劉新權(quán) 王羿偉 馬進(jìn)宇 任亞

摘要：文章以神農(nóng)架林區(qū)$307省道改擴(kuò)建工程路面設(shè)計(jì)為例，制定舊路面的評(píng)價(jià)與加鋪設(shè)計(jì)流程，利用平縱面擬合、壓縮評(píng)價(jià)單元及細(xì)化設(shè)計(jì)段落等手段，以路面損壞狀況指數(shù)（PCI）和路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)（PSSI）為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以路表面回彈彎沉值作為計(jì)算控制指標(biāo)，制定不同段落的舊路面加鋪設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)老舊瀝青路面的加鋪利用。

關(guān)鍵詞：舊瀝青路面;加鋪設(shè)計(jì);評(píng)價(jià)指標(biāo);彎沉

中圖分類號(hào)：U418.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.011

文章編號(hào)：1673-4874（2019）09-0036-04

0引言

舊瀝青路面普遍存在著結(jié)構(gòu)單薄、材料強(qiáng)度低、路面破損嚴(yán)重、線性指標(biāo)差等問(wèn)題，在改造中經(jīng)常被直接挖除新建，未能得到有效利用，造成一定程度的工程浪費(fèi)。

湖北省神農(nóng)架林區(qū)S307省道陽(yáng)日至松柏段建成于20世紀(jì)90年代，路基寬度為8.0m，原有路面結(jié)構(gòu)組成為4cm瀝青碎石+20cm水泥穩(wěn)定礫石，可行性研究報(bào)告認(rèn)為“本項(xiàng)目老路瀝青路面各類損壞均有發(fā)生，主要是龜裂、沉陷、車轍、裂縫等，最大特點(diǎn)是多種破損類型混合伴生，加快了老路路面的破損速度，路面損壞狀況指數(shù)（PCI）處于50-80，評(píng)價(jià)級(jí)別為差一中，建議對(duì)老路實(shí)行完全新建措施”。

筆者通過(guò)分段細(xì)化評(píng)價(jià)，篩選存在加鋪改造可能性的段落，通過(guò)理論分析與計(jì)算，確定最終的加鋪層結(jié)構(gòu)組成方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)部分舊路面的再利用。

1新建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

經(jīng)交通量分析，項(xiàng)目設(shè)計(jì)年限內(nèi)的BZZ-100累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次Ne為430.93×104次/車道，屬中等交通等級(jí)。根據(jù)公路等級(jí)、累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量軸次、路面結(jié)構(gòu)類型等計(jì)算路面設(shè)計(jì)彎沉值I為31.1（0.01mm）。

參照區(qū)域路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，擬定路面結(jié)構(gòu)組成，計(jì)算路表彎沉值I，路面結(jié)構(gòu)層的組成及材料參數(shù)列于表1。

通過(guò)彈性層狀體系理論設(shè)計(jì)程序計(jì)算，擬定路面結(jié)構(gòu)組成的路表計(jì)算彎沉值l為28.6（0.01mm），小于設(shè)計(jì)彎沉值I，路面結(jié)構(gòu)組成設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求。

2舊路面評(píng)價(jià)與設(shè)計(jì)方法

2.1原有路面狀況

筆者經(jīng)過(guò)初步勘察后發(fā)現(xiàn)，原有道路狀況與病害分布存在以下特點(diǎn)：

（1）項(xiàng)目屬中高山嶺地形，部分路段豎曲線指標(biāo)超規(guī)，平面線性存在大量的小半徑、小偏角曲線，原有路面無(wú)法利用，在路面評(píng)價(jià)中應(yīng)予以扣除后，再進(jìn)行分段調(diào)查、統(tǒng)計(jì)和評(píng)價(jià)。

（2）舊路面的破損狀況分布不均，起點(diǎn)至K16段路線平、縱面指標(biāo)較好，路面狀況也較好，而終點(diǎn)段縱坡普遍在7%以上，且鄰近水泥廠和碎石場(chǎng)，路面損壞嚴(yán)重。另外，在村鎮(zhèn)和路基垮塌搶修路段，路面存在水損壞、龜裂、沉陷等典型病害集中的情況。

