城市道路水泥混凝土路面改造加鋪設(shè)計(jì)研究

溫斌強(qiáng)

摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例，總結(jié)舊水泥路面加鋪的設(shè)計(jì)思路。介紹舊混凝土路面的檢測評價過程，歸納水泥混凝土病害處理及利用方法，闡述加鋪路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，為其他實(shí)際工程設(shè)計(jì)提供參考。

Abstract： This article combines engineering examples to summarize the overlay design ideas of the old cement pavement， introduces the process of testing and evaluation of old concrete pavement， sums up the method of treatment and utilization of cement concrete disease， explains the design ideas of pavement overlay structure， to provide reference for other practical engineering design.

關(guān)鍵詞：舊路面檢測評價；病害處治；加鋪路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Key words： old pavement detection and evaluation；disease treatment；pavement overlay structure design

中圖分類號：U416.216 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）25-0216-02

0 引言

隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和交通流量增長，社會對道路交通運(yùn)輸要求不斷提高，現(xiàn)有道路需要大規(guī)模地進(jìn)行改造。水泥混凝土作為舊道路路面的主要材料，在開展道路改造工程時，必須對其詳細(xì)調(diào)查分析，結(jié)合新建路面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)利用。文章結(jié)合工程實(shí)例，進(jìn)行詳細(xì)闡述。

隨著中國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，道路交通流量隨之增長，社會對道路交通運(yùn)輸要求不斷提高，導(dǎo)致現(xiàn)有眾多道路需要大規(guī)模地進(jìn)行改造。水泥混凝土作為舊道路路面的主要材料，在開展道路改造工程時，必須對其詳細(xì)調(diào)查分析，結(jié)合新建路面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)利用，方可做到資源節(jié)約。文章結(jié)合工程實(shí)例，進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 工程項(xiàng)目概述

本項(xiàng)目位于江門新會區(qū)，現(xiàn)狀道路始建于2010年，隨著城市的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸需求量越來越大，同時前期道路路基并未進(jìn)行軟基處理導(dǎo)致路面沉降嚴(yán)重，影響行駛速度和行車穩(wěn)定，原有道路交通通行能力已經(jīng)無法滿足道路服務(wù)水平等級要求，急需對道路進(jìn)行改造。

改造項(xiàng)目采用城市次干道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時速V=60km/h，路線總長約為4km，道路基寬度為32m。

根據(jù)預(yù)測交通量對各級軸載進(jìn)行換算得出，15年設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個車道上的累計(jì)當(dāng)量軸次為1.07×107次，交通荷載等級屬于重交通。

因現(xiàn)狀道路使用年限較長，道路路基在長時間的重交通荷載下，路基沉降趨于穩(wěn)定，如清除現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)再新建路面會造成現(xiàn)有已趨于穩(wěn)定的路基破壞及增加改造工程成本。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，如利用現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)加鋪新混凝土路面，效果較為明顯。

本文將按此思路進(jìn)行研究分析，總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)。

2 現(xiàn)狀舊路使用狀況調(diào)查

現(xiàn)狀道路使用狀況調(diào)查是舊路改造重要步驟之一，只有對現(xiàn)狀道路的使用性能和路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等了解、調(diào)查、分析、評定，才能擬定舊路面的處治原則及提出針對性的改造方案，使新舊路面結(jié)構(gòu)融合，性能發(fā)揮極致。

舊路面病害調(diào)查主要包括：路面結(jié)構(gòu)調(diào)查、路面破損調(diào)查、路面檢測、道路現(xiàn)狀及病害評價、路面主要病害及原因分析等。

2.1 現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)調(diào)查

經(jīng)過現(xiàn)場鉆孔勘探，路面結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為：面層為25cm 厚水泥砼面層；基層為18cm厚5%水泥穩(wěn)定石屑基層；墊層為30cm級配碎石。

2.2 道路現(xiàn)狀評定

基于現(xiàn)狀數(shù)據(jù)收集處理經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目將路面破損調(diào)查、路面檢測、道路現(xiàn)狀及病害評價一并合為道路狀況評價。

本項(xiàng)目現(xiàn)狀路面為水泥混凝土，評價指標(biāo)主要包括：路面損壞（PCI）路和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（PSSI）。

根據(jù)《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG H20-2007）要求，經(jīng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，路段路面狀況評定分析如表1。

2.3 路面主要病害及原因分析

從評定結(jié)果看，病害產(chǎn)生主因是前期道路軟基處理不完全，道路路面在車輛重載的作用下，路面破損嚴(yán)重，主要病害表現(xiàn)為縱向裂縫、橫向裂縫、板塊破損、邊角損壞等。

