1、浅谈某公路路面结构改造方案摘要：本文结合公路工程应用实例，主要围绕路面结构、路面状况、结构承载力、路面结构层和路面结构强度等方面探讨了道路路面的现状情况，并针对这些状况阐述了道路路面结构升级改造设计方案，旨在延长道路的使用寿命及提高道路的结构强度，以期指导实践。 关键词：道路工程；混凝土路面；结构强度；改造方案 中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号： 随着我国社会经济建设的快速发展。政府加大了对城市基础设施建设的投资力度。公路工程作为基础设施建设的重要组成部分，担负着城市地块交通出行、地区间交通联系和连接地方公路网等重任，在促进城市间交流及经济发展方面发挥着不可替代的作用。目前，国内许
2、多公路路面主要有水泥混凝土结构构筑而成，其使用年限较长、加上受到温度变化、交通荷载增加和道路管理水平等因素的影响，公路路面时常会出现一些裂缝、车辙、龟裂、剥落、坑槽等病害，不仅影响到公路路面结构的质量安全和功能的发挥，而且也会给日常行车带来一定的安全隐患。因此，公路路面结构的改造工程就显得十分重要了。本文从多方面探讨路面结构升级改造设计方案，提出一些个人观点，希望对提高路面结构质量有所帮助。 1 工程概况 某公路是城市重要的交通干线，担负着沿线地块交通出行、省际交通联系和高速公路与地方路网连接集散等交通功能。该公路建成后，由于交通荷载量的增加，路面结构提前进入加速破坏区，路面结构的升级也迫在眉
3、睫。该项改造设计范围全线长约 17km。其中约 1.5km 路段为城市道路断面，其余路段为公路断面；全线限速 60km/h；城市道路段、桥头接坡段及交叉口附近采用沥青混凝土路面，其余为水泥混凝土路面。该工程为现状路面改造工程，道路平面和横断面基本维持现状不变，纵断面基本维持现状走势，根据路面整治方案略有调整；沿线附属设施翻新。 2 现状道路路面结构调查与评价 2.1 现状路面结构组成 结合工程资料，该道路现状路面结构分水泥混凝土路面结构和沥青混凝土路面结构两种，其中机动车道大部分采用水泥混凝土结构(约10.3km)，城市式断面路段、桥梁两侧接坡段及交叉口附近路面为沥青混凝土结构，沥青路面总计长
4、约 6.4km。 2.2 路基路面结构层调查 2.2.1 钻芯取样 沥青混凝土路面结构层由上至下依次为沥青面层、基层、碎石垫层、素填土。沥青面层厚度大多在 8.517cm 间，平均厚度 14.5cm；路面基层局部较差，平均厚度 35.7cm。 2.2.2 劈裂强度测试 将现场取得的路面混凝土芯样加工成高径比为 2.0 的圆柱体试件，在标准养护室养护 24h 后，将试件径向置于带有楔形截面的承压板之间施加荷载，至其劈裂破坏以求得芯样劈裂抗拉强度。测量结果显示水泥混凝土路面的劈裂抗拉强度在 2.47MPa5.32MPa 间，平均值为3.95MPa，大于 4.5MPa 的芯样占总量不到 22%，小于
5、 3.5MPa 的占总量的31%。 2.3 现状路面结构强度分析 2.3.1 原沥青路面 根据道路设计年限(20102025)内的预测累积轴载计算沥青路面设计弯沉，再根据最新的现状道路实测弯沉计算现状路面的 SSI 指标，据此评价现状沥青路面满足未来设计年限内交通轴载作用的能力。 2.3.2 原水泥混凝土路面 依据水泥混凝土路面设计规范计算板内组合应力，结果如表 1所列。 表 1 计算基本设计资料表 取 12a(2003 年2015 年，约相当于设计年限一半)累计轴载进行试算，结果表明当前板块组合应力已达到水泥板设计弯拉强度(4.5MPa)，这说明当前水泥混凝土板已进入了加速破坏期，已不能满足
