談改擴(kuò)建公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

覃 田 華

(廣西交通科學(xué)研究院，廣西 南寧 530007)

談改擴(kuò)建公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

覃 田 華

(廣西交通科學(xué)研究院，廣西 南寧 530007)

結(jié)合實(shí)際情況，針對(duì)舊公路改造情況下路面設(shè)計(jì)的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并結(jié)合以往舊路改建運(yùn)營(yíng)情況，明確闡述了路面設(shè)計(jì)中常忽略的問(wèn)題，并提出了處理措施，以提高公路的施工質(zhì)量。

舊路面，彎沉測(cè)量，計(jì)算，路基

近年來(lái)，區(qū)內(nèi)公路網(wǎng)建設(shè)轉(zhuǎn)向以提高公路等級(jí)、提高路面服務(wù)水平為主，以降低工程造價(jià)，針對(duì)這一趨勢(shì)，設(shè)計(jì)單位應(yīng)對(duì)道路提級(jí)改造時(shí)如何充分利用舊路面做針對(duì)性的設(shè)計(jì)。以下以田東至天等公路工程為例，淺談舊路改造舊路面利用設(shè)計(jì)。

田東至天等公路舊路部分為三級(jí)公路，部分為四級(jí)公路，三級(jí)公路舊路面為瀝青路面，四級(jí)公路舊路面為泥結(jié)碎石路面，舊路基寬為5.0 m～6.5 m，該項(xiàng)目列入路網(wǎng)改造工程，提升為二級(jí)公路，路面為瀝青路面，路基寬度為10 m。

針對(duì)該舊路改造工程，路面設(shè)計(jì)程序如下:

步驟一：該舊路原線形指標(biāo)較低，現(xiàn)提升為二級(jí)公路，線形指標(biāo)提高較大，所以路線部分偏離舊路，對(duì)于偏離舊路而新建路基部分，采用新建路面結(jié)構(gòu)；對(duì)利用舊路基部分，視舊路面情況及路線縱坡采用補(bǔ)強(qiáng)利用或按新建路面實(shí)施。

對(duì)新建路面部分，根據(jù)可行性研究報(bào)告并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載，按JTG D50—2006公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定程序設(shè)計(jì)，結(jié)合該地區(qū)的路面使用情況，并通過(guò)計(jì)算確定該項(xiàng)目新建路面部分采用如下路面結(jié)構(gòu)：4 cm(AC-13)細(xì)粒式瀝青混凝土+7 cm(AC-20)中粒式瀝青混凝土+36 cm水泥穩(wěn)定碎石基層+20 cm級(jí)配碎石墊層。

對(duì)利用舊路面情況，首先查閱原道路設(shè)計(jì)圖、竣工圖及養(yǎng)護(hù)資料，確定舊路面各結(jié)構(gòu)層及厚度，在沒(méi)有竣工圖及養(yǎng)護(hù)資料的情況下，可以采用現(xiàn)場(chǎng)鉆芯取樣，確定原路面的結(jié)構(gòu)類型及厚度。對(duì)該改建舊路，由于年代久遠(yuǎn)，沒(méi)有相應(yīng)的竣工圖，養(yǎng)護(hù)資料也不完整，所以對(duì)該路采用鉆芯取樣。選擇路面外觀為好、中、差的典型使用情況采取鉆芯取樣，建議每千米鉆芯2處；通過(guò)鉆芯確定原瀝青路面結(jié)構(gòu)為：3 cm～5 cm瀝青碎石+20 cm碎石基層+15 cm碎石墊層。對(duì)四級(jí)公路部分，因舊路面為泥結(jié)碎石路面，路面坑洼積水較多，舊路面平整度很差，設(shè)計(jì)上不采取利用。對(duì)可利用舊路面路段，沿線調(diào)查舊路的破損情況，包括裂縫率、車轍深度、修補(bǔ)面積；根據(jù)JTJ 073.2—2001公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范，路面破損情況采用路面狀況指數(shù)(PCI)進(jìn)行評(píng)價(jià)：

