧泥等病害，同样也是下行车道多于上行车道。

2 路面结构方案设计

2.1 旧水泥混凝土路面利用方式选择

根据前文分析，结合项目实际情况，旧水泥混凝土路面的利用主要考虑以下三种方式进行比较：

（1）直接加铺，即保持旧水泥混凝土面板的完整性，充分利用板体的强度和刚度，将旧路的病害进行处治之后加铺沥青混凝土面层。

（2）对旧板进行打裂压稳后加铺，通过门板式破碎机或冲击压实机等设备将原水泥路面板块打裂压稳，旧板呈不规则小块，裂纹较细，在打裂压稳层上加铺沥青混凝土面层。

（3）对旧板进行碎石化后加铺，将旧水泥混凝土面板破碎，将其作为路面的基层或者底基层，在其上直接铺设沥青面层或者补强后铺设沥青面层。

2.2 路面结构方案确定

本次路面结构方案确定主要基于常熟及福建地区相关老路改造工程（黄山路（白茆塘-黄浦江路）改造工程、晋光路景观提升工程、晋江市城北泉安北路改建工程）进行，主要对几种加铺方案展开讨论。

方案一：直接加铺沥青层。对旧水泥混凝土路面进行病害处治后，加铺2 cm应力吸收层+加铺玻纤格栅+6 cm下面层+4 cm上面层。

方案一主要适用于原路面状况指数优良，断板率小于10%的旧路改造，其优点是可以很好地利用旧路水泥板的强度，加铺厚度通常较薄，造价相对低，同时不受地下管线限制。缺点是旧路病害很难处理彻底，刚性面板在行车荷载的作用下容易产生翘动，导致接缝或裂缝两侧受力不均匀，沥青加铺层底面拉应力或剪应力过大，从而引起沥青加铺层产生反射裂缝。并且刚性水泥面板和柔性沥青面层的强度差异大，变形协调性较差，容易出现层间滑移病害。

方案二：碎石化旧路面后加铺沥青层。将旧水泥混凝土路面共振碎石化后，加铺防水封层+11 cm沥青稳定碎石基层+6 cm下面层+4 cm上面层。

方案二主要适用于旧路面状况指数差、断板率大于20%的旧路改造。优点是碎石化能使水泥混凝土面板在平面上强度分布均匀，消除原水泥混凝土路面的病害，使旧板破碎至合理粒径，使其与加铺层接触处不会产生应力集中，消除了产生反射裂缝的隐患，同时破碎层还具有一定的强度。缺点是碎石化后的旧路面强度降低，仅能用于路面的底基层或者下基层，需要加铺补强的路面结构较厚。同时，碎石化对设备要求高，造价较高。

方案三：打裂压稳旧路后加铺沥青层。将旧水泥混凝土路面打裂压稳后，加铺防水封层+11 cm沥青稳定碎石基层+6 cm下面层+4 cm上面层。

方案三主要适用于旧水泥路面状况指数处于中、次，断板率介于10%～20%的旧路改造。其优点是旧路的参与强度损失较小，可以较充分地利用旧路面的强度，可以分散板块的水平温度变形和翘曲变形，降低加铺沥青混凝土面层反射裂缝出现的几率。同时，打裂压稳施工期可不中断交通。缺点是打裂后板块仍较大，且不均匀，仍存在产生发射裂缝的隐患。

方案四：碎石化旧路面后加铺水稳碎石+沥青层。将旧水泥混凝土路面破碎后，加铺32 cm水泥稳定碎石基层+6 cm下面层+4 cm上面层。

方案四的优点与方案二相同，旧水泥混凝土板破碎后仍具有较高的强度，同时消除了旧水泥混凝土板的不均匀受力及病害;缺点是水泥稳定碎石基层抗反射裂缝及抗疲劳能力相对较差，容易导致加铺层产生开裂。且该方案引起路面标高抬高较多，不适用于标高受限区域使用。

3 结论

根据上述分析结果可以得出以下结论：

（1）直接加铺方案限制条件少，造价低，适用于旧路面状况良好路段。但旧路病害根治不清，容易造成早期病害。

（2）共振碎石化后加铺方案，消除了产生反射裂缝的隐患，使用寿命长，后期养护压力小。但其对设备要求高、初期建设成本高。

（3）打裂压纹后加铺方案，旧路面打裂后仍具有较高强度，同时消除了旧板的不均勻受力及路面病害，缺点是打裂块度仍然较大，有产生反射裂缝的隐患，并且施工影响范围较大，不适用于城区道路改建。

（4）共振碎石化后同时加铺水稳及沥青层方案，消除了旧版产生反射裂缝隐患的同时，新加铺的水稳层也有较高强度，缺点是水稳基层本身抗反射裂缝及抗疲劳能力相对较差，同时对路面标高抬高较多，不适用于标高受限区域使用。

参考文献：

[1]JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面设计规范[S].

[2]JTG/T D32-2012，公路土工合成材料应用技术规范[S].