市政道路舊路改造設計研究

顧 蓉

（常德市建筑設計院有限責任公司，湖南 常德 415000）

0 引言

隨著社會經濟的飛速發(fā)展，城市內汽車數量不斷增加，市政道路交通壓力日益增加[1]；城市化進程的加快，也使城市內早期規(guī)劃的路線及建筑物不能滿足現有交通需求[2]；同時由于部分現有道路建設較早，使用年限較長，且當時建設水平較為落后，城市內部分老舊路段出現設施老化、道路狹窄且交通功能滯后等問題[3]?，F階段，根據市政道路中老舊道路的現狀和城市發(fā)展對市政道路的需求，需要對部分老舊道路進行擴寬改造升級，以滿足社會經濟的可持續(xù)發(fā)展[4-5]。該文以實際工程中的具體問題為切入點，針對具體問題對舊路改造設計細節(jié)進行深入研究[6-7]，研究結果對今后市政道路舊路改造設計工作具有一定的指導意義。

1 工程概況

1.1 改造項目情況

該工程為市政道路舊路改造與新建道路相結合，其中A段為新建路段，B段為舊路改造路段。道路等級為城市次干道，設計速度為40km/h。該項目規(guī)劃路幅紅線寬度36m，規(guī)劃綠線控制寬度46m。其中，舊路改造路段共計870m，設計內容包括道路、排水、管線綜合、交通規(guī)劃和生態(tài)景觀等內容。舊路改造路段老路面為水泥混凝土結構，道路寬度約32m～34m，道路北側為居民小區(qū)且臨路側為高擋墻。

1.2 工程地質條件

擬建場地原始地貌類型屬沅水北岸Ⅰ級階地范疇，場地內無活動性斷裂通過，場地原有地貌已基本破壞。場地內分布的地層主要有混凝土、雜填土、淤泥質粉質黏土、粉土、粉質黏土、細砂以及圓礫，其中混凝土部分為老舊路段的混凝土路面，呈灰白色，堅硬。場地屬中亞熱帶濕潤季風氣候向北亞熱帶濕潤季風氣候過渡的地帶。

場地地下水主要分為賦存于雜填土及黏性土層中的上層滯水及賦存于細砂、圓礫中的孔隙承壓水，以粉土、粉質黏土為相對隔水頂板。上層滯水主要由大氣降水、地表水下滲等補給，水位較穩(wěn)定，初見水位埋深為2.7 m～4.7 m；孔隙承壓水主要由沅江及大氣降水補給，承壓水水位隨河水位漲落而變化，以地下徑流、井等方式排泄。場地內地下水對混凝土結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋均有微腐蝕性。

2 舊路存在的問題

2.1 老路段病害

舊路改造路段現狀老路寬度約32 m，中間車行道寬21 m，為水泥混凝土路面，兩側人行道各寬5.5 m，基本無建筑退讓距離，另外北側居民小區(qū)標高比道路高6 m～8 m，臨道路一側為高擋墻。根據現場踏勘情況，路面情況較好，根據《水泥混凝土面板彎沉值實驗報告》，平均彎沉值為31（0.01 mm），彎沉值標準差為15.7（0.01 mm），原水泥混凝土路面病害主要表現為交叉裂縫和破碎板、拱起、修補，總體情況較好。因此對病害板進行病害處理后，與新建路段統一加鋪瀝青混凝土路面。

2.2 病害原因分析

該項目中老舊路段存在時間較長，其現狀的路面損壞與大多數市政道路破壞模式一致，是在長期的作用下所形成。導致路面發(fā)生破壞的主要因素如下：1）行車荷載。在車輛荷載尤其是超載作用下，導致水泥板開裂、破碎、斷板。2）施工。該路段施工年限較久，施工標準較低，土基和基層強度不夠。3）筑路材料。質量差、不穩(wěn)定，造成部分路段病害發(fā)育差異。4）水。路面的裂縫未及時修補，水分進入路面內部結構，同時豎向位移重復作用，使面層破壞、基層侵蝕脫空等。