PCI=100-15DR0.412。

DR=D/A×100=∑∑DijKij/A×100。

其中，PCI為路面狀況指數(shù)；DR為路面綜合破損率；A為調(diào)查路面的總面積；Dij為第i類破壞、第j類嚴(yán)重程度的實(shí)際破損面積；Kij為第i類破壞、第j類嚴(yán)重程度的換算系數(shù)。

分段計(jì)算得出PCI后，根據(jù)JTJ 073.2—2001公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范路面破損狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表4.5.2-2對(duì)路面破損狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

步驟二：評(píng)價(jià)路面結(jié)構(gòu)的承載能力。

根據(jù)JTJ 073.2—2001公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范，對(duì)舊路面進(jìn)行彎沉檢測(cè)，計(jì)算求出各路段的實(shí)測(cè)路表代表彎沉值，采用下式對(duì)原瀝青路面強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，即對(duì)路面結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行評(píng)價(jià)：

SSI=路面設(shè)計(jì)彎沉值/路段代表彎沉值。

路面設(shè)計(jì)彎沉值可以利用設(shè)計(jì)當(dāng)年交通量，根據(jù)歷年國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合三級(jí)公路設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年限反算三級(jí)公路設(shè)計(jì)年限初的交通量及交通量增長(zhǎng)速度，進(jìn)而計(jì)算設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年限內(nèi)的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載，結(jié)合路面面層、基層、墊層類型計(jì)算得出路面設(shè)計(jì)彎沉值。

根據(jù)路面JTJ 073.2—2001公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范表4.5.3路面強(qiáng)度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)舊路面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

步驟三：根據(jù)路面破損情況及承載力測(cè)試與評(píng)價(jià)，選擇路面外觀為好、中、差的典型使用情況采取鉆芯取樣，對(duì)路面面層、基層、墊層各結(jié)構(gòu)層材料進(jìn)行試驗(yàn)，分析破壞原因及是否可以利用，針對(duì)本項(xiàng)目，基層及墊層主要做壓碎值試驗(yàn)及級(jí)配試驗(yàn)，對(duì)于不符合要求層次，采用挖除重建或降低要求作為次一層次或者作為新建路面墊層的加厚層。

步驟四：對(duì)路基進(jìn)行調(diào)查，分析路基的穩(wěn)定性、強(qiáng)度及路基內(nèi)的排水情況，對(duì)舊路路床范圍內(nèi)的路基土取樣試驗(yàn)，判斷路基土的分層含水量、土質(zhì)類型及承載力。對(duì)于局部路基積水嚴(yán)重情況，挖除舊路基填土，換填合格填料并壓實(shí)后，再鋪筑新路面；對(duì)于路床填料含水量過(guò)高情況，應(yīng)在相應(yīng)位置，設(shè)置縱向盲溝，導(dǎo)排路基內(nèi)積水；對(duì)路基穩(wěn)定性、強(qiáng)度及排水不良路段，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，采取針對(duì)性處理措施，確保該項(xiàng)目路基滿足運(yùn)營(yíng)要求。

步驟五：對(duì)交通量進(jìn)行調(diào)查和預(yù)測(cè)，對(duì)該舊路影響范圍內(nèi)的路網(wǎng)，進(jìn)行OD調(diào)查，根據(jù)歷年的交通量和該道路影響區(qū)域內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，建立交通量預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)年限內(nèi)的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載，該步驟應(yīng)在新建路面設(shè)計(jì)部分完成。

步驟六：根據(jù)各路段的實(shí)測(cè)路表彎沉代表值，采用JTG D50—2006公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范式(1)(輪隙彎沉法)，計(jì)算得到原路面的當(dāng)量回彈模量：

(1)

具體參數(shù)釋義見(jiàn)JTG D50—2006公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范。

步驟七：根據(jù)預(yù)測(cè)的交通量及舊路面的當(dāng)量回彈模量，采用層狀體系理論設(shè)計(jì)程序計(jì)算設(shè)計(jì)層的厚度，計(jì)算時(shí)擬采用的路面材料的力學(xué)參數(shù)，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)或該地區(qū)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)取值。根據(jù)路面補(bǔ)強(qiáng)層的總厚度∑hi及路線縱坡，對(duì)舊路面采用不同的利用方案：

