某二級公路改建項目舊路評價及處治措施

楊彥昌 李紅濤 李 良

(1.漯河市公路管理局，河南 漯河 462000；2.漯河市公路工程建設(shè)總公司，河南 漯河 462000； 3.長沙理工大學(xué)交通運輸工程學(xué)院，湖南 長沙 410004)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，早期建設(shè)的公路已不能滿足日益增長的交通需求，嚴重的影響了公路運營效率[1]。另一方面，長期的超限超載導(dǎo)致早期修建的公路出現(xiàn)嚴重破損，嚴重危及人民的生命財產(chǎn)安全[2]。因此，亟需對部分公路進行改擴建。在公路改擴建工程中，舊路檢測與評價為公路改擴建項目的設(shè)計提供了所必需的數(shù)據(jù)和資料，為改擴建工程的規(guī)劃奠定基礎(chǔ)[3]。

1 項目概況

G240保臺線北舞渡至舞鋼交界段改擴建工程項目起點位于G240保臺線(原S220七蟻線)與S241時南線交叉處，樁號為K119+470，三里河橋北漯河舞陽縣與平頂山舞鋼市交界處即為終點，樁號為K146+930，路線全長27.453 km。

2 舊路檢測情況

2.1 路面破損狀況檢測

本次對路面破損情況采用人工調(diào)查法對路面進行了全面的調(diào)查。路面破損狀況采用路面狀況指數(shù)(PCI)進行評價，路面狀況指數(shù)由瀝青路面綜合破損率(DR)計算得出。路面狀況指數(shù)(PCI)是用來衡量路面破損狀態(tài)的數(shù)據(jù)，PCI的計算公式為：

DR=D/A×100=∑∑DijKij/A×100

(1)

其中，DR為路面綜合破損率，以百分數(shù)計；D為調(diào)查段內(nèi)的折合破損面積，m2,D=∑∑DijKij；A為調(diào)查路段的路面總面積，m2；Dij為第i類破損、j類嚴重程度的實際破損面積，m2；Kij為第i類破損、j類嚴重程度的換算系數(shù)。

PCI=100-15DR0.412

(2)

路面狀況指數(shù)PCI的數(shù)值范圍為0～100，其值越大，路況越好。

根據(jù)路面破損情況，可將路面質(zhì)量分為優(yōu)、良、中、次、差5個等級[4]。按照《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》給出的路面破損狀況的評價標準，PCI≥85，評價等級為優(yōu)；70≤PCI≤85，評價等級為良；55≤PCI≤70，評價等級為中；40≤PCI≤55，評價等級為次；PCI<40，評價等級為差。

北舞渡至舞鋼交界段K119+470～K146+923.4瀝青路面PCI檢測結(jié)果總評表如表1所示。

路面病害調(diào)查起點為該二級公路K119+470，終點為K146+923.4，全長27.453 km。從人工表面病害調(diào)查情況看，該路段表面路況條件極其不好，路面狀況指數(shù)整體評價等級為差。該路段的病害主要形式為沉陷、車轍、縱向裂縫、橫向裂縫、龜裂交織在一起連續(xù)分布，局部有坑槽、壅包。

2.2 路面平整度檢測

根據(jù)公路技術(shù)狀況評定標準規(guī)定，路面行駛質(zhì)量的評價指標是路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)。本次調(diào)查使用車載激光斷面儀，對該檢測段進行測試，統(tǒng)計出每千米的IRI結(jié)果，根據(jù)公式確定各檢測段的RQI，計算公式[5]為：

IRI=a+b×BI

(3)

其中，BI為平整度測試設(shè)備的測試結(jié)果；a,b均為標定系數(shù)；IRI為國際平整度指數(shù)，m/km。

RQI=11.5-0.75×IRI

(4)

按照《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》給出的路面行駛質(zhì)量的評價標準，RQI≥8.5，評價等級為優(yōu)；7.0≤RQI<8.5，評價等級為良；5.5≤RQI<7.0，評價等級為中；4.0≤RQI<5.5，評價等級為次；RQI<4.0，評價等級為差。該段路面行駛質(zhì)量指數(shù)總評表如表2所示。

表2 路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI總評表

由表2的路面行駛質(zhì)量指數(shù)總評表統(tǒng)計結(jié)果來看，該檢測路段的路面平整度較差，路面行駛質(zhì)量較差，優(yōu)良率僅為43.6%，嚴重影響行車舒適性，并存在安全隱患。

2.3 路面抗滑性能檢測

路面抗滑性能是舊路檢測與評價的重要指標之一，關(guān)系著道路安全性能，通常用抗滑性能指數(shù)(SRI)來表征。本次采用擺式儀測定路面抗滑系數(shù)。

按照《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》給出的路面抗滑性能的評價標準，BPN≥42，評價等級為優(yōu)；37≤BPN<42，評價等級為良；32≤BPN<37，評價等級為中；27≤BPN<32，評價等級為次；BPN<27，評價等級為差。該檢測段路面抗滑性能指數(shù)總評表如表3所示。

