方松元 張駿馳
摘要:隨著省、市公路管理局對公路養(yǎng)護工作的大力支持,按照“分段設計、分類處理、分期實施、合理決策”的養(yǎng)護設計基本要求,在保證養(yǎng)護設計方案的針對性和科學性的前提下,對公路根據其病害特點有針對性的實施了路面大中修工程?,F將近幾年來浙江省龍泉市境內干線公路路面大中修的設計、使用效果、養(yǎng)護情況進行總結,并在此基礎上提出一些意見和建議。
關鍵詞: 公路;大中修;設計;養(yǎng)護
中圖分類號:U416 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)02(b)-0000-00
一、公路路面養(yǎng)護的意義和目的
公路在運營階段,隨著經濟發(fā)展、車輛增多,特別是近幾年來超重超載車輛越來越多,路面在車輛荷載和自然因素的反復作用下,路面逐漸被磨得光滑直接導致安全性降低;由于車輛的壓密和路面變形的積累,路面表面也產生了不同程度的車轍變形并破壞其平整度,影響行車舒適度;路面產生的裂縫和坑槽,易使路面積水下滲,破壞面層和基層,降低路面強度,在半填半挖路段也易造成路基坍塌等公路水毀情況。
為適應車輛對路面安全、舒適、快速的服務質量要求,確保路面使用壽命周期,必須在路面使用過程中根據路面的使用狀況變化對其進行養(yǎng)護、維修。因此,公路養(yǎng)護維修的目的和任務是采取與路面狀況相適應的技術措施,及時修復破損、變形的病害,保持路面完好狀態(tài),保證行車的安全、舒適和暢通,延長路面使用壽命,提高公路使用質量和服務水平。
二、公路路面養(yǎng)護設計的步驟和方法
路面養(yǎng)護維修方案的決策和結構設計都是以舊路技術狀況為基礎的,并按一定的程序實施,如浙江省就有關于路面大中修的指南文件。
90年代初浙江省經過砂改油后省內的舊路大多以瀝青路面和水泥路面為主,近些年來有些地區(qū)已經逐步把干線公路上的水泥路面改為瀝青路面(白改黑)。
瀝青路面和水泥路面養(yǎng)護維修主要的步驟如下:
1.調查研究路段的近3年的交通量,分析其交通發(fā)展趨勢,對新鋪結構層的方案作為重要參數。
2.調查研究路段歷年來的維修和養(yǎng)護歷史,通過收集道路施工竣工圖和路面實地取芯相結合的方式,確定原路面的結構層組成和厚度。
3.舊路技術狀況調查和評價。通過一定的技術手段(如人工調查與機械設備檢測結合)對現有路面的變形、破損病害、路面強度(路面彎沉測量)、路表功能進行勘踏,根據結果對路面技術狀況進行評價,總體上掌握現有路面技術狀況。對研究路段進行了道路平面線形、中樁和橫斷面的詳細測量。在調查中應對邊溝及防護情況,安全設施(包括標志、標線、護欄)設置等資料進行搜集、記錄。
4.路面病害原因分析。根據路面技術狀況評價和現場調查統(tǒng)計基礎上,分析路面產生變形、破損和使用功能下降的原因。
5.養(yǎng)護維修處治方案設計。根據以上分析并結合業(yè)主實際資金運營情況提出適合本地區(qū)的養(yǎng)護方案。
對瀝青路面,有簡單的日常養(yǎng)護、預防性養(yǎng)護、局部坑洞修補、破損的修復、罩面、加鋪改建;對水泥路面,主要也是簡單的日常養(yǎng)護、預防性養(yǎng)護、局部修補、加鋪瀝青罩面(白改黑)、加鋪改建。
施工圖設計時應按照有關規(guī)范、指南要求進行。
6.路面養(yǎng)護維修對施工的要求。路面養(yǎng)護維修施工應具有養(yǎng)護維修經驗和資質的施工企業(yè)承擔。可根據工程量大小、養(yǎng)護維修技術難易和其他特殊要求通過其他合法途徑選擇施工企業(yè)。路面養(yǎng)護維修同時要做好施工交通組織的維護。
三、公路大中修設計方案類型
公路大中修設計方案較多,龍泉市這幾年的做法如下:
1.瀝青路面中修設計方案
1)對原瀝青路面病害較輕,基層較穩(wěn)定的采用銑刨原瀝青面層4或5cm再加鋪5cmAC-16C中粒式瀝青砼的面層結構。
