舊路改造工程水泥混凝土路面設計探究

張 靖

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司)

1 項目概況

某道路改建工程原道路等級及技術標準如下:道路等級:一級公路;設計行車速度:60km/h;道路寬度:22m(不包括土路肩寬度);路面類型:水泥混凝土路面，路面標準軸載BZZ-100;車輛荷載:公路-I級;地震烈度:基本烈度為7度。

該道路改造范圍內老路填土均較低，路面基本平齊兩側地物。原有道路路基填料(路面以下120cm范圍)主要以低液限粘土為主。路基長期受大氣、降水及毛細水上升的影響，路基土為潮濕或過濕狀態。且本工程由于建成年限相對較長，道路總體路面狀況一般，現狀路面處于加速破壞的階段，隨著交通量的迅猛發展，局部路段的路面服務水平已經衰減，現有道路破損有加快趨勢，矯正性處治及常規養護已跟不上病害發展的速度，路面的整體使用性能大幅下降。綜上所述，老路整體現狀很不適應它在路網中的功能、地位，急需改造。

經過前期勘察和交通量預測工作，采用碎石化(MHB)、打裂壓穩和維修加鋪三種方案進行對比，考慮到減少水泥面板反射裂縫，提高道路使用壽命，同時，項目周邊建筑較多、較舊采用打裂壓穩沖擊能大，易造成房屋破壞。最終確定老路面板破碎作為新建路面的基層，破碎方式采用多錘頭碎石化(MHB)。

表1 白改黑設計方案表

2 舊路面調查與檢測

2.1 路面斷板率、錯臺量評定

(1)左幅行車道斷板率為9.8%，評定為“中”，平均錯臺量為13.1mm，評定為“次”;左幅超車道斷板率為18.1%，評定為“次”，平均錯臺量為6.3mm，評定為“中”;左幅匯總評定斷板率為13.9%，評定為“次”，平均錯臺量為9.2mm，評定為“中”;

(2)右幅行車道斷板率為2.1%，評定為“優”，平均錯臺量為9.7mm，評定為“中”;右幅超車道斷板率為 5.9%，評定為“優”，平均錯臺量為1.7mm，評定為“優良”;右幅匯總評定斷板率為4.0%，評定為“優”，平均錯臺量為2.2mm，評定為“優良”;

(3)全線各車道匯總評定斷板率為9.0%，評定為“優”，平均錯臺量為4.4mm，評定為“優良”。

2.2 路面彎沉檢測

主要檢測水泥混凝土板角彎沉，判斷混凝土板脫空情況，本次采用主副點同時檢測，同時計算板塊間彎沉差和傳荷能力。本次結果如下:左幅:板角平均彎沉值為15.68(0.01mm)，標準差為3.97，變異系數為0.26;右幅:板角平均彎沉值為11.70(0.01mm)，標準差為3.32，變異系數為0.29。

2.3 水泥混凝土面層強度統計

通過水泥混凝土面層芯樣強度試驗，得到以下結果:劈裂強度平均值:3.58fsp(MPa);劈裂強度標準差0.22ssp;劈裂強度標準值 3.35fsp(MPa);彎拉強度標準值 4.72fr(MPa);彎拉彈性模量標準值33843.37EC(MPa)。

3 路面設計方案

在確立路面回彈模量的基礎上，本工程采用圓柱體試件測定抗壓回彈模量和劈裂強度來確定路面結構參數。瀝青混凝土在彎沉指標計算中用20℃抗壓模量，底層拉應力計算時采用15℃抗壓模量，允許拉應力計算時采用15℃劈裂強度。根據交通部《瀝青路面設計指標與參數的研究總報告》，參照室內混合料實驗結果，結合國內已建成路面調查情況，確定各層材料設計參數見表2。

表2 路面結構設計參數

路面設計彎沉值:道路分類系數:1.1;面層類型系數:1;路面結構類型系數:1.6。

路面設計彎沉值:36.5(0.01mm)

瀝青加鋪層計算厚度:路面各層層底拉應力驗算及層頂彎沉控制指標利用交通部推薦專用計算程序HPDS計算，路面結構系數取1.6(柔性基層瀝青路面)，經計算得瀝青加鋪層厚度為19cm時滿足要求。

根據以上計算結果，并結合國內的經驗、我省現有幾條高速公路改建項目的成功經驗，確定路面加鋪厚度為19～23cm，其結構層為:4cmAC-13(SBS改性)+6cm AC-20(SBS改性)+6～10cmAC-25+3cm AC-10。

瀝青混凝土底面層方案針對AC-10和SAMI封層進行對比，考慮項目所在地施工技術力量薄弱，本項目規模較小，最終推薦施工質量更易控制的AC-10作為應力吸收層。

驗收彎沉值:經計算確定各層驗收彎沉值(綜合影響系數1.25)，見表3所示。

在路面破碎之前對因基層強度不足而產生的唧泥、沉陷、斷裂嚴重病害板塊挖除，采用C15素混凝土更換基層，若發現底基層損壞，應一起更換底基，然后重新鋪筑C35混凝土面板。

表3 沖壓路段各層頂面驗收彎沉計算結果

4 總結

綜上所述，隨著我國各地交通量的不斷增加，積極開展舊路改造工程，提升路面平整度與強度，有著極強的必要性。本文結合工程實例，在分析舊路改造背景，對舊路面情況進行調查檢測的基礎上，提出了水泥混凝土路面結構設計方案，該方案科學可行，值得推廣。

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［1］于冰.沾北公路舊水泥混凝土路面改造設計與施工技術研究［J］.長安大學，2014.

［2］張海清，于滕江，呂麗華.水泥混凝土路面極限狀態方程的研究［J］.土木工程學報.2015，48(7):123-128.

［3］張海濤，張廣闊.水泥混凝土路面設計極限狀態方程的探討［J］.工程力學.2013，30(11):120-126.