某拓寬高速公路紹興段路面整修設(shè)計(jì)方案研究★

鄧紹玉 徐毅青

(浙江樹人大學(xué)城建學(xué)院，浙江 杭州 310015)

1 概況

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,建成運(yùn)營的高速公路的交通量不斷增加,四車道高速公路拓寬工程也在各地方興未艾。然而，隨著交通量的增長，以及重車比例高、路基沉降等因素作用，拓寬高速公路的路面使用狀況衰減迅速。高速公路公司對道路投入的養(yǎng)護(hù)成本均很高，養(yǎng)護(hù)罩面等措施往往存在缺乏針對性或措施不到位，效果不甚理想。本文研究的拓寬高速公路紹興段存在新老路基拼接部位裂縫、三車道結(jié)構(gòu)性病害問題和沉降使得公路的縱面線形指標(biāo)變差等問題。本次該高速公路紹興段路面整修的目的是路面的使用性能有實(shí)質(zhì)性的改善，延長路面使用壽命，改變以往2年～3年加鋪一次的狀況。

2 項(xiàng)目基本概況

該高速公路紹興段于2005年年底建成通車，2013年8月拓寬成35 m路基的八車道。拓寬后多次進(jìn)行養(yǎng)護(hù)加鋪，大的罩面實(shí)施過二次，平均加鋪厚度均在5 cm～8 cm左右，橋頭路段還經(jīng)過多次接坡罩面，接坡長度50 m～100 m不等。典型的路面橫斷構(gòu)造如圖1所示。

拓寬成八車道后，單向四個(gè)車道中，一車道、二車道主要行駛中小型車，三車道、四車道主要行駛大車，軸重分布在橫斷方向各車道存在較明顯差異。根據(jù)某路段埋設(shè)的軸載觀測儀觀測資料，一車道～四車道年累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次分別為800萬次、1 500萬次、8 000萬次和5 000萬次。

3 拓寬路基路段路面整修的主要問題及分析

3.1 沉降

該高速公路紹興段地處深厚軟基路段，受建設(shè)水平限制，路段內(nèi)的沉降問題難以一次解決，通車至今，路基的沉降仍然以每年1 cm～3 cm的速度繼續(xù)，沉降使得公路的縱面線形指標(biāo)十分差，嚴(yán)重影響行駛舒適性。若要恢復(fù)原縱面，則大部分路段加鋪厚度在40 cm以上，加上之前已經(jīng)加鋪的，則目前工后沉降已超過50 cm。加鋪罩面對縱面線形的改善能起到一定的作用，罩面荷載將引起一定的新的沉降發(fā)生。

拓寬完成后，路基沉降仍然難以避免地繼續(xù)，在理論上拓寬側(cè)的沉降應(yīng)大于老路側(cè)，故新老路差異沉降將拼接部拉裂的現(xiàn)象也在所難免，事實(shí)也證明該點(diǎn)，三車道拼接部幾乎全線不同程度均出現(xiàn)縱向裂縫。

3.2 三車道的路基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足

如前述，該拓寬高速公路紹興段結(jié)構(gòu)最薄弱的位置是三車道，而行駛重車最多的也是三車道。病害調(diào)查顯示，三車道的病害特別是結(jié)構(gòu)性病害是最多的。分析三車道先天不足，主要存在以下幾個(gè)方面：1)老路硬路肩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最低,最不均勻。硬路肩屬于邊部，施工時(shí)的壓實(shí)往往存在不足的現(xiàn)象；老硬路肩無底基層；2)拼寬新建臨近拼接部的位置，也是最難壓實(shí)的部位，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也弱于外側(cè)四車道；3)拼接部位往往是脫開的。路面的拼接，新老瀝青混凝土的結(jié)合都無法做到完全緊密。面層不夠理想的結(jié)合，是無法抵抗重車和沉降兩大作用的，而裂縫在水下滲后，進(jìn)一步加劇了結(jié)構(gòu)破壞。彎沉檢測結(jié)果也反映三車道的平均彎沉和標(biāo)準(zhǔn)差明顯大于其他車道。

3.3 三車道變形特點(diǎn)

三車道病害特點(diǎn)如圖2所示。其中Ⅱ是Ⅰ的發(fā)展和延伸。

本次設(shè)計(jì)在拼接部位取芯情況顯示，拼接部基本都完全松散，連面層都很難取出芯樣。這同樣證明了拼接部的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相對要低許多。

4 路面整修方案設(shè)計(jì)及比選

4.1 基本方法和思路

根據(jù)以上分析，初步擬定了兩種罩面補(bǔ)強(qiáng)思路：

1)方案一：以三車道為設(shè)計(jì)車道，按三車道實(shí)際軸載和實(shí)測彎沉代表值，進(jìn)行理論計(jì)算，確定最小補(bǔ)強(qiáng)厚度，并按該最小補(bǔ)強(qiáng)厚度進(jìn)行拉坡控制。病害處理對于Ⅰ類變形路段，不銑刨，罩面前鋪設(shè)聚酯玻纖布；對于Ⅱ類變形路段，拼接部進(jìn)行銑刨重鋪，銑刨深度17 cm。2)方案二：按二、四車道中相對較差的車道為設(shè)計(jì)車道，按該車道實(shí)際軸載和實(shí)測彎沉代表值，進(jìn)行理論計(jì)算，確定最小補(bǔ)強(qiáng)厚度，并按該最小補(bǔ)強(qiáng)厚度進(jìn)行拉坡控制；另針對三車道，采取銑刨后做柔性基層的方法，進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

兩方案實(shí)施后典型斷面構(gòu)造如圖3，圖4所示。

4.2 路面整修方案比選

方案一優(yōu)點(diǎn)為銑刨少，施工相對方便，更厚的罩面對線形改善相對有利一些，對一、二、四車道結(jié)構(gòu)壽命有利。缺點(diǎn)為對三車道的先天不足未能徹底處理。

方案二優(yōu)點(diǎn)為對三車道先天不足，可做較徹底的處理；三車道改造成柔性路面，適應(yīng)變形能力強(qiáng)，拼接部縱縫發(fā)展一定程度向兩側(cè)車道線位置轉(zhuǎn)移，可延緩裂縫發(fā)展速度，減輕裂縫病害程度。缺點(diǎn)為銑刨深度較深，施工相對復(fù)雜；三車道重做，仍然存在與二、四車道間的拼接，裂縫發(fā)生仍較難避免。

另外，在不含病害處理及其他附屬工程數(shù)量的前提下，估算兩者工程造價(jià)如下:方案一為9 100萬元,方案二為8 600萬元。

綜上所述，方案二重做柔性路面基層，更有利路面耐久性，經(jīng)濟(jì)合理，本次拓寬高速公路紹興段路面整修設(shè)計(jì)推薦方案二。