沿海地區(qū)軟土地基瀝青砼路面病害與養(yǎng)護設計

闕毅慧

（漳州通正勘測設計院有限公司，漳州 363000）

0 引言

軟土地基在我國沿海地區(qū)分布廣泛， 沿海地區(qū)一般又是經濟發(fā)達地區(qū)，對公路交通需要迫切，瀝青路面因行車舒適、 修復方便等優(yōu)點而被廣泛用于大量的高等級公路。 然而由于日益嚴重的超載和軟土地基問題本身的復雜性，軟土地基質量控制并沒有得到很好的解決，道路變形沉降依然存在，導致后期養(yǎng)護要花大量物力、財力、人力和時間進行勘察設計和施工， 給工程質量帶來極大的影響和考驗。

1 工程概況

國道357 線東山路段瀝青混凝土路面改造工程（K9+000～K12+100），路線全長3.1km。 二級公路，設計時速60km/h，路基寬度40m，雙向四車道，為半剛性瀝青混凝土路面，其結構為4cm 厚SBS 改性SMA-13 瀝青瑪蹄酯碎石上面層+5cm 厚SBS 改性AC-20C 中粒式瀝青混凝土中面層+7cm 厚AC-25C 粗粒式瀝青混凝土下面層+20cm 6%水泥穩(wěn)定碎石基層+20cm 厚4%水泥穩(wěn)定碎石基層+15cm 級配碎石。項目通車至今運營已有7 年，現(xiàn)狀瀝青路面已出現(xiàn)龜裂和沉陷等病害， 嚴重影響路面使用性能。

2 舊路調查

為了更有針對性提出合理的養(yǎng)護方案， 在進行養(yǎng)護設計前，針對舊路路況水平、結構及材料老化程度和交通狀況等因素進行深入分析。因此，對全線瀝青混凝土路面病害類型及程度進行詳細調查， 并逐樁繪制病害及其分布圖；對舊路面彎沉進行檢測；對路面結構層進行取芯分析；同時調查項目范圍內交通量及軸載等。

2.1 舊路面狀況評定

2.1.1 路面狀況指數PCI 評定

根據對舊瀝青路面的病害統(tǒng)計， 路面累計損壞面積7095.9m2，調查面積68200m2，破損率為10.4%，路面狀況指數PCI 和PCI 評定等級如下(見表1)：

表1 路面狀況指數PCI 匯總表

從表1 可以看出，左幅路面狀況優(yōu)于右幅，總體路面狀況指數PCI=60.6%，路面破損狀況評定等級為“次”。

2.1.2 舊路面彎沉檢測

為了解路段整體路面結構強度， 采用激光自動彎沉儀對全線行車道進行彎沉檢測， 檢測頻率為50 點/（km·車道），檢測結果見表2：

表2 路面結構強度指數PSSI 一覽表

從彎沉檢測結果可看出， 左幅路面結構強度優(yōu)于右側，但總體來說，路面整體結構強度不足。

2.1.3 舊路面取芯

路面取芯檢測采用鉆孔取芯法對路面典型病害進行分析。 本次鉆取芯樣直徑為150mm，對全線進行篩選，共取病害斷面6 個，根據芯樣厚度、外觀、孔壁和孔底情況綜合分析該路段的病害發(fā)生層次，具體如表3 所示。

表3 路面取芯匯總表

根據現(xiàn)場取芯結果，行車道上面層結構完整，中面層和下面層的瀝青混合料出現(xiàn)不同程度的松散，6%水泥穩(wěn)定碎石層局部松散。

2.2 交通荷載調查及交通量預測

2.2.1 車輛分布系數及軸載換算系數

通過現(xiàn)場車輛調查，大型客車和貨車交通量為5983輛/日， 交通量年增長率為5.0%， 方向系數取50.0%，車道系數取60.0%。車輛類型分布系數如表4 所示。根據公路的車輛滿載情況及現(xiàn)場數據的調查分析， 得到各類車型當量設計軸載換算系數如表5 所示。