另外，道路基礎(chǔ)在長期荷載作用下沉降已經(jīng)趨于穩(wěn)定。檢測報(bào)告中路基（SCI）評價指標(biāo)為良好。

2.4 調(diào)查結(jié)論

檢測調(diào)查結(jié)果分析，路段路基符合道路交通運(yùn)輸承載要求。路面結(jié)構(gòu)破損較多，路面結(jié)構(gòu)承載力不能滿足道路服務(wù)水平等級要求。

根據(jù)《公路路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》DB31T489-2010規(guī)定路面結(jié)構(gòu)承載能力不滿足現(xiàn)有交通的要求時，應(yīng)鋪筑瀝青砼或水泥砼加鋪層措施提高其承載能力。本項(xiàng)目通過方案比選，選用水泥混凝土路面作為加鋪路面類型。

3 舊水泥混凝土路面病害處治

現(xiàn)狀評定結(jié)果顯示，道路路基滿足使用要求，可以保持現(xiàn)狀進(jìn)行利用。同時對道路進(jìn)行縱斷拉坡，使路面結(jié)構(gòu)合理分段利用。設(shè)計(jì)原則：輕微破損板塊可以處治后作為道路基層使用，破損較嚴(yán)重的路段處理后成為墊層使用。

3.1 破損輕微病害處治方法

①對普通裂縫，未形成碎塊的病害，采用瀝青填縫處理。

②對于已形成碎塊、板塊折斷的嚴(yán)重裂縫采用更換面板處理。破除舊水泥路面時，應(yīng)沿著指定橫向和縱向邊界進(jìn)行全深度切割，鑿除去舊路面，使用C25修復(fù)基層，重新澆筑破損位置混凝土面層，并于面層內(nèi)按規(guī)范設(shè)置傳力桿和拉桿。

③對于非結(jié)構(gòu)破壞，如表面起皮、露骨、剝落、麻面等，可將麻面、嚴(yán)重脫皮處雜質(zhì)清洗干凈，然后再灑上改性瀝青油一層，用量為0.6～0.8kg/m，再用改性瀝青補(bǔ)平（厚度小于5mm）。

3.2 破損嚴(yán)重板塊病害處理

舊路改造中路面結(jié)構(gòu)破損嚴(yán)重，無法達(dá)到行車使用時，主要是將其作為道路墊層使用。道路墊層主要起到路基排水和承載路面結(jié)構(gòu)重量的作用。此類型墊層技術(shù)指標(biāo)主要考慮穩(wěn)定性和顆粒半徑大小，打裂壓穩(wěn)成為首選施工方法。

打裂壓穩(wěn)適用于原水泥混凝土路面板脫空及板塊松動明顯，出現(xiàn)普遍的橫向、縱向或斜向裂縫，唧泥、錯臺等病害；有明顯的不均勻沉降，原路基密度不足；路基較為穩(wěn)定，沒有大量的水滲入，只有一部分板塊碎裂嚴(yán)重，并出現(xiàn)沉降。

①打裂是指使用配有板式?jīng)_擊錘的破碎機(jī)錘擊舊混凝土路面，使其產(chǎn)生全深度的開裂，該技術(shù)可以延緩水泥路面反射裂縫的出現(xiàn)，并能充分利用原路面的強(qiáng)度根據(jù)交通量和道路等級的不同鋪筑不同厚度的水泥混凝土面層。

水泥路面的打裂程度應(yīng)占整個路面的75%以上，且相鄰裂縫圍成的面積為0.4～0.6mm2，最大邊長不得大于1米。沖擊強(qiáng)度由錘頭高度和錘頭間距確定，根據(jù)試驗(yàn)段結(jié)果，錘頭間距一般不大于60cm。打裂時應(yīng)避免路面板產(chǎn)生過大位移，且不能產(chǎn)生大量碎屑，以免過度破壞，如發(fā)生上述問題應(yīng)及時調(diào)整錘頭高度及打裂頻率。

②壓穩(wěn)是采用規(guī)定壓路機(jī)對打裂路面進(jìn)行碾壓以使破碎舊路面達(dá)到路基的使用要求。

壓穩(wěn)時宜使用膠輪壓路機(jī)對路面進(jìn)行壓穩(wěn)，根據(jù)試驗(yàn)段結(jié)果壓穩(wěn)遍數(shù)一般為3～5遍。破碎后壓穩(wěn)前應(yīng)先對施工路段按規(guī)范規(guī)定間距進(jìn)行水準(zhǔn)測量。在整個壓穩(wěn)過程中，記錄每次壓穩(wěn)的沉降量變化，當(dāng)每次壓穩(wěn)后最大沉降變化量小于5mm時，則認(rèn)為壓穩(wěn)施工達(dá)到要求。