6、当前和剩余设计年限交通荷载的要求。 2.4 现状路面总体评价 2.4.1 原水泥混凝土路面 (1)路面结构强度已不适应目前重载交通的发展。 通过对比水泥混凝土路面和沥青路面的标准轴载换算公式可知，水泥混凝土路面结构对车辆轴载的敏感度较沥青路面大得多。目前水泥混凝土路面所呈现出的破坏形式已不是正常交通荷载作用条件下的疲劳破坏，而已进入加速破坏期。 (2)养护性小修小补已不能解决目前路面结构存在的问题。 由于预算经费等原因的限制，公路的养护维修仅仅停留在头痛医头、脚痛医脚的水平上，并没有从根本上改善路面的结构强度。由接缝或裂缝渗入路面的雨水大大降低了基层的承载能力，而刚性的混凝土板不能承受过大的基
7、层及路基变形，往往是头年刚把断裂的混凝土板修补好，第二年同样的问题又出现了。 2.4.2 原沥青路面 (1)结合交通调查资料，经过初步计算，原路面结构强度基本满足要求。 (2)路面主要为功能性损坏，如车辙(交叉口附近)、裂缝、抗滑系数不够等。 (3)局部存在因路基失稳等原因造成的龟裂及凹陷。 3 路面改造方案 3.1 整治原则 (1)该公路作为城市最重要、最繁忙的货运公路(城市主干路)之一，路面经大修改造后，应确保具有较长的使用寿命，设计年限可初步定为15a。 (2)经现场踏勘及分析计算，目前道路的主要病害是过重的交通荷载造成的水泥路面的强度破坏，公路大修技术方案应保证具备与日益增长交通量相匹
8、配的道路结构强度，避免早期损坏再次发生。 (3 公路整治工程的施工时限短，施工过程中不能中断交通，因此技术方案的施工工艺在保证效果的基础上应尽量做到简单易操作，减小对现状交通的影响，确保可实施性。 (4)考虑到高温多雨的气候特征，且地下水埋深普遍较浅，因此对路面材料的高温稳定性和水稳性有较高的要求。 3.2 沥青混凝土路面整治方案 该公路沥青混凝土路面破损情况主要表现为平整度较差、局部路段存在裂缝、坑槽；现状沥青混凝土路面结构层承载能力好于水泥混凝土路面，但不可避免现状路面基层半刚性材料因路表渗水等外部因素产生柔性化的趋势，客观上大大降低了基层材料的抗压模量。针对沥青路面的破损情况提出以下两种
9、处置措施：(1)路面平整度改善；(2)针对沥青路面结构性损坏的基层补强修复。 3.2.1 路面平整度改善 为提高路面平整度，提出以下两种方案(见表 2)。 表 2 沥青路面整治方案比较表 方案 1：精铣刨+微表处 MS-3 罩面。表 9 沥青路面整治方案比较表 方案 2：铣刨或拉毛后加罩 4cmSMA-13(SBS 改性沥青)，根据设计标高采用 AC-20 衬垫。 两种方案各有适用范围，精铣刨+微表罩面路面平整度难以做到较高度水平，且对损坏严重的路段，不宜采用微表罩面。SMA-13 沥青混合料罩面价格相对较贵，但平整度提高幅度较大，对于存在轻微、中等病害的路面可以实施直接罩面。 结合公路现状沥
