張 靖

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)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(shù)標準如下:道路等級:一級公路;設(shè)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(nèi)老路填土均較低，路面基本平齊兩側(cè)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(tài)。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(xiàn)狀路面處于加速破壞的階段，隨著交通量的迅猛發(fā)展，局部路段的路面服務(wù)水平已經(jīng)衰減，現(xiàn)有道路破損有加快趨勢，矯正性處治及常規(guī)養(yǎng)護已跟不上病害發(fā)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(xiàn)狀很不適應(yīng)它在路網(wǎng)中的功能、地位，急需改造。

經(jīng)過前期勘察和交通量預(yù)測工作，采用碎石化(MHB)、打裂壓穩(wěn)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(wěn)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(shè)計方案表

2 舊路面調(diào)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(yōu)”，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(yōu)”，平均錯臺量為1.7mm，評定為“優(yōu)良”;右幅匯總評定斷板率為4.0%，評定為“優(yōu)”，平均錯臺量為2.2mm，評定為“優(yōu)良”;

(3)全線各車道匯總評定斷板率為9.0%，評定為“優(yōu)”，平均錯臺量為4.4mm，評定為“優(yōu)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(jié)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(shù)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(shù)為0.29。

2.3 水泥混凝土面層強度統(tǒng)計

通過水泥混凝土面層芯樣強度試驗，得到以下結(jié)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(shè)計方案

在確立路面回彈模量的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)參數(shù)。瀝青混凝土在彎沉指標計算中用20℃抗壓模量，底層拉應(yīng)力計算時采用15℃抗壓模量，允許拉應(yīng)力計算時采用15℃劈裂強度。根據(jù)交通部《瀝青路面設(shè)計指標與參數(shù)的研究總報告》，參照室內(nèi)混合料實驗結(jié)果，結(jié)合國內(nèi)已建成路面調(diào)查情況，確定各層材料設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)

路面設(shè)計彎沉值:道路分類系數(shù):1.1;面層類型系數(shù):1;路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù):1.6。

路面設(shè)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(yīng)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(jié)構(gòu)系數(shù)取1.6(柔性基層瀝青路面)，經(jīng)計算得瀝青加鋪層厚度為19cm時滿足要求。

根據(jù)以上計算結(jié)果，并結(jié)合國內(nèi)的經(jīng)驗、我省現(xiàn)有幾條高速公路改建項目的成功經(jīng)驗，確定路面加鋪厚度為19～23cm，其結(jié)構(gòu)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(shù)力量薄弱，本項目規(guī)模較小，最終推薦施工質(zhì)量更易控制的AC-10作為應(yīng)力吸收層。

驗收彎沉值:經(jīng)計算確定各層驗收彎沉值(綜合影響系數(shù)1.25)，見表3所示。

在路面破碎之前對因基層強度不足而產(chǎn)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(fā)現(xiàn)底基層損壞，應(yīng)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(jié)果

4 總結(jié)

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(jié)合工程實例，在分析舊路改造背景，對舊路面情況進行調(diào)查檢測的基礎(chǔ)上，提出了水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，該方案科學(xué)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(shè)計與施工技術(shù)研究［J］.長安大學(xué)，2014.

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

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