贾鹏云
(山西省交通规划勘察设计院,山西 太原 030012)
大同绕城高速公路是(G55二广高速)二连浩特至河口国道主干线山西境内的组成部分,同时也是山西省高速公路网“十二横十二环”的第一环,大同绕城高速公路起点(K0+000)接得大高速公路大同北(古店)互通,终点(K32+861)位于大同市肥村东北,接大运高速大同南互通,路线全长32.861 km。
大同绕城高速公路通车运营后,随着交通量的快速增长,路面病害有逐年增大的趋势,尽管每年都做了日常的养护维修工作,但随着交通量和轴载逐年增大,路面不断出现破碎板、沉陷、纵横缝、露骨、唧泥、错台等病害,个别地段病害十分严重,影响到行车安全,降低了高速公路的服务能力,为了保证高速公路的安全运营,恢复服务水平,对路面病害进行处治。
式中:DR为路面破损率,%;Ai为第i类路面损坏的面积,m2;A 为调查路段的路面总面积,m2;wi为第 i类路面损坏的权重;i为考虑破损程度(轻、中、重)的第i项路面损坏类型;i0为包含破损程度(轻、中、重)的损坏类型总数。
式中:IRI为国际平整度指数;a0为标定系数,采用0.026;a1为标定系数,采用 0.65。
式中:BPN为摆值;SFC为横向力系数;SRImin为标定参数,采用35.0;a0为模型参数,采用28.6;a1为模型参数,采用-0.105。
式中:wPCI为 0.35;wRQI为 0.40;wSRI为 0.10。
大同北—大同南上行方向PCI总体平均值81.01,按现行规范[2]评价为良;大同南—大同北下行方向PCI总体平均值80.99,按现行规范评价为良。
表1 大同绕城高速公路路面PCI
大同北—大同南上行方向路面RQI总平均值为82.79,按现行规范[2]评价为良;大同南—大同北下行方向路面RQI总平均值为80.84,按现行规范评价为良。
表2 大同绕城高速公路路面RQI
大同北—大同南上行方向路面SRI平均值93.17,按现行规范[2]评价为优;大同南—大同北下行方向路面SRI平均值90.75,按现行规范评价为优。
表3 大同绕城高速公路路面SRI
大同北—大同南上行方向路面PQI平均值82.94,按现行规范[2]评价为优;大同南—大同北下行方向路面PQI平均值81.91,按现行规范评价为优。
表4 大同绕城高速公路路面PQI
通过钻芯取样的分析评价,可以得出以下基本结论:
a)路面各结构层厚度大部分满足设计要求,层间黏结不好,没有形成整体的路面结构。
b)部分路段水泥混凝土面层损坏比较严重,大部分路段的基层仍处于良好状态,局部路段基层损坏比较严重。
c)有规则的横缝、纵缝处,水泥混凝土面层损坏比较严重,基层芯样完整。
通过钻芯取样对面层(水泥混凝土面板)芯样进行了饱和抗压强度试验,试验结果多数满足规范要求,但离散性较大。
针对水泥混凝土路面脱空情况,采用了地质雷达扫描,取芯机钻芯验证的方法来判定。检测发现基层位置有空洞异常,整个剖面基层存在连续脱空异常。
根据调查,大多数载重车辆实际的载重大大超过了设计荷载,长期在高应力作用下疲劳寿命急剧降低,发生断裂破坏。
从钻芯取样情况来看,路面表征破损严重的路段,路面各结构层层间结合均比较差,形不成整体式路面结构,导致路面发生极大的弯拉破坏。
从钻芯取样中发现,水泥稳定碎石基层厚度偏薄,局部没有形成完好的整体,混合料不均匀,随意增大水泥剂量,导致基层过早开裂,造成面层的水损害。
中央分隔带是开放式的绿化带,水经分隔带下渗路基,造成路基强度下降。
根据《公路工程技术标准》(JTG B01—2003),本项目不提高原有公路的技术等级,仅对路面结构进行维修处治恢复其功能。大同绕城高速路面结构方案见表5。
表5 大同绕城高速路面结构方案
依据《公路技术状况评定标准》,根据PQI(路面使用性能)评价结果,对PQI评价为优、良的路段,仅对沉陷、破碎板进行换板处治;对PQI评价为中的路段,需对沉陷、破碎板、裂缝进行处治;对PQI评价为次、差的路段,需对路面上的所有病害进行处治[3]。
通过对大同绕城高速公路路面的检测,根据检测评价结果,对破碎板采用换板,脱空采用注浆,纵横缝采用灌缝,露骨采用沥青稀浆封层修补等措施进行处治。此外,水泥路面处治工程涉及项目多,内容广,在施工实施之前,由于路面的运营,路面破坏的严重程度可能会有所发展,因此必须贯彻动态设计的原则,确保处治目标的实现。
图1 处治方案设计图