國道G338石太高速至平山縣段路面改造提升技術(shù)方案研究

樊宇朔

摘要 國道G338石太高速至平山縣段通車已久，隨著交通量的增長，路面出現(xiàn)坑槽、沉陷、松散、龜裂等病害。文章在調(diào)查公路建養(yǎng)歷史、路面病害類型及發(fā)展情況的基礎(chǔ)上，結(jié)合路面檢測評價結(jié)果，遵循“分段設(shè)計、分類處理”的養(yǎng)護(hù)設(shè)計要求，將全線分為8個養(yǎng)護(hù)設(shè)計單元，提出相適應(yīng)的修復(fù)性養(yǎng)護(hù)、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路面提升方案。

關(guān)鍵詞 國道G338；路面改造；修復(fù)性養(yǎng)護(hù)；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

中圖分類號 U416.217文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）14-0135-03

0 引言

國道G338石家莊段是聯(lián)通石家莊市中西部區(qū)域東西向貫通的干線公路，因通車運行多年，加之交通量較大，出現(xiàn)坑槽、沉陷、松散、龜裂等病害，為改善行車質(zhì)量，需對路面進(jìn)行改造提升。該路段建養(yǎng)歷史復(fù)雜，路面結(jié)構(gòu)、斷面類型不盡相同，且路面改造提升段落里程相對較長，涉及野外段及城鎮(zhèn)段。因此路面改造提升方案需綜合考慮各因素，提出合理養(yǎng)護(hù)單元劃分，進(jìn)而針對性地提出路面改造方案。

1 工程概況

1.1 道路建養(yǎng)歷史

路面改造提升工程起點位于石太高速跨線橋（K344+747），改造終點為平山縣城（K376+117），涉及石家莊市新華區(qū)、鹿泉區(qū)和平山縣3個區(qū)（縣）。

K344+747～K369+177上行方向自2003年建成通車后未進(jìn)行過改建或大中修。K344+747～K370+729段下行方向因埋設(shè)熱力管線，于2018年將原水泥混凝土路面改建為瀝青混凝土路面，同時K369+177～K370+729上行方向，舊路拉毛后加鋪4 cm瀝青罩面。K370+729～K376+117段自2001年建設(shè)通車后至今，除平山縣城區(qū)段近年進(jìn)行過中修外，其余路段未進(jìn)行過改建或大中修。

1.2 道路技術(shù)狀況

因各路段建設(shè)時間及建設(shè)方案的差異，各路段斷面類型和路面結(jié)構(gòu)區(qū)別較大。該次路面改造提升路段均為一級公路，設(shè)計速度為80 km/h。部分路段因通過城區(qū)村鎮(zhèn)，限速60 km/h。路面改造段公路斷面型式及路面類型見表1。

2 病害原因診斷與養(yǎng)護(hù)對策分析

2.1 病害原因診斷

該次改造提升路段包含水泥混凝土路面與瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)。通常根據(jù)路面病害形成的原因、表觀形態(tài)、對路面使用性能的影響等，將水泥混凝土路面病害分為斷裂類、豎向位移類、接縫類和表層類等；將瀝青路面病害分為裂縫類（橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫）、車轍、松散和坑槽等。

該路段通車時間長，交通量大，路段范圍內(nèi)包含西柏坡電廠、石家莊北繞城高速互通、京昆高速互通等重要交通節(jié)點，部分路段重車比重較大，導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫病害，加之排水不暢，水從面層裂縫進(jìn)入基層，導(dǎo)致基層強(qiáng)度降低，在水力耦合作用下加劇了路面破壞。城區(qū)路段因無重型車輛，且養(yǎng)護(hù)到位，現(xiàn)場調(diào)查病害較少、較輕，舊路結(jié)構(gòu)完整，僅面層出現(xiàn)輕微病害。

現(xiàn)場路面狀況調(diào)查表明，部分路段路況較差，存在不同程度的路面病害，水泥路面出現(xiàn)塊裂、破碎板、坑槽，瀝青路面段出現(xiàn)坑槽、車轍、網(wǎng)裂等病害。現(xiàn)場路面病害見圖1～4。

在路面病害現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上對改造提升路段路面破損、平整度、車轍、跳車、磨耗、彎沉等指標(biāo)進(jìn)行檢測[1]，對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，為養(yǎng)護(hù)的方式選擇提供支撐。

2.2 養(yǎng)護(hù)對策分析

在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)對策選擇時，具體養(yǎng)護(hù)措施則應(yīng)根據(jù)病害診斷與養(yǎng)護(hù)分析結(jié)果選擇?；诂F(xiàn)行《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTGH10—2009）及《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計規(guī)范》（JTG5421—2018）相關(guān)劃分方法要求，將路面養(yǎng)護(hù)方法分為修復(fù)性養(yǎng)護(hù)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

