舊水泥路面路況檢測評價與大中修結(jié)構(gòu)方案探討

王秋敏 黃慧 譚巧攀

【摘要：】文章針對舊水泥路面損壞程度不一、承載力不均等問題，結(jié)合實際工程調(diào)查情況，對某路段舊水泥路面路況開展了檢測評價研究，提出了舊水泥路面檢測評價建議，并通過舊水泥路面大中修結(jié)構(gòu)優(yōu)化探討，基于路況的分段優(yōu)化推薦了舊水泥路面大中修結(jié)構(gòu)方案。研究成果可為舊水泥路面路況檢測評價、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計、大中修結(jié)構(gòu)的適用性與合理性選擇提供技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞：】舊水泥路面;路況評價;彎沉;脫空;大中修;適用性

U416.042A040113

0 引言

水泥路面是公路路面結(jié)構(gòu)的重要形式之一[1]。隨著其運營時間的增長，大部分的水泥路面會存在不同程度的路面損壞，面臨著大中修。據(jù)悉，在2010—2030年間，相對于新建公路項目而言，公路大中修任務(wù)更加繁重，形勢更加緊迫，并且面臨的問題更加棘手。

綜合考慮各方面影響因素，對于水泥面板斷板、開裂較多或者路況較好路段，應(yīng)區(qū)別采取不同的大中修方案，而非“一刀切”式廢除重建。為進(jìn)一步提升大中修項目路面使用性能，需要對設(shè)計前的路況檢測工作、設(shè)計階段的優(yōu)化設(shè)計工作、舊路結(jié)構(gòu)層的再生利用技術(shù)進(jìn)行細(xì)化研究，充分利用已穩(wěn)定的舊路面結(jié)構(gòu)體及其剩余強(qiáng)度，因此如何對舊水泥混凝土路面進(jìn)行綜合評價顯得尤其重要[1-2]。

本文以G209線某路段大中修工程為依托工程，開展舊水泥路面評價與大中修結(jié)構(gòu)探討。為使大中修工程方案設(shè)計科學(xué)、合理、有針對性，在設(shè)計前對本工程路段舊路面分別進(jìn)行了舊路整體路況人工調(diào)查、結(jié)構(gòu)承載力彎沉測試、脫空調(diào)查FWD彎沉測試、面板板邊彎沉測試（貝克曼梁法）判斷脫空，為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考。

1 路網(wǎng)舊水泥路面路況檢測評價

1.1 路況調(diào)查

G209線某路段已運營10余年，對該路段進(jìn)行了路況調(diào)查，結(jié)果表明：目前整體路況良好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，舊混凝土強(qiáng)度及表面狀況良好，無連續(xù)大面積斷板、無明顯錯臺，但局部存在板角斷裂、交叉開裂斷板等病害，部分積水路段排水問題引起路面病害嚴(yán)重，會對正常的行車安全和運營、行車舒適性造成影響，如圖1所示。

1.2 結(jié)構(gòu)承載力檢測

為判斷舊水泥路面的整體結(jié)構(gòu)承載力，對該路段每隔20 m進(jìn)行了貝克曼梁彎沉測試，測試結(jié)果匯總分析如下頁表1所示。

由表1可知，該路段舊水泥路面彎沉總體良好，擬大修路段彎沉略大，>30（0.01 mm），與人工調(diào)查的現(xiàn)場路況匹配性較高;擬中修路段彎沉結(jié)果基本<20（0.01 mm）。

1.3 脫空檢測

1.3.1 動態(tài)彎沉法

為準(zhǔn)確判斷舊水泥路面脫空率及是否需要灌漿，選取連續(xù)斷角、斷板較多的典型路段為對象進(jìn)行了FWD脫空檢測，如下頁圖2所示。

采用FWD動態(tài)彎沉車對斷板較多的典型路段進(jìn)行了板角板邊彎沉差測試，以判斷是否存在脫空。板底脫空判別標(biāo)準(zhǔn)為：采用0.7 MPa、0.9 MPa、1.1 MPa三級加載測試彎沉值并計算求得彎沉截距b，根據(jù)彎沉截距|b|≥20 μm判斷脫空。

面板需要灌漿的判別標(biāo)準(zhǔn)為：（1）所有的脫空板需要板底灌漿;（2）相鄰板的板邊彎沉差>0.08 mm則需要板底灌漿;（3）單點彎沉>200 μm需要板底灌漿。根據(jù)測試結(jié)果判斷舊水泥面板的脫空狀況及是否需要灌漿。結(jié)果分析匯總?cè)绫?所示。

1.3.2 貝克曼梁法（板邊彎沉）

在上述利用FWD測試判斷脫空的基礎(chǔ)上，利用貝克曼梁法對典型路段進(jìn)行了大范圍脫空調(diào)查，測試舊水泥路面板邊彎沉，以板邊彎沉值>200 μm判斷是否脫空及是否需要灌漿。根據(jù)實測結(jié)果統(tǒng)計分析如表3所示。

2 大中修結(jié)構(gòu)方案

根據(jù)路況調(diào)查結(jié)果和彎沉測試結(jié)果，同時為適應(yīng)交通量日益增長和改善交通的需要，參考以往大中修工程的經(jīng)驗，以充分利用原有舊水泥路面的剩余強(qiáng)度和有效保證加鋪層結(jié)構(gòu)的合理性為原則，根據(jù)目前路況實際情況，本路段維修分為大修段、中修段，如表4所示。

