基于弯沉指标的改建道路结构层处置技术研究

2021-10-26王惠朝周建杰唐淼磊白国华

工程技术研究 2021年13期

陈超，王惠朝，周建杰，唐淼磊，白国华

中建三局西部投资建设有限公司，四川成都 610000

随着城市化进程的不断加快、交通量的不断增加，沥青混凝土路面坑槽、拥包、车辙、龟裂等病害频发，既影响行车舒适性，又易造成局部行车拥堵，影响道路通行效率，对既有道路进行改扩建迫在眉睫。某在建项目为成都市“三纵六横”快速路网体系和“五环二十五射”高快路网中的重要组成部分，是构建全市快速路网体系的主骨架之一，不仅对构建“一城多市”网络城市群和成都平原“1+7”大都市区起到支撑带动作用，还为成都建设成国家中心城市提供了必要的交通支撑。文章以该工程为例，对改建道路的相关技术措施进行分析。

1 工程概况

该项目道路全长约12.25km。道路标准横断面宽60m，配套市政管线，主线设计速度为80km/h，辅道设计速度为40km/h。该项目是对原道路进行改造，包括软基处理、市政管线迁改、道路平面交叉节点改造、路基路面改造、桥梁拆除重建、改河改渠等工程。

2 弯沉指标的确定

作为沥青路面的重要设计指标之一，弯沉值是其承载能力状态的重要体现[1]。对于改建道路而言，在公路改造前，对原有公路进行弯沉测量可以了解原有公路的路况，还可以将其作为设计的指导资料。公路修建中或竣工后，可以通过弯沉检测检验路面施工是否达到设计强度，故弯沉作为质量评价指标在改建道路工程中的应用十分广泛。

2.1 原道路弯沉值检测

通过对既有道路进行原始设计图纸调查，可知该道路主线现有路面结构形式为6cm厚的橡胶沥青混凝土罩层、24cm厚的C30水泥混凝土上基层、25cm厚的C15水泥混凝土下基层、40cm厚的连槽石垫层。通过对现状路面进行检测发现，K0+000～K11+780段沥青混凝土路面破损严重，该段按每1km上下行方向破损状况评定均为“差”。K11+780～K12+250上行破损状况评定为“良”，下行方向破损状况评定为“优”。从弯沉评定结果来看，K0+000～K11+813每条车道的弯沉代表值均较大，考虑到沥青面层之下是水泥混凝土刚性基层，弯沉值理应比较小，说明此类路段的混凝土面板及面板以下的结构遭到了程度较深的破坏，亟须修复。

2.2 新建道路弯沉值

根据设计资料，主道优化方案为全线刨除既有沥青面层，挖除现状水泥混凝土路面至路面下82cm，重新新建沥青路面结构。沥青路面结构为4cm厚的沥青上面层、6cm厚的沥青中面层、6cm厚的沥青下面层、1cm厚的封层、25cm厚的水泥稳定碎石上基层、25cm厚的水泥稳定碎石下基层、15～25cm厚的级配碎石垫层。

根据检测资料及设计资料，结合该项目特重交通与重交通的交通量状态，采用平衡湿度状态下，并考虑干湿与冻融循环作用后的路基顶面回弹模量值，主线采用平衡湿度状态下路基顶面回弹模量不小于50MPa。根据式（1），确定路基顶面弯沉值为290（0.01mm）。

式中：lg为路基顶面验收弯沉值，0.01mm；p为落锤式弯沉仪承载板施加荷载，MPa；r为落锤式弯沉仪承载板半径，mm；E0为平衡湿度状态下路基顶面回弹模量，MPa。

根据式（2）及新建路面结构层设计资料，得到级配碎石垫层验收弯沉值为245.6（0.01mm）。

3 影响弯沉指标的关键因素

在项目施工过程中，为保证施工质量，项目部制订了专项质检方案，在各结构层施工结束、养护完成后，对其进行弯沉检测，满足验收标准后，进行下一结构层施工。各工段在实测实量中发现，按照设计要求摊铺、碾压的15cm级配碎石垫层，其检测弯沉值较验收标准有较大的出入，70%的检测数据超过290，甚至有部分数据达到400以上。在采取提高压路机轮重、增加碾压次数等措施后，实测弯沉值仍高于验收标准，严重影响了工程进度。针对这一现状，项目部联合设计单位对相关原因进行了梳理。

3.1 级配碎石材料影响

道路改建项目，特别是水泥混凝土路面改建工程中，常产生大量废弃混凝土，为减少环境污染、对废弃建筑材料进行循环利用，通常可将废弃混凝土进行破碎、筛分，制成再生集料，用于道路垫层或基层[2]。该项目部分级配碎石属再生料，虽满足液限、塑性指数、压碎值、粒径等要求，但在实际应用中存在弯沉值偏高的可能。

3.2 地下管线影响

该项目地下管线复杂，包含雨水管道、自来水管道、燃气管道、电力管道、国防光缆、通信管道等，部分管线迁改后仍位于主道内，且对迁改后的管线未采取相关保护措施，直接进行填筑压实，导致该部分路基承载力较差，回弹模量较高，间接影响级配碎石层的压实效果。

3.3 路基填料影响

地勘资料的偏差与施工精度的控制均易造成换填深度不足，继而影响路基承载力，导致级配碎石层在碾压时无法完整传递压路机荷载，进而导致欠压[3]。再次对相关路段进行地质勘查，发现部分路段软弱地基范围与原地勘资料相比存在较大出入，根据原地勘资料而确定的换填深度不足，需再次进行软基处理。根据最新地勘资料出具的设计文件，换填深度为1～3m，填料应为砂砾石。

4 相关处置技术及效果

根据上述影响弯沉指标的关键因素，项目部采取了具有针对性的技术措施与方法来改善级配碎石垫层的性能，使其弯沉检测满足设计要求。具体措施主要包括路基补充换填、地下管线保护、更换级配碎石材料等。

4.1 软弱路基段补充换填

对全线软基路段进行摸排，增加未达到换填深度路段的换填量，并对换填材料进行检测，及时更换不满足承载力要求的填料，确保软基换填段路基承载力满足要求，并且可以传递垫层碾压荷载。

4.2 地下管线保护

由于迁改后的地下管线直接埋于路基中，易导致路基局部欠压，难以密实，特别是在对级配碎石垫层的碾压过程中，难以完整传递压路机施加的荷载，影响压实效果。为排除地下管线导致的部分路基压实不足的影响，对全线主道内管线实施水泥混凝土保护，即在管线外缘沿线支立模板，保护层宽1.5m、高15cm，呈带状分布，确保覆盖所有管线，模板完成后浇筑C25混凝土，待保护层终凝并达到规定强度后，进行路基土回填并压实。

4.3 更换级配碎石材料

为排除再生料对级配碎石垫层性能的影响，更换全线级配碎石材料，采用天然级配碎石材料，最大粒径不超过37.5mm，液限小于28%，塑性指数小于6，压碎值不大于30%，配合比满足设计要求，同时在材料进场前，对其进行质量检测。同时，在施工过程中严格把控施工质量，受场地限制，摊铺采用平地机施工，施工时应尽可能减少混合料的离析，摊铺时应指派专人对已发生离析的部分及时更换新的混合料以消除离析现象，碾压则使用12t以上的三轮压路机，确保压实效果。