大修工程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王 芳

(大同公路分局，山西 大同 037006)

大修工程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王 芳

(大同公路分局，山西 大同 037006)

以具體工程為依托,通過對原路現(xiàn)有狀況及病害進(jìn)行調(diào)查研究,分析了大修工程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的治理方案,并對路面設(shè)計(jì)彎沉值與路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果作了闡述,以有效改善行車條件,提高公路服務(wù)水平。

路面，結(jié)構(gòu)，優(yōu)化，設(shè)計(jì)，交通

積大線積兒嶺—陽高段是山西省干線公路的重要組成部分，在國省道干線網(wǎng)絡(luò)中占有相當(dāng)重要的地位，本項(xiàng)目所處路段，由于被大噸位車輛的碾壓，使該段路面出現(xiàn)不同程度的損壞，致使公路經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重的交通堵塞，交通事故頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響干線公路的暢通，使干線公路運(yùn)輸處于瓶頸狀。為了保障干線公路暢通，提高干線公路的整體服務(wù)水平，對該路段路面采取改造措施已勢在必行。本項(xiàng)目的實(shí)施將改善現(xiàn)有的行車條件，解決交通瓶頸制約，滿足日益增長的交通量發(fā)展需求。同時(shí)，擬建項(xiàng)目所在路線是山西省通往河北及周邊地區(qū)的重要公路通道。近來年，由于受到自然環(huán)境的影響及交通量的增加，該路段出現(xiàn)了不同程度的損壞，給車輛和行人帶來極大的安全隱患，需盡快予以處治，以保證國省干線公路的交通運(yùn)營安全、暢通。

1 原路現(xiàn)有狀況及病害調(diào)查及設(shè)計(jì)原則

1)K0+000～K19+200段舊路為瀝青混凝土，修建于1996年，舊路路面結(jié)構(gòu)為：3 cm細(xì)粒式瀝青混凝土+6 cm粗粒式瀝青混凝土+20 cm水穩(wěn)砂礫基層+20 cm水穩(wěn)砂礫底基層，路基寬度為12 m，路面的主要病害有龜裂、網(wǎng)裂、推移、啃邊、沉陷、坑槽等。K22+270～K56+000段舊路為水泥混凝土，修建于1998年，舊路結(jié)構(gòu)為：25 cm水泥混凝土+20 cm三灰碎石基層(石灰粉煤灰水泥)+20 cm砂礫墊層，路基寬度為12 m，路面主要病害有：破碎板、縱橫向裂縫、角隅剝落、接縫剝落、坑洞、補(bǔ)丁、露石、錯臺、脫空等。K56+000～K97+065段舊路為水泥混凝土，修建于2000年，舊路結(jié)構(gòu)為：27 cm水泥混凝土+20 cm三灰碎石基層(石灰粉煤灰水泥)+20 cm砂礫墊層，路基寬度為12 m，路面主要病害有：破碎板、縱橫向裂縫、角隅剝落、接縫剝落、坑洞、補(bǔ)丁、露石、錯臺、脫空等。2)針對瀝青路段，依據(jù)調(diào)查劃定不同段落進(jìn)行彎沉測量，根據(jù)測定的原路等效貝克曼梁彎沉值計(jì)算出原路當(dāng)量回彈模量，再計(jì)算改造路面的結(jié)構(gòu)厚度，選取最優(yōu)方案。3)對瀝青及水泥段，舊路有代表性地段面層及基層進(jìn)行鉆芯取樣。首先對瀝青混凝土路段，選取縱向裂縫、橫向裂縫、網(wǎng)裂，依據(jù)輕重不同選取代表性點(diǎn)進(jìn)行取樣。取樣結(jié)果面層出現(xiàn)裂縫，面層無法得到完整的芯樣，繼續(xù)鉆取基層，基層也無法得到完整芯樣。依據(jù)芯樣及彎沉測量值得到主要病害及路面情況為：a.瀝青表面沒開裂但水穩(wěn)基層開裂；b.瀝青層網(wǎng)裂、水穩(wěn)層碎裂；c.基層已經(jīng)出現(xiàn)拉裂；d.無透層、封層，層間結(jié)合差，層間結(jié)合不良；e.基層開裂，松散，強(qiáng)度不夠。其次對水泥段，選取縱向裂縫、橫向裂縫、角隅斷裂、破碎板，依據(jù)輕重不同選取代表性點(diǎn)進(jìn)行取樣。取樣結(jié)果面層裂縫貫通，無法得到完整芯樣，鉆取基層，基層與面層對應(yīng)出現(xiàn)相同的裂縫，且貫通整個基層芯樣，松散，無法成型。依據(jù)芯樣得到水泥混凝土主要病害及情況為：a.基層開裂，松散，強(qiáng)度不夠；b.水泥面板裂縫貫通。