修復(fù)性養(yǎng)護(hù)是指路面出現(xiàn)較為嚴(yán)重破壞后，再進(jìn)行相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)。修復(fù)養(yǎng)護(hù)是一種被動的養(yǎng)護(hù)措施，包括功能性修復(fù)和結(jié)構(gòu)性修復(fù)，前者針對路面基層及中下面層保持完好、表面層病害相對較輕，且整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求的情況，充分利用現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，以達(dá)節(jié)約投資的目的。后者針對路面整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，且面層發(fā)生較嚴(yán)重病害的情況，考慮進(jìn)行徹底的結(jié)構(gòu)性補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)指在路面出現(xiàn)損壞之前積極采取措施，保證路面良好使用性能的養(yǎng)護(hù)方式。國外的研究表明對公路進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可以有效延長道路使用壽命，降低公路全壽命周期養(yǎng)護(hù)成本。國內(nèi)《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG 5142—2019）也已增添和補(bǔ)充了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的相關(guān)內(nèi)容，且近年交通運輸部關(guān)于發(fā)布《公路瀝青路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 5142-01—2021）進(jìn)一步推動了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念。對公路進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可有效地延長道路使用壽命，降低全壽命周期養(yǎng)護(hù)成本[2]。

路面改造提升應(yīng)根據(jù)路面檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合路面病害特征及發(fā)展程度，采用合理的養(yǎng)護(hù)對策[3]。

3 路面改造提升方案

3.1 路面養(yǎng)護(hù)單元劃分

養(yǎng)護(hù)單元由路面狀況相似且空間連續(xù)的評價單元合并而成。該次路面改造方案考慮建養(yǎng)歷史、交通狀況、路面結(jié)構(gòu)及路況調(diào)查數(shù)據(jù)等因素，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)單元劃分。每個養(yǎng)護(hù)單元路況條件都具備一定的代表性，便于養(yǎng)護(hù)設(shè)計及施工操作[4]。養(yǎng)護(hù)單元劃分見表2。

第一、二養(yǎng)護(hù)單元為起點至京昆高速互通段上下行。第三、四養(yǎng)護(hù)單位為京昆高速互通至鹿泉區(qū)北鮑莊村段上下行。第五、六養(yǎng)護(hù)單元為鹿泉區(qū)北鮑莊村至西柏坡電廠段上下行。第六養(yǎng)護(hù)單元為西柏坡電廠至平山縣城區(qū)入口段。第七養(yǎng)護(hù)單元為平山縣中心城區(qū)段。第一至第四養(yǎng)護(hù)單元路基寬度范圍為23～24.5 m，第五至第八養(yǎng)護(hù)單元路基寬度范圍為14.7～20 m。

3.2 路面養(yǎng)護(hù)方案

3.2.1 第一養(yǎng)護(hù)單元

第一養(yǎng)護(hù)單元：K344+747～K358+919上行方向?，F(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為24 cm水泥混凝土+15 cm水泥穩(wěn)定碎石+15 cm12%的石灰土。路面病害類型集中為斷裂板、坑洞、角隅斷裂。路面檢測數(shù)據(jù)PQI平均為78.74，PCI平均為75.95。針對基層出現(xiàn)破損的部分進(jìn)行挖補(bǔ)，采用水泥穩(wěn)定碎石回填?？紤]對應(yīng)下行方向標(biāo)高控制，采用將原24 cm水泥混凝土路面碎石化，并銑刨8 cm后，其上加鋪乳化瀝青下封層（3.0 kg/m2）+8 cm粗粒式瀝青混凝土下面層（AC-25C）+SBS改性瀝青防水層+4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土上面層（AC-13C）的方案。

3.2.2 第二養(yǎng)護(hù)單元

第二養(yǎng)護(hù)單元：K344+747～K358+919下行方向?，F(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為5 cm細(xì)粒式瀝青混凝土+7 cm中粒式瀝青混凝土+三層18 cm水泥穩(wěn)定碎石。該路段路面病害較少，病害主要為輕微車轍及裂縫。路面檢測PQI平均為84.39，PCI均值為82.53。針對局部破損面層進(jìn)行挖補(bǔ)處理，挖補(bǔ)一層采用AC-13C瀝青混凝土回填，同時挖補(bǔ)兩層時采用AC-25C瀝青混凝土回填。將舊路上面層拉毛后加鋪SBS瀝青防水層+4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土上面層（AC-13C）。

3.2.3 第三養(yǎng)護(hù)單元

第三養(yǎng)護(hù)單元：K358+919～K367+762上行方向。該路段為野外段，現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為24 cm水泥混凝土+15 cm水泥穩(wěn)定碎石+15 cm12%的石灰土。路面病害嚴(yán)重，病害為斷裂板、坑洞。路面檢測PCI均值為78.72，PCI均值為77.01。將該路段水泥面板碎石化處理后，加鋪乳化瀝青下封層（3.5 kg/m2）+8 cm粗粒式瀝青混凝土下面層（AC-25C）+SBS改性瀝青防水層+4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土上面層（AC-13C）。

