同南路路面病害處理對(duì)策分析

■揭業(yè)安 ■中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司廈門分公司，福建 廈門 361008

1 工程概述

同南路(縣道414線)是連接廈門與南安的一條重要的交通通道，按二級(jí)公路修建，設(shè)計(jì)車速為40km/h，雙向兩車道。該道路在建成通車后交通量急劇增長(zhǎng)且大、中型貨運(yùn)交通比例高，超載現(xiàn)象也較為普遍。受此影響，該道路在建成通車十年后，部分路段已出現(xiàn)較為嚴(yán)重的路面病害，已嚴(yán)重影響該道路的行車舒適及安全性，需對(duì)路面病害進(jìn)行相應(yīng)處理后才能滿足通行需求。

2 現(xiàn)狀路面病害調(diào)查及路面狀況評(píng)定

根據(jù)現(xiàn)狀路面病害調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀路面病害嚴(yán)重，現(xiàn)狀路面有縱縫、橫縫、板角斷裂、邊角剝落、露骨以及破碎板等病害，其中以橫向裂縫及破碎板最為普遍，板塊之間的錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象嚴(yán)重，左右幅病害程度差異較大，根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG H20－2007)相關(guān)規(guī)定以及現(xiàn)狀路面病害調(diào)查數(shù)據(jù)，本路段的路面狀況評(píng)定如下:

表2－3 現(xiàn)狀路面狀況評(píng)定表

由上表可看出本路段路面破損率DR達(dá)到了18.74%，路面損害狀況指數(shù)PCI為58.84，整體路面狀況評(píng)價(jià)等級(jí)為差，需大修后才能滿足通行需求。

3 路面檢測(cè)及分析

本次檢測(cè)對(duì)本路段進(jìn)行了彎沉值檢測(cè)和接縫傳荷能力檢測(cè)，同時(shí)在全線布置了32處取芯以及12處探坑，并對(duì)芯樣和探坑處土基樣本進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，得出了相應(yīng)的取芯處水泥混凝土板彎拉強(qiáng)度、探坑處土基的含水量及顆粒組成。

3.1 彎沉值及接縫傳荷能力檢測(cè)與分析

對(duì)全路段左右幅按照20m的間距進(jìn)行了相應(yīng)的彎沉值檢測(cè)，并根據(jù)接縫處的彎沉值差異，推算出接縫處的傳荷能力系數(shù)。

表3－1 現(xiàn)狀路面?zhèn)骱赡芰y(tǒng)計(jì)表(左幅)

表3－2 現(xiàn)狀路面?zhèn)骱赡芰y(tǒng)計(jì)表(右幅)

由上述統(tǒng)計(jì)可知，本路段左幅的接縫傳荷能力總體較差，傳荷能力分布不均;右幅的接縫傳荷能力傳荷能力總體情況好，傳荷能力分布較為均勻。從表中還能看出左幅路段的接縫傳荷能力明顯差于右幅。

3.2 路面取芯及數(shù)據(jù)分析

全路段左、右兩幅共布置了32處路面取芯鉆孔，經(jīng)對(duì)芯樣的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，得出相應(yīng)位置的水泥混凝土板的厚度及抗彎拉強(qiáng)度。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，取芯面板中93%以上能滿足中等交通荷載等級(jí)要求，僅有1處不能滿足中等交通荷載等級(jí)要求，因此本路段水泥混凝土面板強(qiáng)度基本滿足行車荷載要求。

3.3 路面探坑及數(shù)據(jù)分析

全路段共布置了11處探坑，探坑挖至土基以下80cm，經(jīng)對(duì)探坑時(shí)相應(yīng)路面狀況的分析及探坑土基樣品的實(shí)驗(yàn)，得出相應(yīng)位置的病害發(fā)展?fàn)顩r及土基的含水量、顆粒組成，再進(jìn)一步判斷土基的強(qiáng)度。

