基于實(shí)體工程的水泥混凝土路面改建方案研究

李春香

摘 要：依托于實(shí)體工程改建項(xiàng)目，對(duì)水泥混凝土路面的破壞類型及其可能成因進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)舊路面利用方式及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，并結(jié)合項(xiàng)目具體情況對(duì)改建路面結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)研究。

關(guān)鍵詞：老路改建;調(diào)查分析;方案確定

0 引言

我國(guó)水泥混凝土路面初建于上世紀(jì)60年代中期，截止到上世紀(jì)90年代初建有水泥混凝土路面35.5 km，目前大部分路面進(jìn)入大修或者改建年限。相對(duì)于公路建設(shè)，城市道路在滿足道路交通使用功能的同時(shí)，對(duì)于道路的景觀要求較高。另外，相比于瀝青混凝土路面，水泥混凝土路面的行車舒適性較差，行駛噪音大，使用過程中的養(yǎng)護(hù)維修也更加困難。該文依托于江蘇及福建地區(qū)水泥混凝土路面的實(shí)體改建工程，對(duì)水泥混凝土路面老路改造中的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析研究。

1 舊路路面破損類型調(diào)查與評(píng)價(jià)

目前，工程實(shí)踐中主要采用徒步調(diào)查法對(duì)道路沿線的水泥路面破損狀況進(jìn)行詳細(xì)記錄，調(diào)查內(nèi)容包括：縱橫斜向裂縫、角隅斷裂、斷裂板、錯(cuò)臺(tái)、接縫碎裂、接縫料損壞、坑洞、修補(bǔ)損壞等。綜合路況調(diào)查結(jié)果，現(xiàn)有水泥路面存在的主要病害類型分為各種裂縫、斷裂板及錯(cuò)臺(tái)等，詳細(xì)敘述如下。

1.1 斷裂類

水泥混凝土路面發(fā)生的斷裂類病害主要包括橫向裂縫、縱向裂縫、角隅裂縫、交叉裂縫和斷裂板。橫向裂縫是本次討論項(xiàng)目最為普遍的病害，主要發(fā)生在內(nèi)行車道，且下行路面病害多于上行路面。相對(duì)于橫向裂縫，縱向裂縫較少，多數(shù)縱向裂縫產(chǎn)生于板塊中部，且貫穿數(shù)塊板。角隅裂縫多數(shù)分布于內(nèi)行車道，開裂尺寸較大，且伴有一定程度啃邊。而斷裂板病害主要以段落形式集中分布，從斷裂板分布的區(qū)域看，斷裂板病害多分布于排水不暢的城鎮(zhèn)段以及沿線相交地路段，這些路段斷裂板比較集中，呈現(xiàn)出較長(zhǎng)路段連續(xù)斷裂破碎。

1.2 接縫類病害

接縫類病害主要包括錯(cuò)臺(tái)、接縫碎裂及填縫料損壞等。本次討論項(xiàng)目中，下行路面錯(cuò)臺(tái)病害多于上行路面。從錯(cuò)臺(tái)病害的程度看，輕微錯(cuò)臺(tái)病害較多且分布較廣，多以段落形式分布;嚴(yán)重錯(cuò)臺(tái)多數(shù)與其他病害相伴產(chǎn)生。從現(xiàn)場(chǎng)情況看，錯(cuò)臺(tái)病害的產(chǎn)生可能與重載車輛的分布及板底基層的強(qiáng)度有關(guān)。

接縫碎裂病害也是本次討論項(xiàng)目中水泥路面的主要病害，病害程度以輕微病害為主，主要分布于行車道與硬路肩縱向接縫處，及行車道橫向接縫處。

1.3 表層類病害

表層類病害以坑洞及修補(bǔ)損壞為主?？佣床『Χ嗯c接縫類病害或裂縫類病害相伴產(chǎn)生，多數(shù)發(fā)生于角隅處。原路面病害修補(bǔ)以瀝青類材料為主，修補(bǔ)后產(chǎn)生的病害主要包括坑槽、沉陷等。

1.4 豎向位移類病害

豎向位移類病害主要是沉陷，出現(xiàn)在斷裂類病害嚴(yán)重區(qū)域，并同時(shí)伴隨唧泥等病害，同樣也是下行車道多于上行車道。

2 路面結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)

2.1 舊水泥混凝土路面利用方式選擇

根據(jù)前文分析，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，舊水泥混凝土路面的利用主要考慮以下三種方式進(jìn)行比較：

（1）直接加鋪，即保持舊水泥混凝土面板的完整性，充分利用板體的強(qiáng)度和剛度，將舊路的病害進(jìn)行處治之后加鋪瀝青混凝土面層。

（2）對(duì)舊板進(jìn)行打裂壓穩(wěn)后加鋪，通過門板式破碎機(jī)或沖擊壓實(shí)機(jī)等設(shè)備將原水泥路面板塊打裂壓穩(wěn)，舊板呈不規(guī)則小塊，裂紋較細(xì)，在打裂壓穩(wěn)層上加鋪瀝青混凝土面層。

（3）對(duì)舊板進(jìn)行碎石化后加鋪，將舊水泥混凝土面板破碎，將其作為路面的基層或者底基層，在其上直接鋪設(shè)瀝青面層或者補(bǔ)強(qiáng)后鋪設(shè)瀝青面層。