3.2.4 第四養(yǎng)護(hù)單元

第四養(yǎng)護(hù)單元：K358+919～K367+762下行方向。該路段為野外段，為重車行駛路段。現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為5 cm中粒式瀝青混凝土+7 cm粗粒式瀝青混凝土+三層18 cm水泥穩(wěn)定碎石。病害主要為坑槽、龜裂和車轍。路面檢測PQI平均為81.35，PCI均值為81.07。對舊瀝青面層進(jìn)行廠拌泡沫瀝青再生后其上加鋪下封層（MS-3）+8 cm改性粗粒式瀝青混凝土下面層（AC-25C）+SBS改性瀝青防水層+4 cm細(xì)粒式改性瀝青混凝土上面層（AC-13C）。

3.2.5 第五養(yǎng)護(hù)單元

第五養(yǎng)護(hù)單元：K367+762～K370+729上行方向。其中K367+762～K369+177段路面結(jié)構(gòu)為24 cm水泥混凝土+15 cm水泥穩(wěn)定碎石+15 cm12%的石灰土；K369+177～ K370+729段路面結(jié)構(gòu)為4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土+應(yīng)力吸收層+20 cm水泥混凝土+15 cm水泥穩(wěn)定碎石+15 cm12%的石灰土。該路段經(jīng)過村鎮(zhèn)，非重車路段，水泥路面病害為破碎板和沉陷，瀝青罩面路段出現(xiàn)輕微裂縫。路面檢測PQI均值為82.15，PCI均值為80.86。該路段挖除24 cm舊路面，加鋪16 cm水泥穩(wěn)定碎石+透層（AL（M）-2）+下封層（MS-3）+8 cm粗粒式瀝青混凝土（AC-25C）+SBS改性瀝青防水層+4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土（AC-13C）。

3.2.6 第六養(yǎng)護(hù)單元

第六養(yǎng)護(hù)單元：K367+762～K370+729下行方向?，F(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為5 cm中粒式瀝青混凝土+7 cm粗粒式瀝青混凝土+三層18 cm水泥穩(wěn)定碎石。病害主要為坑槽、車轍及裂縫，病害分布較為集中。路面檢測PQI均值為83.88，PCI均值82.86。對于重車較多的路段，舊路拉毛后鋪筑SBS改性瀝青防水層+4 cm細(xì)粒式改性瀝青混凝土（AC-13C）；重車比例相對較小路段，拉毛舊路后鋪筑SBS改性瀝青防水層+4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土（AC-13C）。

3.2.7 第七養(yǎng)護(hù)單元

第七養(yǎng)護(hù)單元：K370+729～K371+984全幅。該路段為平山縣城區(qū)入口段，現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為24 cm水泥混凝土+15 cm水泥穩(wěn)定碎石+15 cm12%的石灰土。病害主要為斷裂板和裂縫。路面檢測PQI均值為80.33，PCI均值為79.69。該段落挖除24 cm水泥凝土面層后，加鋪16 cm水穩(wěn)碎石+透層（AL（M）-2）+下封層（MS-3）+6 cm中粒式瀝青混凝土（AC-16C）+SBS改性瀝青防水層+4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土（AC-13C）。

3.2.8 第八養(yǎng)護(hù)單元

第八養(yǎng)護(hù)單元：K371+984～K376+117全幅。該路段為平山縣中心城區(qū)段，現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)為4 cm細(xì)粒式瀝青混凝土+5 cm中粒式瀝青混凝土+15 cm水泥穩(wěn)定碎石+36 cm12%石灰土。該路段路面病害較少，僅有輕微裂縫。路面檢測PQI均值為90.67，PCI均值為90.12。該段落采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，為避免抬高路面標(biāo)高，影響城區(qū)段路面排水，采用舊路拉毛處理加鋪2.5 cm超薄罩面（SMC）方案[5]。

4 結(jié)語

總之，在對路面病害調(diào)查的基礎(chǔ)上，該文結(jié)合路面檢測數(shù)據(jù)，對路面改造提升技術(shù)方案進(jìn)行了研究。改造方案一方面主要考慮路面標(biāo)高的控制，保持上下行路面標(biāo)高一致及不顯著抬高村鎮(zhèn)城區(qū)段路面標(biāo)高；另一方面考慮交通組成情況，針對重型車輛占比高的路段對瀝青面層進(jìn)行改性處理以保證路面承載力。該文針對路面病害，提出適應(yīng)的路面改造方案，可顯著改善路面性能，且節(jié)約資金，保證方案的經(jīng)濟(jì)合理性，供同類工程參考。

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