在全部12處探坑中，有4處明顯排水不暢，土基、墊層中存在自由水，甚至在基層、面層中也還存有自由水，排水不暢是造成這幾處路面病害的主要原因;有5處水穩(wěn)層松散，水穩(wěn)層強(qiáng)度安全儲(chǔ)備不足也是造成路面病害的原因之一。

4 路面病害原因分析

水泥混凝土路面的使用性能在行車和自然因素的不斷作用下逐漸變壞，以至出現(xiàn)各種類型的損壞現(xiàn)象，大體分為接縫破壞和混凝土面板損壞兩個(gè)方面。

4.1 接縫破壞

本路段接縫破壞的主要形式是錯(cuò)臺(tái)和邊角剝落。

(1)錯(cuò)臺(tái)產(chǎn)生的原因。①本段道路內(nèi)橫向接縫大部分為完全分離的“真縫”，路面水很容易就通過(guò)接縫處滲入使基礎(chǔ)軟化;從探坑結(jié)果看，本段道路內(nèi)很多路段路基排水不暢，因此路面水的滲入使基礎(chǔ)軟化或者路基排水不暢導(dǎo)致土基強(qiáng)度下降產(chǎn)生的不均勻沉降是錯(cuò)臺(tái)產(chǎn)生的最重要原因之一。②本路段左右兩幅在各方面條件差不多相當(dāng)?shù)那闆r下，左幅病害明顯多于右幅，由此可推斷出左、右幅交通量分布的不均勻性，因此交通量分布不均，是左右兩幅產(chǎn)生縱向錯(cuò)臺(tái)的原因之一。③探坑數(shù)據(jù)中，有部分路段排水通暢，土基含水量不高，面層和基層強(qiáng)度也能滿足要求，但仍出現(xiàn)較嚴(yán)重病害，該部分路段應(yīng)該是由填土碾壓不夠密實(shí)產(chǎn)生的病害，因此路基填方土質(zhì)不均勻、碾壓不夠密實(shí)是產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)的原因之一。(2)邊角剝落產(chǎn)生的原因。本路段地處山區(qū)，暴雨時(shí)雨水往往攜帶大量泥沙，因此脹縫被泥沙、碎石阻塞是產(chǎn)生邊角剝落的主要原因。由于邊角剝落近期才出現(xiàn)，因此縮縫處填縫料質(zhì)量不足以及施工時(shí)切縫時(shí)間過(guò)早或采用壓縫不是本路段邊角剝落產(chǎn)生的原因。

4.2 混凝土板本身的破壞

本路段最為普遍的病害形式為橫縫及破碎板，混凝土本身的破壞原因主要有以下幾點(diǎn):(1)本道路已通車10年，雖然只有原路面設(shè)計(jì)年限20年的一半時(shí)間，但由于近年來(lái)交通量的急劇增長(zhǎng)，貨運(yùn)交通所占比例的不斷增長(zhǎng)，特別是超載現(xiàn)象的普遍存在，使得路面所承受的累計(jì)荷載已提前接近臨界狀態(tài)，因此行車荷載的渠化作用是橫縫和破碎板產(chǎn)生的重要原因之一。(2)本路段范圍內(nèi)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象的普遍存在說(shuō)明本路段地基的不均勻沉降較為明顯，而由前面的分析可知，本路段不均勻沉降產(chǎn)生的主要原因?yàn)榈乇硭疂B入使基礎(chǔ)軟化、土基排水不暢強(qiáng)度下降和路基填土碾壓不夠密實(shí)，因此地表水滲入使基礎(chǔ)軟化、土基排水不暢強(qiáng)度下降和路基填土碾壓不夠密實(shí)使地基產(chǎn)生過(guò)度塑性變形導(dǎo)致板底脫空失去支撐，是橫縫和破碎板產(chǎn)生的最主要原因之一。