2 路面結(jié)構(gòu)優(yōu)選設(shè)計(jì)

2.1 路面設(shè)計(jì)彎沉值

1)交通量的分析取用。從歷年交通量資料中可看出，本項(xiàng)目所處路段的交通量不斷增長，重車比例逐年上升，這也是國民經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的結(jié)果，為了適應(yīng)交通和經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)狀，必須改善現(xiàn)有路段的交通運(yùn)輸狀況，改善道路通行狀況。車輛荷載作用是影響路面使用壽命的關(guān)鍵因素之一，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要收集交通量和軸載調(diào)查數(shù)據(jù)，預(yù)測設(shè)計(jì)使用期內(nèi)的交通增長，標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)的當(dāng)量換算等交通分析。路面竣工后第一年日平均當(dāng)量軸次:2 776。設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個車道上累計(jì)當(dāng)量軸次:1.059 032E+07。2)通過計(jì)算：路面設(shè)計(jì)彎沉值為26(0.01 mm)。

2.2 路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果

1)根據(jù)路面補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)結(jié)果，綜合模量小于120 MPa的路段(K0+000～K1+450，K8+000～K19+200總計(jì)12.585 km，占瀝青路面總里程的65.5%)，彎層平均值大，變異系數(shù)大，對該路段銑刨面層、基層，現(xiàn)場冷再生20 cm底基層+18 cm水穩(wěn)碎石+ 5 cm中粒式瀝青混凝土+4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土。在路面結(jié)構(gòu)選取中，考慮到舊路廢料棄用堆放而污染環(huán)境且需要處置的問題，冷再生技術(shù)可以充分利用現(xiàn)有舊瀝青路面損壞廢棄材料，按照新的設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場就地冷再生外摻材料為水泥、碎石(視具體情況)、水。水泥摻量根據(jù)室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)確定，不宜大于6.0%。碎石(視具體情況)，碎石為10 mm～30 mm，摻量為10%～20%，壓碎值要求小于30%。在自然狀態(tài)常溫下使用冷再生機(jī)械連續(xù)完成舊路面銑刨破碎、翻拌攤鋪、碾壓成型、重新修建成路面新結(jié)構(gòu)層，由于舊路材料進(jìn)行最大限度的重復(fù)循環(huán)利用，能夠節(jié)省大量的瀝青、砂石原材料，減少大量的能源消耗，同時(shí)原路面的幾何線形及厚度都能很好的保持，減少占地。水泥就地冷再生混合料7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度滿足不小于2.0 MPa的技術(shù)要求，壓實(shí)度不小于97%。當(dāng)采用5.5%水泥用量試件強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)采用較高標(biāo)號水泥或用硅酸鹽水泥替代礦渣水泥使混合料滿足強(qiáng)度要求，現(xiàn)場實(shí)際施工水泥劑量不宜大于6.0%。在拒云線、洗朔線，冷再生技術(shù)得到了很好的應(yīng)用。拒云線，就地冷再生處理后直接加鋪4 cm+5 cm瀝青混凝土，省去了許多環(huán)節(jié)如成品料不再運(yùn)輸、減少能源消耗，提高了路面維修的速度和生產(chǎn)效率，但平整度有些欠佳，在洗朔線的應(yīng)用中，充分吸取拒云線平整度問題，在冷再生處理后加鋪20 cm水穩(wěn)碎石調(diào)平層，后再鋪筑瀝青面層，平整度及強(qiáng)度得到了很大提高。滿足行車要求。因此在本次設(shè)計(jì)中，在冷再生上加鋪水穩(wěn)碎石調(diào)平層。