表3 路面抗滑性能指數(shù)SRI總評表

從表3可以看出，該檢測路段抗滑性能不好，影響行車的安全。

2.4 路面結(jié)構(gòu)強度檢測

目前我國將回彈彎沉作為高等級公路瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)強度的控制指標。本次路面結(jié)構(gòu)強度檢測采用落錘式彎沉儀進行檢測，分別對檢測路段上下行車道進行檢測，檢測間距為1點/25 m。每個檢測點重復(fù)落錘檢測兩次，取兩次平均值作為該點彎沉檢測結(jié)果。通過設(shè)計彎沉值與實測彎沉值，計算路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)(SSI)，對原公路結(jié)構(gòu)強度進行評價。SSI的計算公式為：

(5)

其中，ld為路面設(shè)計彎沉；l0為路面實測代表彎沉。

對于二級公路，按照《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》給出路面結(jié)構(gòu)強度評價標準，SSI≥0.83，評價等級為優(yōu)；0.66≤SSI<0.83，評價等級為良；0.5≤SSI<0.66，評價等級為中；0.3≤SSI<0.5，評價等級為次；SSI<0.3，評價等級為差。該檢測段路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)總評表如表4所示。

表4 路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)SSI總評表

3 道路現(xiàn)狀病害分析

本路段破壞最為嚴重的是路面病害，從總體來看路面損壞主要以裂縫、龜裂、塊狀裂縫、松散、坑槽、局部沉陷最為普遍。造成道路病害的原因主要有以下幾點。

3.1 設(shè)計的影響

近年來國道240保臺線北舞渡至舞鋼交界段沿線經(jīng)濟飛速發(fā)展，交通量增長速度超過項目立項時對遠景交通量的評估。交通量的驟然增長超過瀝青混凝土路面的承載能力，導(dǎo)致病害的出現(xiàn)，縮短了公路的使用壽命。

3.2 施工階段的質(zhì)量控制

路基施工時最佳含水率的影響、碾壓遍數(shù)和路基壓實度都會影響工程的質(zhì)量，導(dǎo)致路面病害的產(chǎn)生。材料質(zhì)量是瀝青路面質(zhì)量的保證，施工前以及施工過程中未對材料質(zhì)量進行嚴格的控制，也會導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生病害。瀝青混合料的拌和、運輸過程如果對質(zhì)量的控制不嚴格，可能導(dǎo)致瀝青老化；瀝青混合料攤鋪、碾壓施工時未達到施工要求，這些因素都會導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生病害。

3.3 后期養(yǎng)護和管理

養(yǎng)護工作的滯后使得路面在出現(xiàn)裂縫時不能得到及時的處理，在車輛荷載的作用下又加劇了路面病害的發(fā)展?？v向裂縫、橫向裂縫、網(wǎng)格裂縫不斷延伸發(fā)展，導(dǎo)致局部路面網(wǎng)裂、沉陷、出現(xiàn)坑槽。養(yǎng)護工作中，對坑槽、裂縫的處理方式不恰當(dāng)，使得修補后的路面仍有網(wǎng)裂、沉陷出現(xiàn)。

3.4 超限超載破壞瀝青路面

根據(jù)交通量預(yù)測結(jié)果，到遠景設(shè)計2035年，全線特征年交通量預(yù)測為15 868輛/d。伴隨著沿線經(jīng)濟的高速發(fā)展，車輛荷載明顯增大，大型超載車輛日益增多，使得路面出現(xiàn)疲勞破壞。

4 原有公路的綜合治理方案

1)對于底基層破損，彎沉值大于100×0.01 mm的路段，銑刨舊面層、舊基層和舊底基層，挖除舊路床下40 cm，先對路床進行填前碾壓(20 cm厚，摻8%石灰)，再用40 cm石灰土(摻8%石灰處理)回填至路床頂，再采用2層水泥石灰綜合穩(wěn)定土(37 cm厚)+1層18 cm厚水泥穩(wěn)定碎石(建議摻入銑刨料不多于30%)回填至舊路面平。

2)對于嚴重龜裂且分裂成小塊、沉陷、基層破損且病害連續(xù)，彎沉值介于50×0.01 mm～100×0.01 mm之間的路段，先將原瀝青混凝土面層+18 cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層銑刨，然后對原上底基層加6%水泥(建議值)進行就地冷再生處理，然后用水泥穩(wěn)定碎石(建議摻入銑刨料不多于30%)回填至原路面平。

3)剩余路段直接將瀝青混凝土面層和水泥穩(wěn)定碎石基層加6%水泥(建議值)進行冷再生處理，壓實后與原路面平。在妥善處理舊路病害后，然后全幅統(tǒng)一鋪筑18 cm厚(20 cm厚)水泥穩(wěn)定碎石基層+瀝青透層+稀漿封層+5 cm中粒式瀝青混凝土下面層+瀝青粘層+4 cm細粒式瀝青混凝土表面層進行補強。

5 結(jié)語

根據(jù)檢測結(jié)果，結(jié)合評價指標，提出合理的處置方案，對原有道路進行最大程度的利用，實現(xiàn)了改擴建工程的經(jīng)濟效益最大化。

通過對舊路面病害的處理，該道路通行能力得到了極大的提升，該治理方案效果良好。