水泥路面改造處治方案設計

賈鵬云

（山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原 030012）

1 項目概況

大同繞城高速公路是（G55二廣高速）二連浩特至河口國道主干線山西境內的組成部分，同時也是山西省高速公路網“十二橫十二環”的第一環，大同繞城高速公路起點（K0+000）接得大高速公路大同北（古店）互通，終點（K32+861）位于大同市肥村東北，接大運高速大同南互通，路線全長32.861 km。

大同繞城高速公路通車運營后，隨著交通量的快速增長，路面病害有逐年增大的趨勢，盡管每年都做了日常的養護維修工作，但隨著交通量和軸載逐年增大，路面不斷出現破碎板、沉陷、縱橫縫、露骨、唧泥、錯臺等病害，個別地段病害十分嚴重，影響到行車安全，降低了高速公路的服務能力，為了保證高速公路的安全運營，恢復服務水平，對路面病害進行處治。

2 路面檢測

2.1 路面狀況指數PCI計算方法[1]

式中：DR為路面破損率，%；Ai為第i類路面損壞的面積，m2；A 為調查路段的路面總面積，m2；wi為第 i類路面損壞的權重；i為考慮破損程度（輕、中、重）的第i項路面損壞類型；i0為包含破損程度（輕、中、重）的損壞類型總數。

2.2 路面行駛質量指數RQI計算方法[1]

式中：IRI為國際平整度指數；a0為標定系數，采用0.026；a1為標定系數，采用 0.65。

2.3 路面抗滑性能指數SRI計算方法[1]

式中：BPN為擺值；SFC為橫向力系數；SRImin為標定參數，采用35.0；a0為模型參數，采用28.6；a1為模型參數，采用-0.105。

2.4 路面使用性能PQI計算方法[1]

式中：wPCI為 0.35；wRQI為 0.40；wSRI為 0.10。

3 路面檢測結果評價

3.1 路面損壞（PCI）評價

大同北—大同南上行方向PCI總體平均值81.01，按現行規范[2]評價為良；大同南—大同北下行方向PCI總體平均值80.99，按現行規范評價為良。

表1 大同繞城高速公路路面PCI

3.2 路面平整度（RQI）評價

大同北—大同南上行方向路面RQI總平均值為82.79，按現行規范[2]評價為良；大同南—大同北下行方向路面RQI總平均值為80.84，按現行規范評價為良。

表2 大同繞城高速公路路面RQI

3.3 路面抗滑性能（SRI）評價

大同北—大同南上行方向路面SRI平均值93.17，按現行規范[2]評價為優；大同南—大同北下行方向路面SRI平均值90.75，按現行規范評價為優。

表3 大同繞城高速公路路面SRI

3.4 路面使用性能（PQI）評價

大同北—大同南上行方向路面PQI平均值82.94，按現行規范[2]評價為優；大同南—大同北下行方向路面PQI平均值81.91，按現行規范評價為優。

表4 大同繞城高速公路路面PQI

3.5 鉆芯取樣

通過鉆芯取樣的分析評價，可以得出以下基本結論：

a）路面各結構層厚度大部分滿足設計要求，層間黏結不好，沒有形成整體的路面結構。

b）部分路段水泥混凝土面層損壞比較嚴重，大部分路段的基層仍處于良好狀態，局部路段基層損壞比較嚴重。

c）有規則的橫縫、縱縫處，水泥混凝土面層損壞比較嚴重，基層芯樣完整。

3.6 室內試驗

通過鉆芯取樣對面層（水泥混凝土面板）芯樣進行了飽和抗壓強度試驗，試驗結果多數滿足規范要求，但離散性較大。

3.7 地質雷達檢測

針對水泥混凝土路面脫空情況，采用了地質雷達掃描，取芯機鉆芯驗證的方法來判定。檢測發現基層位置有空洞異常，整個剖面基層存在連續脫空異常。

4 路面破損原因分析

4.1 超載超限運輸現象嚴重

根據調查，大多數載重車輛實際的載重大大超過了設計荷載，長期在高應力作用下疲勞壽命急劇降低，發生斷裂破壞。

4.2 路面各結構層層間結合不好

從鉆芯取樣情況來看，路面表征破損嚴重的路段，路面各結構層層間結合均比較差，形不成整體式路面結構，導致路面發生極大的彎拉破壞。

4.3 路面基層穩定性較差

從鉆芯取樣中發現，水泥穩定碎石基層厚度偏薄，局部沒有形成完好的整體，混合料不均勻，隨意增大水泥劑量，導致基層過早開裂，造成面層的水損害。

4.4 排水設施不完善

中央分隔帶是開放式的綠化帶，水經分隔帶下滲路基，造成路基強度下降。

5 處治方案設計

根據《公路工程技術標準》（JTG B01—2003），本項目不提高原有公路的技術等級，僅對路面結構進行維修處治恢復其功能。大同繞城高速路面結構方案見表5。

表5 大同繞城高速路面結構方案

依據《公路技術狀況評定標準》，根據PQI（路面使用性能）評價結果，對PQI評價為優、良的路段，僅對沉陷、破碎板進行換板處治；對PQI評價為中的路段，需對沉陷、破碎板、裂縫進行處治；對PQI評價為次、差的路段，需對路面上的所有病害進行處治[3]。

6 結語

通過對大同繞城高速公路路面的檢測，根據檢測評價結果，對破碎板采用換板，脫空采用注漿，縱橫縫采用灌縫，露骨采用瀝青稀漿封層修補等措施進行處治。此外，水泥路面處治工程涉及項目多，內容廣，在施工實施之前，由于路面的運營，路面破壞的嚴重程度可能會有所發展，因此必須貫徹動態設計的原則，確保處治目標的實現。

圖1 處治方案設計圖