舊水泥路面路況檢測評價與大中修結構方案探討

王秋敏 黃慧 譚巧攀

【摘要：】文章針對舊水泥路面損壞程度不一、承載力不均等問題，結合實際工程調查情況，對某路段舊水泥路面路況開展了檢測評價研究，提出了舊水泥路面檢測評價建議，并通過舊水泥路面大中修結構優化探討，基于路況的分段優化推薦了舊水泥路面大中修結構方案。研究成果可為舊水泥路面路況檢測評價、路面結構設計、大中修結構的適用性與合理性選擇提供技術參考。

【關鍵詞：】舊水泥路面;路況評價;彎沉;脫空;大中修;適用性

U416.042A040113

0 引言

水泥路面是公路路面結構的重要形式之一[1]。隨著其運營時間的增長，大部分的水泥路面會存在不同程度的路面損壞，面臨著大中修。據悉，在2010—2030年間，相對于新建公路項目而言，公路大中修任務更加繁重，形勢更加緊迫，并且面臨的問題更加棘手。

綜合考慮各方面影響因素，對于水泥面板斷板、開裂較多或者路況較好路段，應區別采取不同的大中修方案，而非“一刀切”式廢除重建。為進一步提升大中修項目路面使用性能，需要對設計前的路況檢測工作、設計階段的優化設計工作、舊路結構層的再生利用技術進行細化研究，充分利用已穩定的舊路面結構體及其剩余強度，因此如何對舊水泥混凝土路面進行綜合評價顯得尤其重要[1-2]。

本文以G209線某路段大中修工程為依托工程，開展舊水泥路面評價與大中修結構探討。為使大中修工程方案設計科學、合理、有針對性，在設計前對本工程路段舊路面分別進行了舊路整體路況人工調查、結構承載力彎沉測試、脫空調查FWD彎沉測試、面板板邊彎沉測試（貝克曼梁法）判斷脫空，為路面結構設計方案提供基礎數據和參考。

1 路網舊水泥路面路況檢測評價

1.1 路況調查

G209線某路段已運營10余年，對該路段進行了路況調查，結果表明：目前整體路況良好，結構穩定性較好，舊混凝土強度及表面狀況良好，無連續大面積斷板、無明顯錯臺，但局部存在板角斷裂、交叉開裂斷板等病害，部分積水路段排水問題引起路面病害嚴重，會對正常的行車安全和運營、行車舒適性造成影響，如圖1所示。

1.2 結構承載力檢測

為判斷舊水泥路面的整體結構承載力，對該路段每隔20 m進行了貝克曼梁彎沉測試，測試結果匯總分析如下頁表1所示。

由表1可知，該路段舊水泥路面彎沉總體良好，擬大修路段彎沉略大，>30（0.01 mm），與人工調查的現場路況匹配性較高;擬中修路段彎沉結果基本<20（0.01 mm）。

1.3 脫空檢測

1.3.1 動態彎沉法

為準確判斷舊水泥路面脫空率及是否需要灌漿，選取連續斷角、斷板較多的典型路段為對象進行了FWD脫空檢測，如下頁圖2所示。

采用FWD動態彎沉車對斷板較多的典型路段進行了板角板邊彎沉差測試，以判斷是否存在脫空。板底脫空判別標準為：采用0.7 MPa、0.9 MPa、1.1 MPa三級加載測試彎沉值并計算求得彎沉截距b，根據彎沉截距|b|≥20 μm判斷脫空。

面板需要灌漿的判別標準為：（1）所有的脫空板需要板底灌漿;（2）相鄰板的板邊彎沉差>0.08 mm則需要板底灌漿;（3）單點彎沉>200 μm需要板底灌漿。根據測試結果判斷舊水泥面板的脫空狀況及是否需要灌漿。結果分析匯總如表2所示。

1.3.2 貝克曼梁法（板邊彎沉）

在上述利用FWD測試判斷脫空的基礎上，利用貝克曼梁法對典型路段進行了大范圍脫空調查，測試舊水泥路面板邊彎沉，以板邊彎沉值>200 μm判斷是否脫空及是否需要灌漿。根據實測結果統計分析如表3所示。

2 大中修結構方案

根據路況調查結果和彎沉測試結果，同時為適應交通量日益增長和改善交通的需要，參考以往大中修工程的經驗，以充分利用原有舊水泥路面的剩余強度和有效保證加鋪層結構的合理性為原則，根據目前路況實際情況，本路段維修分為大修段、中修段，如表4所示。

