同南路路面病害處理對策分析

■揭業安 ■中鐵第五勘察設計院集團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，按二級公路修建，設計車速為40km/h，雙向兩車道。該道路在建成通車后交通量急劇增長且大、中型貨運交通比例高，超載現象也較為普遍。受此影響，該道路在建成通車十年后，部分路段已出現較為嚴重的路面病害，已嚴重影響該道路的行車舒適及安全性，需對路面病害進行相應處理后才能滿足通行需求。

2 現狀路面病害調查及路面狀況評定

根據現狀路面病害調查發現現狀路面病害嚴重，現狀路面有縱縫、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，板塊之間的錯臺現象嚴重，左右幅病害程度差異較大，根據《公路技術狀況評定標準》(JTG H20－2007)相關規定以及現狀路面病害調查數據，本路段的路面狀況評定如下:

表2－3 現狀路面狀況評定表

由上表可看出本路段路面破損率DR達到了18.74%，路面損害狀況指數PCI為58.84，整體路面狀況評價等級為差，需大修后才能滿足通行需求。

3 路面檢測及分析

本次檢測對本路段進行了彎沉值檢測和接縫傳荷能力檢測，同時在全線布置了32處取芯以及12處探坑，并對芯樣和探坑處土基樣本進行了相關實驗，得出了相應的取芯處水泥混凝土板彎拉強度、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與分析

對全路段左右幅按照20m的間距進行了相應的彎沉值檢測，并根據接縫處的彎沉值差異，推算出接縫處的傳荷能力系數。

表3－1 現狀路面傳荷能力統計表(左幅)

表3－2 現狀路面傳荷能力統計表(右幅)

由上述統計可知，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 路面取芯及數據分析

全路段左、右兩幅共布置了32處路面取芯鉆孔，經對芯樣的實驗檢測，得出相應位置的水泥混凝土板的厚度及抗彎拉強度。

由實驗結果可知，取芯面板中93%以上能滿足中等交通荷載等級要求，僅有1處不能滿足中等交通荷載等級要求，因此本路段水泥混凝土面板強度基本滿足行車荷載要求。

3.3 路面探坑及數據分析

全路段共布置了11處探坑，探坑挖至土基以下80cm，經對探坑時相應路面狀況的分析及探坑土基樣品的實驗，得出相應位置的病害發展狀況及土基的含水量、顆粒組成，再進一步判斷土基的強度。

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處水穩層松散，水穩層強度安全儲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，以至出現各種類型的損壞現象，大體分為接縫破壞和混凝土面板損壞兩個方面。

4.1 接縫破壞

本路段接縫破壞的主要形式是錯臺和邊角剝落。

(1)錯臺產生的原因。①本段道路內橫向接縫大部分為完全分離的“真縫”，路面水很容易就通過接縫處滲入使基礎軟化;從探坑結果看，本段道路內很多路段路基排水不暢，因此路面水的滲入使基礎軟化或者路基排水不暢導致土基強度下降產生的不均勻沉降是錯臺產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的情況下，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，是左右兩幅產生縱向錯臺的原因之一。③探坑數據中，有部分路段排水通暢，土基含水量不高，面層和基層強度也能滿足要求，但仍出現較嚴重病害，該部分路段應該是由填土碾壓不夠密實產生的病害，因此路基填方土質不均勻、碾壓不夠密實是產生錯臺的原因之一。(2)邊角剝落產生的原因。本路段地處山區，暴雨時雨水往往攜帶大量泥沙，因此脹縫被泥沙、碎石阻塞是產生邊角剝落的主要原因。由于邊角剝落近期才出現，因此縮縫處填縫料質量不足以及施工時切縫時間過早或采用壓縫不是本路段邊角剝落產生的原因。

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:(1)本道路已通車10年，雖然只有原路面設計年限20年的一半時間，但由于近年來交通量的急劇增長，貨運交通所占比例的不斷增長，特別是超載現象的普遍存在，使得路面所承受的累計荷載已提前接近臨界狀態，因此行車荷載的渠化作用是橫縫和破碎板產生的重要原因之一。(2)本路段范圍內錯臺現象的普遍存在說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生的主要原因為地表水滲入使基礎軟化、土基排水不暢強度下降和路基填土碾壓不夠密實，因此地表水滲入使基礎軟化、土基排水不暢強度下降和路基填土碾壓不夠密實使地基產生過度塑性變形導致板底脫空失去支撐，是橫縫和破碎板產生的最主要原因之一。

5 路面結構處理方案

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

5.1 路面結構計算

根據路面結構處理方案新建路面結構計算將打裂的水泥混凝土板視為級配碎石基層計算，回彈模量取300MPa。根據交通量調查，現狀同南路交通量換算為標準軸載為4900/d，設計基準期為20年，計算得加鋪的路面結構厚度為24cm。

5.2 路面結構處理方案

路面結構加鋪前將既有混凝土板打碎、壓穩，并加入適當的砂夾碎石(6∶4)填隙、找平、壓實，針對不同的狀況采用以下幾種路面結構處理方案:(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構以及已泡水軟化土基，設置橫向排水盲溝，回填挖除土基并壓實后重新鋪設路面結構層。(3)起終點與既有道路銜接段:當起終點與既有水泥混凝土路面銜接，填高小于39cm時，挖除既有水泥砼面板，用6%水泥穩定碎石找平后重新鋪設水泥混凝土面板，當6%水泥穩定碎石找平層小于15cm時，水泥穩定碎石無法壓實，采用C15砼代替水穩找平。

6 結論

本項目現已建成通車3年，目前經過處理的路段狀況良好，說明本次對舊水泥混凝土路面病害調查到位，原因分析準確，處理措施得當，總體設計合理，但在后期施工過程中也暴露出一些問題，主要有以下幾個方面:(1)對本地區施工工藝水平調查不足，由于本地區無碎石機，后期施工改為打裂壓穩，村莊路段則采用風鎬按照60cm左右間距鉆孔，后用大型壓路機碾壓，將整塊水泥混凝土板壓碎為長寬小于60cm的小塊。(2)對本地區的實驗檢測手段調查不夠全面，后期取消既有路面打碎后回彈模量的測定，改為板底脫空檢測，對板底有脫空路段，采用風鎬打碎后壓實。(3)對現狀排水系統處理不夠全面，后期增加了一些排水處理措施。本文對舊水泥混凝土路面病害的產生原因做了分析，提出了針對性的處理措施，總結了設計過程中的不足，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計規范［S］.人民交通版社，2011.

［2］JTC H20－2007公路技術狀況評定標準［S］.人民交通版社，2007.

［3］DBJ/T 15－72－2010應用沖擊壓實技術處理舊水泥混凝土路面施工規程［S］.中國建筑工業出版社，2010.

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