（3）從原有路面的鉆芯取樣結(jié)果來(lái)看，舊路面水泥穩(wěn)定礫石基層的芯樣基本完整，水泥膠漿填充飽滿，具有一定強(qiáng)度。

（4）路線沿青楊河兩岸布置，多數(shù)為側(cè)挖山體路基，填料多為開(kāi)山毛渣和卵、礫石，路基穩(wěn)定性較好。

（5）規(guī)范要求“一般按1km為單位對(duì)路況進(jìn)行評(píng)價(jià)”，雖滿足了路面機(jī)械化施工的連續(xù)性要求，卻造成評(píng)價(jià)段落粗糙、精細(xì)度不足的問(wèn)題，筆者取路面攤鋪4-5h的工作量500m為最小評(píng)價(jià)單位。

2.2路面評(píng)價(jià)與加鋪設(shè)計(jì)方法

（1）根據(jù)平、縱面擬合成果，篩選出與原有道路擬合線性較好、縱坡達(dá)標(biāo)、長(zhǎng)度≥500m的段落作為調(diào)查與評(píng)價(jià)單元;（2）對(duì)細(xì)化段落進(jìn)行路面損壞狀況指數(shù)（PCI）評(píng)定，優(yōu)選出中-優(yōu)等級(jí)的段落進(jìn)行路表彎沉檢測(cè)，利用檢測(cè)結(jié)果計(jì)算當(dāng)量回彈模量并進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)（PSSI）評(píng)價(jià);（3）依據(jù)當(dāng)量回彈模量擬定加鋪方案，驗(yàn)算路面彎沉值，同時(shí)進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)（PSSI）評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)為優(yōu)良的方案方可實(shí)施，否則重新擬定加鋪方案或放棄加鋪方案.

3路面評(píng)價(jià)與參數(shù)計(jì)算

3.1路面損壞狀況評(píng)價(jià)

以瀝青路面的路面損壞狀況指數(shù)（PCI）和路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)（PSSI）作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)值域?yàn)?-100，分為優(yōu)（90-100）、良（80-90）、中（70-80）、次（60-70）、差（0～60）五個(gè)等級(jí)。

通過(guò)對(duì)原有路面的龜裂、裂縫、坑槽、松散、沉陷、車轍、擁包等病害進(jìn)行調(diào)查、統(tǒng)計(jì)后，可利用路面破損率計(jì)算路面損壞狀況指數(shù)（PCI）。

對(duì)于部分路段的路面損壞調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果及計(jì)算、評(píng)價(jià)結(jié)果列于表2和下頁(yè)表3中.

原有山區(qū)公路的平、縱面指標(biāo)較低，可利用段落多<1000m，可利用率很低，精細(xì)劃分后可利用路段大幅增加;同時(shí)，在后期統(tǒng)計(jì)整理中繼續(xù)優(yōu)化評(píng)定段落，對(duì)調(diào)查段落兩端嚴(yán)重破損路段舍棄或拆分細(xì)化，進(jìn)一步增加舊路面的可利用率。如K12+260～K14+522段，全長(zhǎng)2.262km，計(jì)算破損率DR為5.88%，PCI值為68.9，評(píng)定為次級(jí)，應(yīng)采用挖除新建方案;但是調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，路面損壞多發(fā)生在K13+090-K13+790段（路段Ⅲ），該路段原有擋土墻曾受河水沖刷塌陷，路面塌陷嚴(yán)重，且伴有嚴(yán)重的縱向裂縫、龜裂、車轍病害，而該路段前后均存在500m以上的良好路段。為此，在路面狀況評(píng)價(jià)中進(jìn)行拆分細(xì)化，將K12+260～K14+522段拆分為表2中的路段Ⅱ-Ⅳ（對(duì)應(yīng)表3中的6-8號(hào)），對(duì)中間K13+790～K13+090段采用新建方案，而其他兩段均評(píng)價(jià)為可加鋪路段。

經(jīng)過(guò)段落細(xì)化優(yōu)選后，初步判定達(dá)到中一優(yōu)級(jí)的可利用路段達(dá)7.4km，長(zhǎng)度大幅增加。

3.2 彎沉測(cè)試與當(dāng)量回彈模量

利用貝克曼梁法檢測(cè)各段落的舊路面彎沉值，測(cè)試車型為東風(fēng)-140，車胎氣壓為0.7MPa，測(cè)點(diǎn)間隔20m，求取計(jì)算彎沉代表值l和舊路面的當(dāng)量回彈模量E。見(jiàn)表4。