2)綜合模量大于120 MPa的路段(K1+450～K8+000總計(jì)6.615 km，占瀝青路面總里程的34.5%)，彎層平均值小，變異系數(shù)小，該路段對病害局部處理后+15 cm厚的水穩(wěn)碎石調(diào)平層+18 cm厚的水穩(wěn)碎石基層+透層+封層+5 cm中粒式瀝青混凝土+4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土。3)水泥混凝土路面：為防止反射裂縫的產(chǎn)生，對該段采用碎石化處理后，加鋪透層油，再加鋪20 cm水穩(wěn)碎石基層+5 cm中粒式瀝青混凝土+4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土。水泥路面碎石化施工時(shí)，對于不同埋深的構(gòu)造物、地下管線、房屋等，施工前針對調(diào)查的結(jié)構(gòu)物資料在現(xiàn)場做出明確標(biāo)記以確保這些構(gòu)造物不會因施工造成損壞；同時(shí)在路面碎石化正式開工之前，根據(jù)實(shí)際調(diào)查資料在有代表性的路段選擇至少長50 m、寬4 m或一個車道的路面作為試驗(yàn)段。4)橋涵前后下挖重新鋪筑新建路面結(jié)構(gòu)。5)過村路段，為防止水泥路面碎石化影響村民房屋，同時(shí)為防止路面抬高影響公路兩側(cè)的居民的排水問題，對過村段處理原則為：維持原路標(biāo)高進(jìn)行下挖后鋪筑新建結(jié)構(gòu)層。6)K75+675～K75+695,K93+525～K92+545兩處下穿鐵路橋處，下挖后貧混凝土調(diào)平后，加鋪27 cm

雙層鋼筋網(wǎng)水泥混凝土后加鋪5 cm細(xì)粒式瀝青混凝土。7)小矮墻及路邊石采用C25混凝土。為了增加小矮墻的穩(wěn)固性，每隔10 m插入一根長為1 m直徑為12的鋼筋，插入路基深度為0.6 m。

3 結(jié)語

大修工程中，合理的選擇路面結(jié)構(gòu)，更有效地延長路面的使用壽命，減少早期損害，體現(xiàn)全壽命周期成本設(shè)計(jì)理念，就需要在設(shè)計(jì)過程中，不斷比較論證，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選取安全耐用、節(jié)約資源的路面結(jié)構(gòu)。

[1] JTG D50-2006,公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JTJ 073.1-2001,公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[4] DB 14/T160-2007,公路改線瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[5] JT/T 513-512-2004,公路工程土工合成材料等九項(xiàng)[S].

[6] 衛(wèi)彬彬.談公路工程水泥混凝土路面施工技術(shù)[J].山西建筑，2012，38(30)：176-177.

On roadbed structural design in major maintenance projects

WANG Fang

(DatongRoadBranch,Datong037006,China)

Based on factual projects, the paper undertakes the investigation and studies on the current status and diseases on formal roads, analyzes the treatment scheme for the road structural design in major maintenance projects, and illustrates the optimal design results of the deflection value and roadbed structure, so as to enhance the traffic conditions and improve the road service.

roadbed, structure, optimization, design, traffic

1009-6825(2014)11-0155-02

2014-02-07

王 芳(1972- )，女，工程師

U416.2

A