大修工程路面結構設計

王 芳

(大同公路分局，山西 大同 037006)

大修工程路面結構設計

王 芳

(大同公路分局，山西 大同 037006)

以具體工程為依托,通過對原路現有狀況及病害進行調查研究,分析了大修工程路面結構設計的治理方案,并對路面設計彎沉值與路面結構優化設計結果作了闡述,以有效改善行車條件,提高公路服務水平。

路面，結構，優化，設計，交通

積大線積兒嶺—陽高段是山西省干線公路的重要組成部分，在國省道干線網絡中占有相當重要的地位，本項目所處路段，由于被大噸位車輛的碾壓，使該段路面出現不同程度的損壞，致使公路經常出現嚴重的交通堵塞，交通事故頻繁發生，嚴重影響干線公路的暢通，使干線公路運輸處于瓶頸狀。為了保障干線公路暢通，提高干線公路的整體服務水平，對該路段路面采取改造措施已勢在必行。本項目的實施將改善現有的行車條件，解決交通瓶頸制約，滿足日益增長的交通量發展需求。同時，擬建項目所在路線是山西省通往河北及周邊地區的重要公路通道。近來年，由于受到自然環境的影響及交通量的增加，該路段出現了不同程度的損壞，給車輛和行人帶來極大的安全隱患，需盡快予以處治，以保證國省干線公路的交通運營安全、暢通。

1 原路現有狀況及病害調查及設計原則

1)K0+000～K19+200段舊路為瀝青混凝土，修建于1996年，舊路路面結構為：3 cm細粒式瀝青混凝土+6 cm粗粒式瀝青混凝土+20 cm水穩砂礫基層+20 cm水穩砂礫底基層，路基寬度為12 m，路面的主要病害有龜裂、網裂、推移、啃邊、沉陷、坑槽等。K22+270～K56+000段舊路為水泥混凝土，修建于1998年，舊路結構為：25 cm水泥混凝土+20 cm三灰碎石基層(石灰粉煤灰水泥)+20 cm砂礫墊層，路基寬度為12 m，路面主要病害有：破碎板、縱橫向裂縫、角隅剝落、接縫剝落、坑洞、補丁、露石、錯臺、脫空等。K56+000～K97+065段舊路為水泥混凝土，修建于2000年，舊路結構為：27 cm水泥混凝土+20 cm三灰碎石基層(石灰粉煤灰水泥)+20 cm砂礫墊層，路基寬度為12 m，路面主要病害有：破碎板、縱橫向裂縫、角隅剝落、接縫剝落、坑洞、補丁、露石、錯臺、脫空等。2)針對瀝青路段，依據調查劃定不同段落進行彎沉測量，根據測定的原路等效貝克曼梁彎沉值計算出原路當量回彈模量，再計算改造路面的結構厚度，選取最優方案。3)對瀝青及水泥段，舊路有代表性地段面層及基層進行鉆芯取樣。首先對瀝青混凝土路段，選取縱向裂縫、橫向裂縫、網裂，依據輕重不同選取代表性點進行取樣。取樣結果面層出現裂縫，面層無法得到完整的芯樣，繼續鉆取基層，基層也無法得到完整芯樣。依據芯樣及彎沉測量值得到主要病害及路面情況為：a.瀝青表面沒開裂但水穩基層開裂；b.瀝青層網裂、水穩層碎裂；c.基層已經出現拉裂；d.無透層、封層，層間結合差，層間結合不良；e.基層開裂，松散，強度不夠。其次對水泥段，選取縱向裂縫、橫向裂縫、角隅斷裂、破碎板，依據輕重不同選取代表性點進行取樣。取樣結果面層裂縫貫通，無法得到完整芯樣，鉆取基層，基層與面層對應出現相同的裂縫，且貫通整個基層芯樣，松散，無法成型。依據芯樣得到水泥混凝土主要病害及情況為：a.基層開裂，松散，強度不夠；b.水泥面板裂縫貫通。

2 路面結構優選設計

2.1 路面設計彎沉值

1)交通量的分析取用。從歷年交通量資料中可看出，本項目所處路段的交通量不斷增長，重車比例逐年上升，這也是國民經濟迅猛發展的結果，為了適應交通和經濟的現狀，必須改善現有路段的交通運輸狀況，改善道路通行狀況。車輛荷載作用是影響路面使用壽命的關鍵因素之一，在結構設計過程中，需要收集交通量和軸載調查數據，預測設計使用期內的交通增長，標準軸載作用次數的當量換算等交通分析。路面竣工后第一年日平均當量軸次:2 776。設計年限內一個車道上累計當量軸次:1.059 032E+07。2)通過計算：路面設計彎沉值為26(0.01 mm)。

