基于實體工程的水泥混凝土路面改建方案研究

李春香

摘 要：依托于實體工程改建項目，對水泥混凝土路面的破壞類型及其可能成因進行了簡單分析，在此基礎上對舊路面利用方式及其優缺點進行對比分析，并結合項目具體情況對改建路面結構方案設計進行了詳細研究。

關鍵詞：老路改建;調查分析;方案確定

0 引言

我國水泥混凝土路面初建于上世紀60年代中期，截止到上世紀90年代初建有水泥混凝土路面35.5 km，目前大部分路面進入大修或者改建年限。相對于公路建設，城市道路在滿足道路交通使用功能的同時，對于道路的景觀要求較高。另外，相比于瀝青混凝土路面，水泥混凝土路面的行車舒適性較差，行駛噪音大，使用過程中的養護維修也更加困難。該文依托于江蘇及福建地區水泥混凝土路面的實體改建工程，對水泥混凝土路面老路改造中的路面結構設計方案進行分析研究。

1 舊路路面破損類型調查與評價

目前，工程實踐中主要采用徒步調查法對道路沿線的水泥路面破損狀況進行詳細記錄，調查內容包括：縱橫斜向裂縫、角隅斷裂、斷裂板、錯臺、接縫碎裂、接縫料損壞、坑洞、修補損壞等。綜合路況調查結果，現有水泥路面存在的主要病害類型分為各種裂縫、斷裂板及錯臺等，詳細敘述如下。

1.1 斷裂類

水泥混凝土路面發生的斷裂類病害主要包括橫向裂縫、縱向裂縫、角隅裂縫、交叉裂縫和斷裂板。橫向裂縫是本次討論項目最為普遍的病害，主要發生在內行車道，且下行路面病害多于上行路面。相對于橫向裂縫，縱向裂縫較少，多數縱向裂縫產生于板塊中部，且貫穿數塊板。角隅裂縫多數分布于內行車道，開裂尺寸較大，且伴有一定程度啃邊。而斷裂板病害主要以段落形式集中分布，從斷裂板分布的區域看，斷裂板病害多分布于排水不暢的城鎮段以及沿線相交地路段，這些路段斷裂板比較集中，呈現出較長路段連續斷裂破碎。

1.2 接縫類病害

接縫類病害主要包括錯臺、接縫碎裂及填縫料損壞等。本次討論項目中，下行路面錯臺病害多于上行路面。從錯臺病害的程度看，輕微錯臺病害較多且分布較廣，多以段落形式分布;嚴重錯臺多數與其他病害相伴產生。從現場情況看，錯臺病害的產生可能與重載車輛的分布及板底基層的強度有關。

接縫碎裂病害也是本次討論項目中水泥路面的主要病害，病害程度以輕微病害為主，主要分布于行車道與硬路肩縱向接縫處，及行車道橫向接縫處。

1.3 表層類病害

表層類病害以坑洞及修補損壞為主。坑洞病害多與接縫類病害或裂縫類病害相伴產生，多數發生于角隅處。原路面病害修補以瀝青類材料為主，修補后產生的病害主要包括坑槽、沉陷等。

1.4 豎向位移類病害

豎向位移類病害主要是沉陷，出現在斷裂類病害嚴重區域，并同時伴隨唧泥等病害，同樣也是下行車道多于上行車道。

2 路面結構方案設計

2.1 舊水泥混凝土路面利用方式選擇

根據前文分析，結合項目實際情況，舊水泥混凝土路面的利用主要考慮以下三種方式進行比較：

（1）直接加鋪，即保持舊水泥混凝土面板的完整性，充分利用板體的強度和剛度，將舊路的病害進行處治之后加鋪瀝青混凝土面層。

（2）對舊板進行打裂壓穩后加鋪，通過門板式破碎機或沖擊壓實機等設備將原水泥路面板塊打裂壓穩，舊板呈不規則小塊，裂紋較細，在打裂壓穩層上加鋪瀝青混凝土面層。

（3）對舊板進行碎石化后加鋪，將舊水泥混凝土面板破碎，將其作為路面的基層或者底基層，在其上直接鋪設瀝青面層或者補強后鋪設瀝青面層。

2.2 路面結構方案確定

本次路面結構方案確定主要基于常熟及福建地區相關老路改造工程（黃山路（白茆塘-黃浦江路）改造工程、晉光路景觀提升工程、晉江市城北泉安北路改建工程）進行，主要對幾種加鋪方案展開討論。