2.1 中修路段結構方案分析

（1）路段1共計2.1 km，該路段路況優良，基本無斷板、無明顯錯臺，對舊水泥路面直接進行2 cm超薄罩面，可減少行車荷載對舊水泥路面面板的荷載作用尤其是沖擊荷載，改善面板的受力;有利于改善水泥路面的行車舒適性;良好穩定的舊水泥混凝土及其下承層提供了良好的結構承載力，加鋪后有利于延長整個路面結構的使用壽命。因此該路段推薦采用的路面結構為：2 cm橡膠瀝青優化型細粒式ARAC-10瀝青混凝土+乳化瀝青黏層+瀝青灌縫+局部舊路面換板[3]。

（2）路段2共計17.45 km，該路段路況優良，基本無斷板、無明顯錯臺，故考慮保護現有水泥板塊的受力，減少重載交通對水泥板塊的直接沖擊等作用，延長使用壽命等，同時考慮經濟成本投入與現狀路況、加鋪層功能定位與耐久性等問題，該路段推薦采用的路面結構為：4 cm橡膠瀝青優化型細粒式ARAC-13瀝青混凝土+乳化瀝青黏層+瀝青灌縫+局部舊路面換板[4-5]。

2.2 大修路段結構方案分析

路段3共計3.1 km，其舊水泥路面路況相對較差，斷板、破碎板較多，因此為充分利用舊水泥路面剩余強度，采用碎石化技術將其進行碎石化處理后使其強度趨于均勻化[6]，再加鋪級配碎石進行過渡，級配碎石層既增加了結構整體承載力，又使結構強度更加均勻，可充分發揮級配碎石柔性散體材料性能，增強結構的抗裂能力。該路段推薦采用的路面結構為：6 cm AC-16瀝青混凝土+1.5 cm熱瀝青同步碎石封層+18 cm級配碎石基層+碎石化舊水泥路面[7-8]。

3 結語

針對舊水泥路面損壞程度不一、承載力不均等問題，本文根據實際工程調查情況，結合舊路整體路況人工調查、結構承載力彎沉測試、脫空調查FWD彎沉測試、面板板邊彎沉測試（貝克曼梁法）判斷脫空等，開展舊水泥路面評價與大中修結構探討，得到如下結論：

（1）結合舊路整體路況人工調查、脫空調查FWD彎沉測試、面板板邊彎沉測試（貝克曼梁法）判斷脫空等發現：人工調查與彎沉檢測結果相關性較高，在檢測評價中，應注意人工調查的經驗性判斷與儀器設備檢測評價的有效性、匹配性;貝克曼梁法與FWD動態彎沉檢測相結合，可更準確地判斷舊水泥面板的脫空狀況及是否需要灌漿。

（2）開展舊水泥路面路況檢測評價時，建議對舊路排水系統的完好性或可用性進行專項調查分析。水是公路結構與材料損害的主要因素，尤其是在路網公路中路面結構厚度整體偏薄，水的破壞影響更加明顯，修復或完善舊路排水系統對舊路大中修工程質量至關重要。

（3）結合舊水泥路面路況檢測評價及其大中修結構探討發現：對于路況較差的、水泥混凝土面板破碎板較多、彎沉測試數據較大的路段，建議按大修設計;對于路況較好的、水泥路面路況良好、無明顯斷板、錯臺等病害路段，建議按大修預防性養護設計;對于路況較好的、水泥路面路況良好、無明顯斷板、錯臺等病害路段，建議按中修罩面工程設計。

本文可為舊水泥路面路況檢測評價、路面結構設計、大中修結構的適用性與合理性選擇提供技術參考。

參考文獻：

[1]JTG D40-201 公路水泥混凝土路面設計規范[S].

[2]JTJ 073.1-200 公路水泥混凝土路面養護技術規范[S].

[3]孫立軍.瀝青路面結構行為理論[M].北京：人民交通出版社，2005.

[4]JTG D50-2017，公路瀝青路面設計規范[S].

[5]許新權，吳傳海，舒 翔，等.舊水泥路面加鋪瀝青層結構力學特性分析[J].公路與汽運，2009（3）：55-58.

[6]王松根，張玉宏，黃曉明，等.舊水泥混凝土路面碎石化技術應用指南[M].北京：人民交通出版社，2007.

[7]張玉宏.水泥混凝土路面碎石化綜合技術研究[D].南京：東南大學，2006.

[8]王 靜.水泥混凝土碎石化施工技術與適用結構層研究[D].西安：長安大學，2012.DDB5BFBB-AB41-4D68-91F7-85CE8967C92B