2.2 路面結構優化設計結果

1)根據路面補強設計結果，綜合模量小于120 MPa的路段(K0+000～K1+450，K8+000～K19+200總計12.585 km，占瀝青路面總里程的65.5%)，彎層平均值大，變異系數大，對該路段銑刨面層、基層，現場冷再生20 cm底基層+18 cm水穩碎石+ 5 cm中粒式瀝青混凝土+4 cm細粒式瀝青混凝土。在路面結構選取中，考慮到舊路廢料棄用堆放而污染環境且需要處置的問題，冷再生技術可以充分利用現有舊瀝青路面損壞廢棄材料，按照新的設計要求，現場就地冷再生外摻材料為水泥、碎石(視具體情況)、水。水泥摻量根據室內標準試驗確定，不宜大于6.0%。碎石(視具體情況)，碎石為10 mm～30 mm，摻量為10%～20%，壓碎值要求小于30%。在自然狀態常溫下使用冷再生機械連續完成舊路面銑刨破碎、翻拌攤鋪、碾壓成型、重新修建成路面新結構層，由于舊路材料進行最大限度的重復循環利用，能夠節省大量的瀝青、砂石原材料，減少大量的能源消耗，同時原路面的幾何線形及厚度都能很好的保持，減少占地。水泥就地冷再生混合料7 d無側限抗壓強度滿足不小于2.0 MPa的技術要求，壓實度不小于97%。當采用5.5%水泥用量試件強度達不到設計要求時，應采用較高標號水泥或用硅酸鹽水泥替代礦渣水泥使混合料滿足強度要求，現場實際施工水泥劑量不宜大于6.0%。在拒云線、洗朔線，冷再生技術得到了很好的應用。拒云線，就地冷再生處理后直接加鋪4 cm+5 cm瀝青混凝土，省去了許多環節如成品料不再運輸、減少能源消耗，提高了路面維修的速度和生產效率，但平整度有些欠佳，在洗朔線的應用中，充分吸取拒云線平整度問題，在冷再生處理后加鋪20 cm水穩碎石調平層，后再鋪筑瀝青面層，平整度及強度得到了很大提高。滿足行車要求。因此在本次設計中，在冷再生上加鋪水穩碎石調平層。2)綜合模量大于120 MPa的路段(K1+450～K8+000總計6.615 km，占瀝青路面總里程的34.5%)，彎層平均值小，變異系數小，該路段對病害局部處理后+15 cm厚的水穩碎石調平層+18 cm厚的水穩碎石基層+透層+封層+5 cm中粒式瀝青混凝土+4 cm細粒式瀝青混凝土。3)水泥混凝土路面：為防止反射裂縫的產生，對該段采用碎石化處理后，加鋪透層油，再加鋪20 cm水穩碎石基層+5 cm中粒式瀝青混凝土+4 cm細粒式瀝青混凝土。水泥路面碎石化施工時，對于不同埋深的構造物、地下管線、房屋等，施工前針對調查的結構物資料在現場做出明確標記以確保這些構造物不會因施工造成損壞；同時在路面碎石化正式開工之前，根據實際調查資料在有代表性的路段選擇至少長50 m、寬4 m或一個車道的路面作為試驗段。4)橋涵前后下挖重新鋪筑新建路面結構。5)過村路段，為防止水泥路面碎石化影響村民房屋，同時為防止路面抬高影響公路兩側的居民的排水問題，對過村段處理原則為：維持原路標高進行下挖后鋪筑新建結構層。6)K75+675～K75+695,K93+525～K92+545兩處下穿鐵路橋處，下挖后貧混凝土調平后，加鋪27 cm

雙層鋼筋網水泥混凝土后加鋪5 cm細粒式瀝青混凝土。7)小矮墻及路邊石采用C25混凝土。為了增加小矮墻的穩固性，每隔10 m插入一根長為1 m直徑為12的鋼筋，插入路基深度為0.6 m。

3 結語

大修工程中，合理的選擇路面結構，更有效地延長路面的使用壽命，減少早期損害，體現全壽命周期成本設計理念，就需要在設計過程中，不斷比較論證，進行優化設計，選取安全耐用、節約資源的路面結構。

[1] JTG D50-2006,公路瀝青路面設計規范[S].

[2] JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術規范[S].

[3] JTJ 073.1-2001,公路水泥混凝土路面養護技術規范[S].

[4] DB 14/T160-2007,公路改線瀝青路面施工技術規范[S].

[5] JT/T 513-512-2004,公路工程土工合成材料等九項[S].

[6] 衛彬彬.談公路工程水泥混凝土路面施工技術[J].山西建筑，2012，38(30)：176-177.

On roadbed structural design in major maintenance projects

WANG Fang

(DatongRoadBranch,Datong037006,China)

Based on factual projects, the paper undertakes the investigation and studies on the current status and diseases on formal roads, analyzes the treatment scheme for the road structural design in major maintenance projects, and illustrates the optimal design results of the deflection value and roadbed structure, so as to enhance the traffic conditions and improve the road service.

roadbed, structure, optimization, design, traffic

1009-6825(2014)11-0155-02

2014-02-07

王 芳(1972- )，女，工程師

U416.2

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