方案一：直接加鋪瀝青層。對舊水泥混凝土路面進行病害處治后，加鋪2 cm應力吸收層+加鋪玻纖格柵+6 cm下面層+4 cm上面層。

方案一主要適用于原路面狀況指數優良，斷板率小于10%的舊路改造，其優點是可以很好地利用舊路水泥板的強度，加鋪厚度通常較薄，造價相對低，同時不受地下管線限制。缺點是舊路病害很難處理徹底，剛性面板在行車荷載的作用下容易產生翹動，導致接縫或裂縫兩側受力不均勻，瀝青加鋪層底面拉應力或剪應力過大，從而引起瀝青加鋪層產生反射裂縫。并且剛性水泥面板和柔性瀝青面層的強度差異大，變形協調性較差，容易出現層間滑移病害。

方案二：碎石化舊路面后加鋪瀝青層。將舊水泥混凝土路面共振碎石化后，加鋪防水封層+11 cm瀝青穩定碎石基層+6 cm下面層+4 cm上面層。

方案二主要適用于舊路面狀況指數差、斷板率大于20%的舊路改造。優點是碎石化能使水泥混凝土面板在平面上強度分布均勻，消除原水泥混凝土路面的病害，使舊板破碎至合理粒徑，使其與加鋪層接觸處不會產生應力集中，消除了產生反射裂縫的隱患，同時破碎層還具有一定的強度。缺點是碎石化后的舊路面強度降低，僅能用于路面的底基層或者下基層，需要加鋪補強的路面結構較厚。同時，碎石化對設備要求高，造價較高。

方案三：打裂壓穩舊路后加鋪瀝青層。將舊水泥混凝土路面打裂壓穩后，加鋪防水封層+11 cm瀝青穩定碎石基層+6 cm下面層+4 cm上面層。

方案三主要適用于舊水泥路面狀況指數處于中、次，斷板率介于10%～20%的舊路改造。其優點是舊路的參與強度損失較小，可以較充分地利用舊路面的強度，可以分散板塊的水平溫度變形和翹曲變形，降低加鋪瀝青混凝土面層反射裂縫出現的幾率。同時，打裂壓穩施工期可不中斷交通。缺點是打裂后板塊仍較大，且不均勻，仍存在產生發射裂縫的隱患。

方案四：碎石化舊路面后加鋪水穩碎石+瀝青層。將舊水泥混凝土路面破碎后，加鋪32 cm水泥穩定碎石基層+6 cm下面層+4 cm上面層。

方案四的優點與方案二相同，舊水泥混凝土板破碎后仍具有較高的強度，同時消除了舊水泥混凝土板的不均勻受力及病害;缺點是水泥穩定碎石基層抗反射裂縫及抗疲勞能力相對較差，容易導致加鋪層產生開裂。且該方案引起路面標高抬高較多，不適用于標高受限區域使用。

3 結論

根據上述分析結果可以得出以下結論：

（1）直接加鋪方案限制條件少，造價低，適用于舊路面狀況良好路段。但舊路病害根治不清，容易造成早期病害。

（2）共振碎石化后加鋪方案，消除了產生反射裂縫的隱患，使用壽命長，后期養護壓力小。但其對設備要求高、初期建設成本高。

（3）打裂壓紋后加鋪方案，舊路面打裂后仍具有較高強度，同時消除了舊板的不均勻受力及路面病害，缺點是打裂塊度仍然較大，有產生反射裂縫的隱患，并且施工影響范圍較大，不適用于城區道路改建。

（4）共振碎石化后同時加鋪水穩及瀝青層方案，消除了舊版產生反射裂縫隱患的同時，新加鋪的水穩層也有較高強度，缺點是水穩基層本身抗反射裂縫及抗疲勞能力相對較差，同時對路面標高抬高較多，不適用于標高受限區域使用。

參考文獻：

[1]JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面設計規范[S].

[2]JTG/T D32-2012，公路土工合成材料應用技術規范[S].