2)對原有瀝青路面面層病害較差,基層穩(wěn)定性相對好的則銑刨原瀝青面層9cm厚后加鋪5cmAC-16C中粒式瀝青砼+4cmAC-13C細粒式瀝青砼。
2.瀝青路面大修設計方案
1)瀝青路面大修設計方案一般常規(guī)采用20cm水泥穩(wěn)定碎石的基層+5cmAC-16C中粒式瀝青砼+4cmAC-13C細粒式瀝青砼的面層結構。
2)瀝青路面大修主要是抬高路面的做法,這會帶來許多由于高差引起的問題,于是采用了相應的解決辦法:
①大修路段對起終點以及橋梁、明涵、隧道兩側接坡路段采用下挖接順原縱坡;對穿村路段采用下挖使新路面標高維持原路面標高。
②對穿村鎮(zhèn)路段的路肩采用15cm厚砼+8cm厚填隙碎石予以硬化處理,其余路肩采用培土并撒播草籽綠化。
③平交口接坡:
a被交道為土石路面:采用5cmAC-16C中粒式瀝青砼+18cm水泥穩(wěn)定碎石(水泥含量5%)接坡。
b被交道為瀝青或砼路面:大修路段采用5cmAC-16C中粒式瀝青砼+18cm水泥穩(wěn)定碎石(水泥含量5%)接坡;中修路段需要接坡的直接加鋪5cmAC-16C中粒式瀝青砼接坡。
3)基層冷再生方案。
①基層冷再生是先銑刨原瀝青面層9cm厚,然后對20cm原水穩(wěn)基層銑刨。通過廠拌技術在原水穩(wěn)基層舊料中添加碎石、石屑及水泥等新料后,再生成壓實厚度為24cm新基層(具體厚度根據原基層材料膨脹率(通常為10%左右)和再生材料配合比設計添加新料比例而定)。再生層作為新路面基層使用。
修復后的路面結構層為:24cm水泥冷再生基層+6cmAC-20C中粒式瀝青砼下面層+4mAC-13C細粒式瀝青砼上面層,總共厚度為34cm,相對原路面高程抬高5cm。
②冷再生基層具備的優(yōu)點:
a充分利用原路面銑刨的廢棄料,避免廢棄料占地,有利于保護生態(tài)環(huán)境;同時又節(jié)約了大量建筑材料,既節(jié)約了資源,又減少了投資,降低了成本。
b再生后可以明顯提高路面基層的強度及抗疲勞性能,改善路面使用性能;提高了道路的整體質量,延長道路的使用壽命,使投資效益得以充分發(fā)揮。
c施工工藝簡單,施工進度快,開放交通早,可以不斷交施工,保證道路的暢通。
d由于路面抬高不高,避免造成排水系統(tǒng)及其他安全實施的更換浪費。
3.路面病害處治
1)為避免路面病害存在而產生的隱患,同時為新鋪筑的面層提供一個穩(wěn)定而平整的下承層,應對各種病害先進行徹底處理。病害處治是否得當、到位,對路面大中修后的整個使用情況影響較大,應引起重視。
2)病害原因分析。
采用具有較強針對性的調查和檢測手段,充分掌握病害發(fā)生的原因及規(guī)律如:
①是否運營時間過長,距上次路面大中修時間是否已達到道路的大中修年限。
②道路所在區(qū)域氣候,像浙江省屬亞熱帶季風區(qū),日照充分,雨量充沛,氣候變化明顯對道路的破壞影響一般大。
③原路面結構層是否偏薄,像有些道路由于歷史原因缺少資金當時基層還是使用泥結碎石,強度也較低。取芯時,可以從是否完整取出面層、基層來判斷其強度和層間黏結情況。
④隨著經濟的快速發(fā)展,道路車流量增長較快,貨車及特大貨車等重車對路面的破壞日趨增加,這個是普遍的情況。
⑤即時強降雨對路面的破壞。浙江省在梅汛降雨集中期時部分地區(qū)會遭遇大面積強降雨,部分地區(qū)會出現嚴重內澇。持續(xù)的降水對路面的破壞很大,如不及時處治,雨水會從裂縫中下滲到面層以下,加劇路面的破壞程度。如果雨水下滲到路基,則會降低基礎的承載能力。水也會滯留在面層和基層中間,使面層和基層之間的聯(lián)結失去作用,使瀝青路面的破壞越來越加劇。
四、公路路面養(yǎng)護存在的問題與對策
近些年來公路路面養(yǎng)護技術和水平有了較大的提升,但也存在如下幾點問題:
1)路面養(yǎng)護維修技術與公路建設發(fā)展水平不適應。目前,大部分地區(qū)在進行瀝青路面大中修養(yǎng)護設計時,未針對項目路段的路況差異性進行分段、分類設計和處理,養(yǎng)護決策依據不足,過分依賴工程師經驗和地區(qū)典型結構。
2) 傳統(tǒng)的路面養(yǎng)護設計過于倚重力學設計指標(彎沉、拉應力等),對路面綜合使用性能考慮不足,對于結構層次及功能性的合理匹配、路面排水性能、路基技術狀況,特別是力學指標和使用性能指標(路面損壞、平整度、車轍、抗滑性能等)的統(tǒng)一性缺乏全面考慮和定量研究。因此,有必要通過對結構組合、材料組成、結構厚度、車輛荷載和自然環(huán)境等方面的綜合考慮,保證路面養(yǎng)護方案的力學設計指標和使用性能指標的匹配性,并通過經濟效益分析,綜合考慮養(yǎng)護方案的技術指標和經濟指標。
3)我國公路瀝青路面設計采用基于彈性層狀體系理論的設計方法,該方法中路面結構強度指標要求是通過未來設計年限內交通量預測結果換算得到的。若道路使用期間交通量出現突增,使實際軸載作用次數大于原始預測結果,將導致現有路面結構強度無法滿足現有交通量作用要求,容易引發(fā)路面結構早期破壞。故若設計年限內出現交通量突增的情況,應根據實際情況,進行有針對性的結構補強,延長路面結構的使用壽命。
4)養(yǎng)護維修中的舊路面材料再生利用有待進一步加強。
①一方面常規(guī)的路面大修工程對基層的處理方法不是在原路面加鋪新的基層,就是下挖原基層后重新鋪筑。原路面加鋪會造成路面不斷抬升,相應排水防護設施都必須抬升,造成不必要的浪費。
②另一方面隨著養(yǎng)護維修里程越來越多,路面廢料增加產生的環(huán)保問題已經引起了大家的重視。但在實際的工程中尚缺乏較為實用的廢料再生與利用技術,有些地區(qū)已經慢慢引進再生利用技術,但也存在著利用水平不高,推廣和普及較緩慢。
5)道路所處地域氣候、自然環(huán)境各不相同,路面受地質條件、筑路材料、交通條件等影響,病害發(fā)展的成因也各不相同。因此,每個地區(qū)制定的維修經驗和技術規(guī)范應具有針對性和地域性,這也增加了技術人員的挑戰(zhàn),并導致了每個地區(qū)管養(yǎng)水平參差不齊。
6)預防性養(yǎng)護重視不夠。應在路面技術狀況尚處于良好狀態(tài)時,通過選擇適當的時機,采取的延緩路面性能衰減速度、提高路面結構使用壽命、降低全壽命周期費用。公路的預防性養(yǎng)護對于保持道路的完好率,防止公路的早期破壞,控制養(yǎng)護成本等方面,具有重要的意義。
對于預防性養(yǎng)護工程,主要對表面層病害進行處治,一般不涉及結構內部的調查和處治,利用路面技術狀況評價結果,結合工程師經驗就可選擇出預防性養(yǎng)護措施。當存在特殊需求的預防性養(yǎng)護路段,如路表面出現嚴重泛油、集料脫落等病害時,可有針對性的開展材料試驗、面層鉆芯取樣等專項檢測工作。
7)對于沿線自然環(huán)境優(yōu)美,人文氣氛濃厚的地區(qū),路面大中修時應充分考慮沿線的環(huán)境保護與景觀設計,增加評價和養(yǎng)護對策。
8)養(yǎng)護維修經費投入不足,有時候采用的養(yǎng)護維修技術方案降格,變成不是方案服從技術需要,而是服從投入的經費,造成路面養(yǎng)護質量較低,維護后使用年限不長。這將會造成路面提前破壞,反復修補,反復破壞,對交通干擾也大,即增加了養(yǎng)護維修難度和成本,還造成不良的社會影響。
結束語:通過公路路面大中修設計及養(yǎng)護的不斷總結,在吸取經驗及教訓的基礎上充分利用新技術、新工藝,不斷地提高公路行車舒適性、安全性,提升公路的服務能力,為本地區(qū)社會經濟發(fā)展作出應有的積極貢獻。
參考文獻:
[1] 公路瀝青路面大中修養(yǎng)護設計規(guī)范 (征求意見稿)
[2] 浙江省公路路面大中修工程設計文件編制指南 2008.12
[3] 楊錫武 路面養(yǎng)護與維修實用技術 2012.11