2.2 路面結(jié)構(gòu)方案確定

本次路面結(jié)構(gòu)方案確定主要基于常熟及福建地區(qū)相關(guān)老路改造工程（黃山路（白茆塘-黃浦江路）改造工程、晉光路景觀提升工程、晉江市城北泉安北路改建工程）進(jìn)行，主要對(duì)幾種加鋪方案展開討論。

方案一：直接加鋪瀝青層。對(duì)舊水泥混凝土路面進(jìn)行病害處治后，加鋪2 cm應(yīng)力吸收層+加鋪玻纖格柵+6 cm下面層+4 cm上面層。

方案一主要適用于原路面狀況指數(shù)優(yōu)良，斷板率小于10%的舊路改造，其優(yōu)點(diǎn)是可以很好地利用舊路水泥板的強(qiáng)度，加鋪厚度通常較薄，造價(jià)相對(duì)低，同時(shí)不受地下管線限制。缺點(diǎn)是舊路病害很難處理徹底，剛性面板在行車荷載的作用下容易產(chǎn)生翹動(dòng)，導(dǎo)致接縫或裂縫兩側(cè)受力不均勻，瀝青加鋪層底面拉應(yīng)力或剪應(yīng)力過大，從而引起瀝青加鋪層產(chǎn)生反射裂縫。并且剛性水泥面板和柔性瀝青面層的強(qiáng)度差異大，變形協(xié)調(diào)性較差，容易出現(xiàn)層間滑移病害。

方案二：碎石化舊路面后加鋪瀝青層。將舊水泥混凝土路面共振碎石化后，加鋪防水封層+11 cm瀝青穩(wěn)定碎石基層+6 cm下面層+4 cm上面層。

方案二主要適用于舊路面狀況指數(shù)差、斷板率大于20%的舊路改造。優(yōu)點(diǎn)是碎石化能使水泥混凝土面板在平面上強(qiáng)度分布均勻，消除原水泥混凝土路面的病害，使舊板破碎至合理粒徑，使其與加鋪層接觸處不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，消除了產(chǎn)生反射裂縫的隱患，同時(shí)破碎層還具有一定的強(qiáng)度。缺點(diǎn)是碎石化后的舊路面強(qiáng)度降低，僅能用于路面的底基層或者下基層，需要加鋪補(bǔ)強(qiáng)的路面結(jié)構(gòu)較厚。同時(shí)，碎石化對(duì)設(shè)備要求高，造價(jià)較高。

方案三：打裂壓穩(wěn)舊路后加鋪瀝青層。將舊水泥混凝土路面打裂壓穩(wěn)后，加鋪防水封層+11 cm瀝青穩(wěn)定碎石基層+6 cm下面層+4 cm上面層。

方案三主要適用于舊水泥路面狀況指數(shù)處于中、次，斷板率介于10%～20%的舊路改造。其優(yōu)點(diǎn)是舊路的參與強(qiáng)度損失較小，可以較充分地利用舊路面的強(qiáng)度，可以分散板塊的水平溫度變形和翹曲變形，降低加鋪瀝青混凝土面層反射裂縫出現(xiàn)的幾率。同時(shí)，打裂壓穩(wěn)施工期可不中斷交通。缺點(diǎn)是打裂后板塊仍較大，且不均勻，仍存在產(chǎn)生發(fā)射裂縫的隱患。

方案四：碎石化舊路面后加鋪水穩(wěn)碎石+瀝青層。將舊水泥混凝土路面破碎后，加鋪32 cm水泥穩(wěn)定碎石基層+6 cm下面層+4 cm上面層。

方案四的優(yōu)點(diǎn)與方案二相同，舊水泥混凝土板破碎后仍具有較高的強(qiáng)度，同時(shí)消除了舊水泥混凝土板的不均勻受力及病害;缺點(diǎn)是水泥穩(wěn)定碎石基層抗反射裂縫及抗疲勞能力相對(duì)較差，容易導(dǎo)致加鋪層產(chǎn)生開裂。且該方案引起路面標(biāo)高抬高較多，不適用于標(biāo)高受限區(qū)域使用。

3 結(jié)論

根據(jù)上述分析結(jié)果可以得出以下結(jié)論：

（1）直接加鋪方案限制條件少，造價(jià)低，適用于舊路面狀況良好路段。但舊路病害根治不清，容易造成早期病害。

（2）共振碎石化后加鋪方案，消除了產(chǎn)生反射裂縫的隱患，使用壽命長(zhǎng)，后期養(yǎng)護(hù)壓力小。但其對(duì)設(shè)備要求高、初期建設(shè)成本高。

（3）打裂壓紋后加鋪方案，舊路面打裂后仍具有較高強(qiáng)度，同時(shí)消除了舊板的不均勻受力及路面病害，缺點(diǎn)是打裂塊度仍然較大，有產(chǎn)生反射裂縫的隱患，并且施工影響范圍較大，不適用于城區(qū)道路改建。

（4）共振碎石化后同時(shí)加鋪水穩(wěn)及瀝青層方案，消除了舊版產(chǎn)生反射裂縫隱患的同時(shí)，新加鋪的水穩(wěn)層也有較高強(qiáng)度，缺點(diǎn)是水穩(wěn)基層本身抗反射裂縫及抗疲勞能力相對(duì)較差，同時(shí)對(duì)路面標(biāo)高抬高較多，不適用于標(biāo)高受限區(qū)域使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JTG/T D32-2012，公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S].