2.1 中修路段結(jié)構(gòu)方案分析

（1）路段1共計2.1 km，該路段路況優(yōu)良，基本無斷板、無明顯錯臺，對舊水泥路面直接進(jìn)行2 cm超薄罩面，可減少行車荷載對舊水泥路面面板的荷載作用尤其是沖擊荷載，改善面板的受力;有利于改善水泥路面的行車舒適性;良好穩(wěn)定的舊水泥混凝土及其下承層提供了良好的結(jié)構(gòu)承載力，加鋪后有利于延長整個路面結(jié)構(gòu)的使用壽命。因此該路段推薦采用的路面結(jié)構(gòu)為：2 cm橡膠瀝青優(yōu)化型細(xì)粒式ARAC-10瀝青混凝土+乳化瀝青黏層+瀝青灌縫+局部舊路面換板[3]。

（2）路段2共計17.45 km，該路段路況優(yōu)良，基本無斷板、無明顯錯臺，故考慮保護(hù)現(xiàn)有水泥板塊的受力，減少重載交通對水泥板塊的直接沖擊等作用，延長使用壽命等，同時考慮經(jīng)濟(jì)成本投入與現(xiàn)狀路況、加鋪層功能定位與耐久性等問題，該路段推薦采用的路面結(jié)構(gòu)為：4 cm橡膠瀝青優(yōu)化型細(xì)粒式ARAC-13瀝青混凝土+乳化瀝青黏層+瀝青灌縫+局部舊路面換板[4-5]。

2.2 大修路段結(jié)構(gòu)方案分析

路段3共計3.1 km，其舊水泥路面路況相對較差，斷板、破碎板較多，因此為充分利用舊水泥路面剩余強(qiáng)度，采用碎石化技術(shù)將其進(jìn)行碎石化處理后使其強(qiáng)度趨于均勻化[6]，再加鋪級配碎石進(jìn)行過渡，級配碎石層既增加了結(jié)構(gòu)整體承載力，又使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更加均勻，可充分發(fā)揮級配碎石柔性散體材料性能，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗裂能力。該路段推薦采用的路面結(jié)構(gòu)為：6 cm AC-16瀝青混凝土+1.5 cm熱瀝青同步碎石封層+18 cm級配碎石基層+碎石化舊水泥路面[7-8]。

3 結(jié)語

針對舊水泥路面損壞程度不一、承載力不均等問題，本文根據(jù)實際工程調(diào)查情況，結(jié)合舊路整體路況人工調(diào)查、結(jié)構(gòu)承載力彎沉測試、脫空調(diào)查FWD彎沉測試、面板板邊彎沉測試（貝克曼梁法）判斷脫空等，開展舊水泥路面評價與大中修結(jié)構(gòu)探討，得到如下結(jié)論：

（1）結(jié)合舊路整體路況人工調(diào)查、脫空調(diào)查FWD彎沉測試、面板板邊彎沉測試（貝克曼梁法）判斷脫空等發(fā)現(xiàn)：人工調(diào)查與彎沉檢測結(jié)果相關(guān)性較高，在檢測評價中，應(yīng)注意人工調(diào)查的經(jīng)驗性判斷與儀器設(shè)備檢測評價的有效性、匹配性;貝克曼梁法與FWD動態(tài)彎沉檢測相結(jié)合，可更準(zhǔn)確地判斷舊水泥面板的脫空狀況及是否需要灌漿。

（2）開展舊水泥路面路況檢測評價時，建議對舊路排水系統(tǒng)的完好性或可用性進(jìn)行專項調(diào)查分析。水是公路結(jié)構(gòu)與材料損害的主要因素，尤其是在路網(wǎng)公路中路面結(jié)構(gòu)厚度整體偏薄，水的破壞影響更加明顯，修復(fù)或完善舊路排水系統(tǒng)對舊路大中修工程質(zhì)量至關(guān)重要。

（3）結(jié)合舊水泥路面路況檢測評價及其大中修結(jié)構(gòu)探討發(fā)現(xiàn)：對于路況較差的、水泥混凝土面板破碎板較多、彎沉測試數(shù)據(jù)較大的路段，建議按大修設(shè)計;對于路況較好的、水泥路面路況良好、無明顯斷板、錯臺等病害路段，建議按大修預(yù)防性養(yǎng)護(hù)設(shè)計;對于路況較好的、水泥路面路況良好、無明顯斷板、錯臺等病害路段，建議按中修罩面工程設(shè)計。

本文可為舊水泥路面路況檢測評價、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計、大中修結(jié)構(gòu)的適用性與合理性選擇提供技術(shù)參考。

參考文獻(xiàn)：

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[2]JTJ 073.1-200 公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[3]孫立軍.瀝青路面結(jié)構(gòu)行為理論[M].北京：人民交通出版社，2005.

[4]JTG D50-2017，公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范[S].

[5]許新權(quán)，吳傳海，舒 翔，等.舊水泥路面加鋪瀝青層結(jié)構(gòu)力學(xué)特性分析[J].公路與汽運，2009（3）：55-58.

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[8]王 靜.水泥混凝土碎石化施工技術(shù)與適用結(jié)構(gòu)層研究[D].西安：長安大學(xué)，2012.DDB5BFBB-AB41-4D68-91F7-85CE8967C92B