表4 車輛類型分布系數

表5 車輛當量設計軸載換算系數

2.2.2 計算軸載累計作用次數

2.3 路面病害原因分析

公路沿線范圍內沿線分有軟弱土層、液化砂層分布。原設計針對軟土地基有進行專項設計， 處治的措施包括換填碎石墊層、碎石樁等，并鋪筑了試驗路，但在運營了多年后，仍然存在路基不均勻沉降的情況。

通過現(xiàn)場附近的走訪， 了解到之前公路附近建有采砂場一座，砂車超載現(xiàn)象較為普遍。

右幅是砂車滿載出場的必經路，左幅是空車進場。這與現(xiàn)場調查右側車道病害較為嚴重相吻合。 加上近期該公路二期建設，工程車進出，加速了路基的不均勻沉陷，進而使路面產生沉陷及龜裂等病害。

因此， 該路段路面病害的原因是軟土地基結構承載力不足，強度較弱，再加上重載、超載車輛荷載作用，導致路面局部沉陷。

3 加鋪瀝青砼路面結構設計

3.1 加鋪方案比選

加鋪方案的選用主要考慮不同軟基處理措施和面層加鋪厚度來選擇， 擬定以下三種加鋪比選方案，見圖1：

三種方案的優(yōu)缺點比較見表6：

圖1 三種路面加鋪方案

表6 三種路面加鋪方案優(yōu)缺點比較表

根據舊路面狀況評定結果，且從投資、工期、交通影響等諸多方面綜合考慮，確定本項目采用基層注漿處置+加鋪12cm 瀝青混凝土面層修復方案。

3.2 路面結構設計

3.2.1 加鋪瀝青面層厚度的計算

根據軸載試驗及交通量的預測， 計算得出設計使用年限內設計車道累計大型客車和貨車交通量為6273765， 交通等級屬于中等交通。 采用東南大學HPDS公路路面計算程序進行計算，確定加鋪瀝青面層的厚度。

設計參數取值如下表7：

表7 瀝青混合料、基層材料的設計參數

根據計算，得出計算結果見表8：

表8 路面設計計算結果表

3.2.2 瀝青混凝土面層結構

3.2.2.1 路面抗滑表層

改性SMA-13 與改性AC-13C 瀝青混合料的性能對比如表9 所示：

表9 表面層性能對比表

考慮到施工水平和經濟性要求， 本項目抗滑表層采用4.0cm 厚SBS 改性AC-13C。

3.2.2.2 中面層

中面層大多采用4～10cm 的中粒式連續(xù)級配組成的瀝青混凝土。 根據《福建省普通公路精細化設計指南》及工程實際情況， 本項目中面層選用7.0cm 厚中粒式改性瀝青混凝土（AC-20C）。

經過上述分析計算， 確定本項目加鋪瀝青的結構層為：5cm 厚SBS 改 性AC-13C 上 面 層 瀝 青 砼+7.0cm 厚SBS 改性瀝青砼AC-20C 中面層，每m2造價約232 元。

4 改造后路面性能指標

路面的使用性能是反映路面能否持續(xù)為行駛車輛提供安全、舒適、經濟的服務水平的特性。 本項目交工前進行了相關路面性能指標的檢測驗收， 其結果如下(見表10)：

表10 路面性能指標

從表10 可知， 各驗收指標值都符合規(guī)范或設計要求，加鋪后路表彎沉值均不超過0.22mm，平均彎沉值為0.14mm，說明加鋪后路面承載力較高，結構層整體性好，滿足遠景交通量要求；路面平整度不超過1.0mm，平均值為0.92mm，說明加鋪后瀝青路面行車舒適性較好；路面構造深度均大于0.55mm，平均值為0.94mm，說明加鋪后瀝青路面抗滑性能較好，行車安全性較高。通過以上實測路面性能指標，說明本設計方案是可行的，達到預期的路面修復效果。

5 結語

本文結合國道357 線東山路段瀝青混凝土路面改造工程，全面介紹在舊瀝青混凝土路面養(yǎng)護修復設計過程。通過對舊瀝青混凝土路面進行病害調查、彎沉檢測、交通量預測、方案比選，確定舊路處治方式和加鋪瀝青路面的厚度及結構組成， 為今后修復類似瀝青路面病害提供借鑒。