大修工程路面结构设计

王 芳

(大同公路分局，山西 大同 037006)

大修工程路面结构设计

王 芳

(大同公路分局，山西 大同 037006)

以具体工程为依托,通过对原路现有状况及病害进行调查研究,分析了大修工程路面结构设计的治理方案,并对路面设计弯沉值与路面结构优化设计结果作了阐述,以有效改善行车条件,提高公路服务水平。

路面，结构，优化，设计，交通

积大线积儿岭—阳高段是山西省干线公路的重要组成部分，在国省道干线网络中占有相当重要的地位，本项目所处路段，由于被大吨位车辆的碾压，使该段路面出现不同程度的损坏，致使公路经常出现严重的交通堵塞，交通事故频繁发生，严重影响干线公路的畅通，使干线公路运输处于瓶颈状。为了保障干线公路畅通，提高干线公路的整体服务水平，对该路段路面采取改造措施已势在必行。本项目的实施将改善现有的行车条件，解决交通瓶颈制约，满足日益增长的交通量发展需求。同时，拟建项目所在路线是山西省通往河北及周边地区的重要公路通道。近来年，由于受到自然环境的影响及交通量的增加，该路段出现了不同程度的损坏，给车辆和行人带来极大的安全隐患，需尽快予以处治，以保证国省干线公路的交通运营安全、畅通。

1 原路现有状况及病害调查及设计原则

1)K0+000～K19+200段旧路为沥青混凝土，修建于1996年，旧路路面结构为：3 cm细粒式沥青混凝土+6 cm粗粒式沥青混凝土+20 cm水稳砂砾基层+20 cm水稳砂砾底基层，路基宽度为12 m，路面的主要病害有龟裂、网裂、推移、啃边、沉陷、坑槽等。K22+270～K56+000段旧路为水泥混凝土，修建于1998年，旧路结构为：25 cm水泥混凝土+20 cm三灰碎石基层(石灰粉煤灰水泥)+20 cm砂砾垫层，路基宽度为12 m，路面主要病害有：破碎板、纵横向裂缝、角隅剥落、接缝剥落、坑洞、补丁、露石、错台、脱空等。K56+000～K97+065段旧路为水泥混凝土，修建于2000年，旧路结构为：27 cm水泥混凝土+20 cm三灰碎石基层(石灰粉煤灰水泥)+20 cm砂砾垫层，路基宽度为12 m，路面主要病害有：破碎板、纵横向裂缝、角隅剥落、接缝剥落、坑洞、补丁、露石、错台、脱空等。2)针对沥青路段，依据调查划定不同段落进行弯沉测量，根据测定的原路等效贝克曼梁弯沉值计算出原路当量回弹模量，再计算改造路面的结构厚度，选取最优方案。3)对沥青及水泥段，旧路有代表性地段面层及基层进行钻芯取样。首先对沥青混凝土路段，选取纵向裂缝、横向裂缝、网裂，依据轻重不同选取代表性点进行取样。取样结果面层出现裂缝，面层无法得到完整的芯样，继续钻取基层，基层也无法得到完整芯样。依据芯样及弯沉测量值得到主要病害及路面情况为：a.沥青表面没开裂但水稳基层开裂；b.沥青层网裂、水稳层碎裂；c.基层已经出现拉裂；d.无透层、封层，层间结合差，层间结合不良；e.基层开裂，松散，强度不够。其次对水泥段，选取纵向裂缝、横向裂缝、角隅断裂、破碎板，依据轻重不同选取代表性点进行取样。取样结果面层裂缝贯通，无法得到完整芯样，钻取基层，基层与面层对应出现相同的裂缝，且贯通整个基层芯样，松散，无法成型。依据芯样得到水泥混凝土主要病害及情况为：a.基层开裂，松散，强度不够；b.水泥面板裂缝贯通。

2 路面结构优选设计

2.1 路面设计弯沉值

1)交通量的分析取用。从历年交通量资料中可看出，本项目所处路段的交通量不断增长，重车比例逐年上升，这也是国民经济迅猛发展的结果，为了适应交通和经济的现状，必须改善现有路段的交通运输状况，改善道路通行状况。车辆荷载作用是影响路面使用寿命的关键因素之一，在结构设计过程中，需要收集交通量和轴载调查数据，预测设计使用期内的交通增长，标准轴载作用次数的当量换算等交通分析。路面竣工后第一年日平均当量轴次:2 776。设计年限内一个车道上累计当量轴次:1.059 032E+07。2)通过计算：路面设计弯沉值为26(0.01 mm)。