5 路面結(jié)構(gòu)處理方案

根據(jù)上述分析，本次路面病害處理采用將既有水泥混凝土板打碎壓實(shí)后加鋪新的水泥混凝土板。

5.1 路面結(jié)構(gòu)計(jì)算

根據(jù)路面結(jié)構(gòu)處理方案新建路面結(jié)構(gòu)計(jì)算將打裂的水泥混凝土板視為級(jí)配碎石基層計(jì)算，回彈模量取300MPa。根據(jù)交通量調(diào)查，現(xiàn)狀同南路交通量換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載為4900/d，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為20年，計(jì)算得加鋪的路面結(jié)構(gòu)厚度為24cm。

5.2 路面結(jié)構(gòu)處理方案

路面結(jié)構(gòu)加鋪前將既有混凝土板打碎、壓穩(wěn)，并加入適當(dāng)?shù)纳皧A碎石(6∶4)填隙、找平、壓實(shí)，針對(duì)不同的狀況采用以下幾種路面結(jié)構(gòu)處理方案:(1)一般路段:直接在打裂后的混凝土板頂面加鋪6%水泥穩(wěn)定碎石找平后鋪筑新的水泥混凝土面板。(2)路基排水不暢路段:挖除既有水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)以及已泡水軟化土基，設(shè)置橫向排水盲溝，回填挖除土基并壓實(shí)后重新鋪設(shè)路面結(jié)構(gòu)層。(3)起終點(diǎn)與既有道路銜接段:當(dāng)起終點(diǎn)與既有水泥混凝土路面銜接，填高小于39cm時(shí)，挖除既有水泥砼面板，用6%水泥穩(wěn)定碎石找平后重新鋪設(shè)水泥混凝土面板，當(dāng)6%水泥穩(wěn)定碎石找平層小于15cm時(shí)，水泥穩(wěn)定碎石無(wú)法壓實(shí)，采用C15砼代替水穩(wěn)找平。

6 結(jié)論

本項(xiàng)目現(xiàn)已建成通車3年，目前經(jīng)過(guò)處理的路段狀況良好，說(shuō)明本次對(duì)舊水泥混凝土路面病害調(diào)查到位，原因分析準(zhǔn)確，處理措施得當(dāng)，總體設(shè)計(jì)合理，但在后期施工過(guò)程中也暴露出一些問(wèn)題，主要有以下幾個(gè)方面:(1)對(duì)本地區(qū)施工工藝水平調(diào)查不足，由于本地區(qū)無(wú)碎石機(jī)，后期施工改為打裂壓穩(wěn)，村莊路段則采用風(fēng)鎬按照60cm左右間距鉆孔，后用大型壓路機(jī)碾壓，將整塊水泥混凝土板壓碎為長(zhǎng)寬小于60cm的小塊。(2)對(duì)本地區(qū)的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)手段調(diào)查不夠全面，后期取消既有路面打碎后回彈模量的測(cè)定，改為板底脫空檢測(cè)，對(duì)板底有脫空路段，采用風(fēng)鎬打碎后壓實(shí)。(3)對(duì)現(xiàn)狀排水系統(tǒng)處理不夠全面，后期增加了一些排水處理措施。本文對(duì)舊水泥混凝土路面病害的產(chǎn)生原因做了分析，提出了針對(duì)性的處理措施，總結(jié)了設(shè)計(jì)過(guò)程中的不足，希望為今后舊水泥混凝路面病害處理提供參考。

［1］JTG D40－2011公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.人民交通版社，2011.

［2］JTC H20－2007公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.人民交通版社，2007.

［3］DBJ/T 15－72－2010應(yīng)用沖擊壓實(shí)技術(shù)處理舊水泥混凝土路面施工規(guī)程［S］.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

［4］李昌鑄，盧鐵瑞，劉月蓮，水泥混凝土路面再生利用關(guān)鍵技術(shù)［M］.人民交通版社，2010.