1)當(dāng)舊路填高HT>∑hi時(shí)，在路面補(bǔ)強(qiáng)層與舊路面間設(shè)置調(diào)平層，調(diào)平層設(shè)置厚度應(yīng)滿足規(guī)范關(guān)于最小厚度的要求，否則挖除部分舊路結(jié)構(gòu)層，以保證調(diào)平層最小厚度；或者路面補(bǔ)強(qiáng)層最底層與調(diào)平層材料相同時(shí)，可同時(shí)鋪筑調(diào)平層和補(bǔ)強(qiáng)層最底層，不需挖除舊路面結(jié)構(gòu)層。

2)當(dāng)舊路填高HT=∑hi時(shí)，在舊路面上直接鋪筑補(bǔ)強(qiáng)層。

3)當(dāng)舊路填高HT<∑hi時(shí),挖除舊路部分結(jié)構(gòu)層，按新建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

改擴(kuò)建道路路面設(shè)計(jì)容易忽略的常見(jiàn)問(wèn)題：

1)根據(jù)改擴(kuò)建道路以往設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，在改建路段，在橫向新舊路面結(jié)合處，容易出現(xiàn)開(kāi)裂、錯(cuò)臺(tái)，所以在結(jié)合處應(yīng)進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，如在新舊路面結(jié)合處設(shè)置土工格柵，可以有效的減少差異沉降；2)對(duì)于加固利用的橋梁，為了不增加橋梁自身荷載，橋面標(biāo)高應(yīng)維持不變或者降低原橋面標(biāo)高以減輕橋梁自重，橋臺(tái)兩端挖除舊路面結(jié)構(gòu)層后新建路面結(jié)構(gòu)，調(diào)整路線縱坡，使橋頭路基平順；3)設(shè)計(jì)各補(bǔ)強(qiáng)層或調(diào)平層的最小厚度，應(yīng)滿足JTGD50—2006公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范4.1.5款各結(jié)構(gòu)層最小厚度的要求，以保證施工質(zhì)量；4)對(duì)于在舊路上填高大于新建路面厚度的情況，當(dāng)該新建路面墊層底至舊路面頂高差H≤50 cm時(shí)，建議采用碎石補(bǔ)強(qiáng)，避免在舊路面和新路面間出現(xiàn)軟弱薄層，也滿足JTG F10—2006公路路基施工技術(shù)規(guī)范4.2.2款“每種填料的填筑層壓實(shí)后的連續(xù)厚度不宜小于500 mm”的要求；當(dāng)H>50 cm時(shí)，采用合格路基填料填筑；5)為了排除路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的滲水，在填方路段，墊層建議滿鋪，挖方路段，在邊溝內(nèi)側(cè)應(yīng)設(shè)置排水盲溝；6)舊路改建路段竣工驗(yàn)收彎沉值，應(yīng)該根據(jù)舊路各分段的當(dāng)量回彈模量及路面結(jié)構(gòu)層計(jì)算得出；7)對(duì)于季節(jié)性冰凍地區(qū)，還應(yīng)驗(yàn)算補(bǔ)強(qiáng)后的防凍厚度是否滿足規(guī)范要求；8)為了充分利用舊路面，應(yīng)根據(jù)各分段舊路面的當(dāng)量回彈模量計(jì)算出補(bǔ)強(qiáng)層厚度后，根據(jù)舊路面標(biāo)高擬合路線縱坡，盡量做到少填勿挖，節(jié)約工程投資。

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

[2] JTG F10—2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JTJ 073.2—2001，公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[4] JTG B01—2014，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

Discussion on the structure design of replacement and extension highway pavement

Qin Tianhua

(GuangxiTransportationScienceResearchInstitute,Nanning530007,China)

Combining with the actual situation, this paper analyzed the pavement design problems in view of the old highway transformation situation, and combining with the old road replacement operation situation, clearly elaborated the problem often ignored in pavement design, and put forward the treatment measures, in order to improve the construction quality of highway.

old pavement, deflection measurement, calculation, sub-grade

1009-6825(2015)05-0137-02

2014-12-09

覃田華(1981- )，男，工程師

U418.8

A