2.2 路面结构优化设计结果

1)根据路面补强设计结果，综合模量小于120 MPa的路段(K0+000～K1+450，K8+000～K19+200总计12.585 km，占沥青路面总里程的65.5%)，弯层平均值大，变异系数大，对该路段铣刨面层、基层，现场冷再生20 cm底基层+18 cm水稳碎石+ 5 cm中粒式沥青混凝土+4 cm细粒式沥青混凝土。在路面结构选取中，考虑到旧路废料弃用堆放而污染环境且需要处置的问题，冷再生技术可以充分利用现有旧沥青路面损坏废弃材料，按照新的设计要求，现场就地冷再生外掺材料为水泥、碎石(视具体情况)、水。水泥掺量根据室内标准试验确定，不宜大于6.0%。碎石(视具体情况)，碎石为10 mm～30 mm，掺量为10%～20%，压碎值要求小于30%。在自然状态常温下使用冷再生机械连续完成旧路面铣刨破碎、翻拌摊铺、碾压成型、重新修建成路面新结构层，由于旧路材料进行最大限度的重复循环利用，能够节省大量的沥青、砂石原材料，减少大量的能源消耗，同时原路面的几何线形及厚度都能很好的保持，减少占地。水泥就地冷再生混合料7 d无侧限抗压强度满足不小于2.0 MPa的技术要求，压实度不小于97%。当采用5.5%水泥用量试件强度达不到设计要求时，应采用较高标号水泥或用硅酸盐水泥替代矿渣水泥使混合料满足强度要求，现场实际施工水泥剂量不宜大于6.0%。在拒云线、洗朔线，冷再生技术得到了很好的应用。拒云线，就地冷再生处理后直接加铺4 cm+5 cm沥青混凝土，省去了许多环节如成品料不再运输、减少能源消耗，提高了路面维修的速度和生产效率，但平整度有些欠佳，在洗朔线的应用中，充分吸取拒云线平整度问题，在冷再生处理后加铺20 cm水稳碎石调平层，后再铺筑沥青面层，平整度及强度得到了很大提高。满足行车要求。因此在本次设计中，在冷再生上加铺水稳碎石调平层。2)综合模量大于120 MPa的路段(K1+450～K8+000总计6.615 km，占沥青路面总里程的34.5%)，弯层平均值小，变异系数小，该路段对病害局部处理后+15 cm厚的水稳碎石调平层+18 cm厚的水稳碎石基层+透层+封层+5 cm中粒式沥青混凝土+4 cm细粒式沥青混凝土。3)水泥混凝土路面：为防止反射裂缝的产生，对该段采用碎石化处理后，加铺透层油，再加铺20 cm水稳碎石基层+5 cm中粒式沥青混凝土+4 cm细粒式沥青混凝土。水泥路面碎石化施工时，对于不同埋深的构造物、地下管线、房屋等，施工前针对调查的结构物资料在现场做出明确标记以确保这些构造物不会因施工造成损坏；同时在路面碎石化正式开工之前，根据实际调查资料在有代表性的路段选择至少长50 m、宽4 m或一个车道的路面作为试验段。4)桥涵前后下挖重新铺筑新建路面结构。5)过村路段，为防止水泥路面碎石化影响村民房屋，同时为防止路面抬高影响公路两侧的居民的排水问题，对过村段处理原则为：维持原路标高进行下挖后铺筑新建结构层。6)K75+675～K75+695,K93+525～K92+545两处下穿铁路桥处，下挖后贫混凝土调平后，加铺27 cm

双层钢筋网水泥混凝土后加铺5 cm细粒式沥青混凝土。7)小矮墙及路边石采用C25混凝土。为了增加小矮墙的稳固性，每隔10 m插入一根长为1 m直径为12的钢筋，插入路基深度为0.6 m。

3 结语

大修工程中，合理的选择路面结构，更有效地延长路面的使用寿命，减少早期损害，体现全寿命周期成本设计理念，就需要在设计过程中，不断比较论证，进行优化设计，选取安全耐用、节约资源的路面结构。

[1] JTG D50-2006,公路沥青路面设计规范[S].

[2] JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].

[3] JTJ 073.1-2001,公路水泥混凝土路面养护技术规范[S].

[4] DB 14/T160-2007,公路改线沥青路面施工技术规范[S].

[5] JT/T 513-512-2004,公路工程土工合成材料等九项[S].

[6] 卫彬彬.谈公路工程水泥混凝土路面施工技术[J].山西建筑，2012，38(30)：176-177.

On roadbed structural design in major maintenance projects

WANG Fang

(DatongRoadBranch,Datong037006,China)

Based on factual projects, the paper undertakes the investigation and studies on the current status and diseases on formal roads, analyzes the treatment scheme for the road structural design in major maintenance projects, and illustrates the optimal design results of the deflection value and roadbed structure, so as to enhance the traffic conditions and improve the road service.

roadbed, structure, optimization, design, traffic

1009-6825(2014)11-0155-02

2014-02-07

王 芳(1972- )，女，工程师

U416.2

A