值得注意的是在混凝土路面打裂后，應(yīng)清除表面所有的松散、破碎的混凝土及雜物。對于壓穩(wěn)過程中發(fā)現(xiàn)有彈簧現(xiàn)狀的軟弱板塊或損壞基層的板塊以及彎沉代表值≥60（0.01mm），極值≥90（0.01mm）的板塊，應(yīng)采用全深度回填處理路基。

4 加鋪水泥路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

舊水泥混凝土加鋪混凝土路面，需要解決的重要技術(shù)問題除原路面的病害處理之外，反射裂縫不可忽視。在廣東多雨地區(qū)，一般會采用加鋪水泥穩(wěn)定碎石層，既可以解決道路路面結(jié)構(gòu)承載力也可以解決反射裂縫影響。水泥穩(wěn)定碎石厚度最少16cm才可以達(dá)到較理想效果。

道路設(shè)計(jì)可以根據(jù)水泥穩(wěn)定層厚度要求調(diào)整道路縱斷面高程，再加鋪水泥混凝土路面。

①當(dāng)設(shè)計(jì)道路縱斷面與現(xiàn)狀路面高高差不滿足一層水泥穩(wěn)定碎石厚度時，可以采用低強(qiáng)度混凝土進(jìn)行調(diào)平后鋪設(shè)連續(xù)配筋混凝土路面結(jié)構(gòu)。

項(xiàng)目交通量等級為重交通，路面結(jié)構(gòu)可以采用22cm厚水泥砼面層，縱向配筋率0.7%～0.8%，采用單層16mmHRB400級鋼筋，縱向鋼筋間距為12cm，橫向鋼筋間距30cm。配筋混凝土面板與相鄰混凝土面板之間設(shè)置傳力桿縮縫。鋼筋網(wǎng)與拉桿或傳力桿相互干擾時，應(yīng)酌情調(diào)整。

縱向鋼筋設(shè)置于面板頂面以下8cm處，橫向鋼筋位于縱向鋼筋之下。縱向鋼筋搭接長度一般不小于35倍鋼筋直徑，搭接位置應(yīng)錯開，各搭接端連線與縱向鋼筋的夾角應(yīng)小于60°。邊緣鋼筋至縱縫或自由邊距離一般不小于10cm，縱橫鋼筋兩端頭保護(hù)層厚5cm。

②當(dāng)?shù)缆房v斷標(biāo)高與現(xiàn)狀道路高差大于一層而又少于兩層水泥穩(wěn)定碎石層的時候。

原路面采用打裂壓穩(wěn)作為墊層后按標(biāo)高加鋪水泥穩(wěn)定碎石基層，然后加鋪26cm水泥砼面層。

③當(dāng)?shù)缆房v斷標(biāo)高與現(xiàn)狀道路高差大于兩層水泥穩(wěn)定碎石層的時候。原道路結(jié)構(gòu)通?？梢宰鳛橐粋€穩(wěn)定的路基來看待，此時如果采用打裂壓穩(wěn)會破壞原路面結(jié)構(gòu)，反而降低原道路作為基礎(chǔ)的承載力。因此，可以對原路面作現(xiàn)狀調(diào)查，挖除唧泥或脫空板塊后回填符合規(guī)范要求的片石作為路基。在處理后的路基加鋪兩層水泥穩(wěn)定碎石，然后加鋪26cm水泥砼面層。

水泥混凝土路面強(qiáng)度要求，28d彎拉強(qiáng)度≥5.0MPa，抗折強(qiáng)度≥7.5MPa。水泥穩(wěn)定碎石基層水泥劑量參考值為5.5%，7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于3.5MPa，按重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)其壓實(shí)度不小于98%，回彈模量不低于1400MPa。

5 結(jié)束語

本項(xiàng)目現(xiàn)已竣工驗(yàn)收完畢，舊路面結(jié)構(gòu)融合新路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使項(xiàng)目各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)得到有效的保證，有效地控制工程成本，提高了工程的使用價值。

經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，大批城市初期建設(shè)的道路已經(jīng)處于設(shè)計(jì)期限末期。合理地利用舊路面結(jié)構(gòu)、優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)才可以更好地發(fā)揮資源利用。城市提質(zhì)要求的不斷提高，道路改造的性價比要求越來越高，市政道路改造技術(shù)總結(jié)尤其重要，只有不斷地從工程實(shí)踐中總結(jié)規(guī)律，才能進(jìn)一步提高工程的價值。

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