3 舊路改造設計重要節(jié)點研究

3.1 設計原則

該項目中設計指標見表1。為保證兩側居民進出，采用倒邊施工方案，施工期間保證雙向通行，盡量減少道路施工對居民生活的影響[8]。

表1 技術標準表

3.2 舊路病害處理

3.2.1 破碎沉陷板、嚴重脫空板處理

對損壞嚴重的舊混凝土面板來說，如果板塊出現嚴重的破碎、斷裂與沉陷以及脫空板等情況，就需要挖除舊板澆注新板。具體施工方法如下所述。

對老舊板面進行的拆除工作包括以下2個部分：①放線。形狀多為長方形或正方形，并平行于道路中心線位置，放線大小應比損壞部位寬30 cm以上。②切割。根據防線位置進行切割作業(yè)，切割深度應大于面板厚度的2/3，當放線位置距離道路縫不足1m時，將整塊板進行切除。此外，在舊板拆除作業(yè)時，應注意在對裂縫進行切除作業(yè)時，要確保機械設備使用合理，沿放線位置仔細施工，避免超挖以及破壞基坑和周邊混凝土。新板澆筑工作內容包括以下3個部分：①強度。新板強度應大于舊板，且抗拉強度應大于4.5MPa。②外加劑選擇。添加劑的選擇應保證混凝土板具有前期強度高，收縮性小、后期強度穩(wěn)定，同時保證凝結時間符合要求。③后期處理。在混凝土澆筑完成后，對混凝土半面部進行搗鼓、拉毛、趕光以及養(yǎng)護工作。

3.2.2 路基、基層處治

如果混凝土板破壞是由于路基、基層原因引起的，即平均彎沉＞0.45 mm，就應該處理路基與基層。

大面積路基、基層的處理：如果路基、基層需要處治的范圍超過總面積的50%，就應采用挖除重建方案。路基開挖換填的處理深度大致為基層以下0.5 m，應根據現場實際情況確定最終換填深度。換填材料采用級配良好的山礫土，并按要求分層壓實。

局部路基、基層的處理：如路基、基層需要處治的范圍僅涉及少量板塊的局部，則應采用淺層挖補方案。清除局部松軟路基、基層后采用低標號砼（C20）填筑并振搗密實、整平。

3.2.3 接縫錯臺處理

接縫錯臺處理包括以下內容：①當基層過軟導致錯臺即彎沉差≥0.06 mm時，應首先處理好基層，防止進一步不均勻沉陷，處理方法與局部路基、基層的處理方法相同。②錯臺兩側接縫穩(wěn)固即彎沉差＜0.06 mm時，錯臺高差＜1 cm僅采用打磨機磨平即可；錯臺高差≥1 cm則應切除≥1 m后澆筑新板。

3.2.4 原路面一般接縫、裂縫的處理

在瀝青加鋪層施工前，應對原路面的縱橫向接縫及路面裂縫全部進行清縫。采用割縫機對縫隙進行割縫清理，然后用灌縫機向清理后的縫中灌注瀝青膠泥，不能使用熱瀝青。在清縫時要保證鋸深為8 cm～10 cm，清除后要及時清掃附近衛(wèi)生并盡快進行灌縫，以免雜物再次進入縫隙。灌縫前要調整灌縫機，使其流出的瀝青膠泥油細膩、均勻。

3.2.5 缺邊、斷角板塊處理

對缺邊、斷角板的處理主要有兩種方式，首先針對范圍小于1m或僅發(fā)生斷裂的面板可采取灌縫處理；對長寬大于1m，或隨著下沉、破碎等問題的面板處理方式與破碎板相同。

3.3 路面工程

該項目路面設計采用雙輪組單軸荷載100 kN（BZZ－100）作為標準軸載。表面層采用SBS（I-D型）改性瀝青，其余采用A級70號道路石油瀝青。人行道部分路面采用機制砼透水磚。此外，該工程中無障礙設施，并在道路路段上鋪設有力殘疾者行進盲道，行進盲道在路段上連續(xù)鋪設，道路無障礙盲道鋪設位置距道路邊線0.6 m，行進盲道寬0.5 m。沿線單位出入口車輛進出少，出入口寬度小的，設置壓低側石的三面坡形式出入口，順人行道行進方向坡度為1∶20。道路交叉口人行道在對應人行橫道線的緣石部位設置緣石坡道，三面坡緣石坡道坡度為1∶12。