4加鋪層結(jié)構(gòu)組合方案

4.1 路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)

利用項(xiàng)目新建瀝青路面結(jié)構(gòu)計(jì)算求取的設(shè)計(jì)彎沉值l和路表彎沉代表值l的比值（SSI值），計(jì)算路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)（PSSI），并進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度定量評(píng)價(jià)。

新建瀝青路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI為94.7，評(píng)定為優(yōu)級(jí)。舊瀝青路面篩選后的可加鋪改造路段的路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI值和評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)列于表5中。

舊路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI多在20-30間，評(píng)價(jià)為差級(jí)，與新建瀝青路面的優(yōu)級(jí)相距甚遠(yuǎn)，所以在擬定瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)中應(yīng)適當(dāng)增加補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)層厚度以確保加鋪后的路表強(qiáng)度結(jié)構(gòu)指數(shù)達(dá)到優(yōu)級(jí)。

4.2擬定加鋪結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)結(jié)果表明舊路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度明顯不足，單純采用瀝青混凝土罩面的方式加鋪不可行，需設(shè)置加鋪補(bǔ)強(qiáng)層。根據(jù)項(xiàng)目新建路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果，擬定保持瀝青面層4cm厚AC-13C+6cm厚AC-20C的結(jié)構(gòu)一致性，設(shè)置≥150mm厚的水泥穩(wěn)定碎石基層作為加鋪補(bǔ)強(qiáng)層，以原有路面的當(dāng)量回彈模量Z真替代規(guī)范公式中對(duì)應(yīng)層的回彈模量，驗(yàn)算擬定加鋪路面結(jié)構(gòu)，同時(shí)進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)評(píng)價(jià)。

采用彈性層狀體系理論設(shè)計(jì)程序?qū)M定的加鋪補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行驗(yàn)算，各擬加鋪路段的最小基層厚度及相應(yīng)的計(jì)算和評(píng)價(jià)結(jié)果指標(biāo)列于表6中。

通過(guò)加鋪層結(jié)構(gòu)方案驗(yàn)算，求取各路段的基層最小加鋪厚度，形成結(jié)構(gòu)層組合方案，彎沉驗(yàn)算均滿足規(guī)范要求，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)PSSI值評(píng)價(jià)達(dá)到優(yōu)級(jí)，可指導(dǎo)路面加鋪改造設(shè)計(jì)。

以各路段的路面加鋪補(bǔ)強(qiáng)層組合方案作為路線縱斷面設(shè)計(jì)的控制參數(shù)，$307省道改擴(kuò)建工程中實(shí)現(xiàn)了80%以上的擬定路段的加鋪補(bǔ)強(qiáng)，全線6.1km的舊瀝青路面采用4cm厚AC-13C+6cm厚AC-20C+15-20cm厚水泥穩(wěn)定碎石的加鋪補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）依據(jù)瀝青路面損壞狀況評(píng)價(jià)體系，制定舊瀝青路面的調(diào)查、評(píng)價(jià)及設(shè)計(jì)方法，利用平縱面擬合、壓縮評(píng)價(jià)單元及細(xì)化評(píng)級(jí)段落等手段，大幅增加中-優(yōu)級(jí)達(dá)標(biāo)段，提高舊路面可利用率。

（2）利用路面彎沉檢測(cè)結(jié)果，求取舊路面當(dāng)量回彈模量，根據(jù)PSSI評(píng)價(jià)結(jié)果，初步擬定路面加鋪補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)方案，采用彈性層狀體系理論驗(yàn)算不同路段的加鋪補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方案并在后期的路線縱斷面設(shè)計(jì)中得以實(shí)現(xiàn)。

（3）受地形地貌、技術(shù)能力、原始資料等方面的限制，相較于高等級(jí)公路，地方道路、山區(qū)公路等低等級(jí)公路改擴(kuò)建工程中，原有路基、路面、橋梁的再利用難度和風(fēng)險(xiǎn)更大，筆者僅以S307省道改擴(kuò)建設(shè)計(jì)中的些許觀點(diǎn)與經(jīng)驗(yàn)形成此文，希望對(duì)今后業(yè)內(nèi)同類工作的開(kāi)展提供參考。