10、青路面实际损害情况，设计推荐采用铣刨加罩 SMA的技术方案(见图 1)。 图 1 原有沥青路面基层补强方案 实施罩面前，应先修复原路病害： (1)对局部破损严重、强度不足的路段，补强处理； (2)对车辙、泛油、麻面等路表病害，可直接实施沥青混凝土罩面； (3)对严重的车辙、龟裂、剥落、坑槽等病害，铣刨修补消除病害后再实施罩面； (4)对裂缝，参见沥青路面裂缝处理的措施。 3.2.2 沥青路面基层补强处理 结合路面弯沉检测结果和设计弯沉要求，对沥青路面强度不足的路段进行基层补强处理，补强标准如下： (1)现场弯沉路表弯沉超过 27.0(0.01mm)的路段； (2)产生沉陷、翻浆路段； (3)病
11、害(网裂、沉陷、严重纵向裂缝)集中路段，通过钻芯取样判断基层是否碎裂，碎裂的需进行基层补强。 设计原则上根据原路面结构半刚性基层的损害情况采用不同的加罩补强方案：若原路面结构半刚性基层板体性尚好，原则上采用铣刨原有路面结构部分沥青层后，加罩沥青面层的方法；若原路面结构半刚性基层已松散损坏而无法形成板体，原则上采用铣刨原有路面结构沥青层和半刚性基层后，加罩沥青面层和素混凝土基层的方法。设计将根据路面检测资料标明可能存在基层松散情况的位置和面积，在加罩补强施工过程中可根据现场铣刨翻挖老路后原路面结构半刚性基层的实际损害情况采用不同的加罩补强方案。 原有路面结构加罩补强设计如下：翻除老路沥青面层，采
12、用贫混凝土修复基层，铺筑 AC-20 至距离设计标高 4cm 处，再铺筑 4cmSMA-13。新建 AC-20 与老路接缝铺设 2m 宽聚酯玻纤布。 3.3 水泥混凝土路面改造方案现状 水泥混凝土路面结构强度已不适应当前重载交通的作用，因此有必要对现有路面结构进行补强设计，即加铺新的结构层。针对水泥混凝土路面处置通常有 4 种处理方案(见表 3)。 表 3 水泥混凝土路面改造方案比较表 大量工程实践证明，对于重载交通道路，如果面层不够厚，路表面会很快产生裂缝，初期产生的裂缝对行车无明显影响，但随着表面雨水或雪水的浸入，在行车荷载反复作用下，会导致路面强度明显下降，产生冲刷和唧泥现象，使裂缝两侧
13、的沥青路面碎裂，加速沥青路面的破坏，影响沥青路面的使用性能。 半刚性基层的主要优点是具有较高的强度和承载能力，可有效减小路表弯沉；半刚性基层的主要缺点是弯拉强度较小，为此设计考虑适当增加基层厚度，一方面进一步提高路面结构强度，另一方面提高基层整体稳定性，减小层底拉应力。 考虑到公路现场断板率较高(接近 70%)，原混凝土板修复利用价值不高，为有效防止砼产生的反射裂缝和消除板底脱空，同时避免因路面抬升过高造成周边厂区及已建工程的接顺困难，设计推荐采用方案 4，即将现状水泥混凝土板翻挖外运后新建 3 层沥青层及 30cm 水稳基层的结构设计，增强路面结构整体强度以及耐久性能。 3.4 衬垫设计方案
14、(见表 4、表 5) 道路纵断面拉坡后，会出现设计标高与原路面标高间高差与所加铺路面结构厚度不吻合的情况，因此施工时将产生铣刨和衬垫。 表 4 沥青路面衬垫结构设计一览表 表 5 水泥混凝土路面衬垫结构设计一览表 4 总结 路面结构改造工程是延长路面使用寿命及提高路面质量安全的重要举措，也是目前道路管理部门重点关注的焦点。为此，施工建设单位应根据公路路面结构的现状特点，制定出符合实际的升级改造方案，并加强施工过程中的质量控制工作，以提高公路路面改造工程的整体质量。本工程完工后，经过一个炎热夏季和一个寒冷冬季的考验，路面状况良好，到达预期的改造目标，并取得了良好的经济效益。 参考文献 1 杨佳.公路改建工程路基路面改成方法浅析J.城市建设理论研究.2012 年第 29 期 2 张明.湖区干线公路沥青路面改建结构的探讨J.价值工程.2012 年第 35 期