3.4 橫斷面

該項目現狀路面為水泥混凝土結構，路面寬度約32 m，兩側存在居民小區(qū)和高擋墻。結合項目周邊環(huán)境和設計要求，該階段的舊路改造中橫斷面設計采用原有寬度進行設計，待后續(xù)周圍居民小區(qū)拆遷至合適位置后在對道路中人行道及綠化帶等內容進行二次改造。

道路標準橫斷面設計近期按32m實施，遠期按標準橫斷面（36 m）進行加寬改造，遠期只對綠化帶及人行道進行加寬改造，機動車道近期與遠期相同。近期橫斷面分布：3.5m（人行道）+2.0m（綠化設施帶）+21.0m（機動車道）+2.0m（綠化設施帶）+3.5m（人行道）=32.0m。圖1為該項目中道路標準橫斷面圖。

圖1 道路標準橫斷面圖

3.5 新舊道路拼接處理設計

該項目中新建路段車行道路面自上而下為4 cm厚細粒式改性（SBS）瀝青混凝土、5 cm厚中粒式重交瀝青混凝土、7 cm厚粗粒式重交瀝青混凝土、1 cm厚SBS改性瀝青同步碎石下封層、20 cm厚5.0%水泥穩(wěn)定碎石、20cm厚4.0%水泥穩(wěn)定碎石以及30cm厚精加工層，舊路改造路段車行道路面結構層自上而下為4 cm厚細粒式改性（SBS）瀝青混凝土、5 cm厚中粒式重交瀝青混凝土、7 cm厚粗粒式重交瀝青混凝土、經編復合防裂布以及經過病害處理的水泥砼板。新舊路面銜接位置示意圖如圖2所示。

圖2 舊路改造路段路面示意圖

在施工中應注意以下2點：①新舊路面搭接時分臺階開挖，臺階寬度不應小于100 cm，臺階應稍向內傾斜。②在面層與基層臺階上應繼續(xù)敷設經編復合防裂布，伸入新建結構層≥1.5 m。經編復合防裂布的部分指標見表2。

表2 經編復合防裂布部分指標

3.6 建筑材料

為適當兼顧高穩(wěn)、低溫兩方面的性能，表面層采用SBS（I-D型）改性瀝青，其余采用A級70號道路石油瀝青。細集料應潔凈、干燥、無風化和無雜質，有適當的顆粒級配，填料應干燥、潔凈，能自由地從礦粉倉流出，粗、細集料及填料宜采用黏附性好的堿性石料。瀝青混凝土面層瀝青用量建議在4.5%～5.5%。黏層油與透層油均采用乳化瀝青，所使用的基質瀝青標號宜與主層瀝青混合料相同，黏層油與透層油品種和用量，應根據下臥層試灑確定。黏層油與透層油均采用瀝青灑布車噴灑，并選擇適宜的噴嘴，灑布速度和噴灑量保持穩(wěn)定。填料宜采用石灰?guī)r等憎水性石料經磨細后得到的礦粉。礦粉要求潔凈、干燥。當采用水泥、石灰、粉煤灰作填料時，其用量不宜超過礦料質量的2%。其中瀝青材料的要求見表3。

表3 瀝青材料的要求

4 結論

該文以實際工程為背景，深入分析了市政工程中舊路改造設計中的要點，所得結論如下：1）分析了工程地質條件以及舊路存在的問題，并對病害產生的原因進行深入分析，得到市政道路中舊路病害產生的普遍性原因。2）對舊路改造中的設計細節(jié)進行深入研究，重點分析了舊路改造設計原理、路基、路面、橫斷面以及新舊道路拼接等方面的設計要求和設計細節(jié)，分析結果對今后市政道路舊路改造設計具有一定的指導意義。