旧路改造工程水泥混凝土路面设计探究

张 靖

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司)

1 项目概况

某道路改建工程原道路等级及技术标准如下:道路等级:一级公路;设计行车速度:60km/h;道路宽度:22m(不包括土路肩宽度);路面类型:水泥混凝土路面，路面标准轴载BZZ-100;车辆荷载:公路-I级;地震烈度:基本烈度为7度。

该道路改造范围内老路填土均较低，路面基本平齐两侧地物。原有道路路基填料(路面以下120cm范围)主要以低液限粘土为主。路基长期受大气、降水及毛细水上升的影响，路基土为潮湿或过湿状态。且本工程由于建成年限相对较长，道路总体路面状况一般，现状路面处于加速破坏的阶段，随着交通量的迅猛发展，局部路段的路面服务水平已经衰减，现有道路破损有加快趋势，矫正性处治及常规养护已跟不上病害发展的速度，路面的整体使用性能大幅下降。综上所述，老路整体现状很不适应它在路网中的功能、地位，急需改造。

经过前期勘察和交通量预测工作，采用碎石化(MHB)、打裂压稳和维修加铺三种方案进行对比，考虑到减少水泥面板反射裂缝，提高道路使用寿命，同时，项目周边建筑较多、较旧采用打裂压稳冲击能大，易造成房屋破坏。最终确定老路面板破碎作为新建路面的基层，破碎方式采用多锤头碎石化(MHB)。

表1 白改黑设计方案表

2 旧路面调查与检测

2.1 路面断板率、错台量评定

(1)左幅行车道断板率为9.8%，评定为“中”，平均错台量为13.1mm，评定为“次”;左幅超车道断板率为18.1%，评定为“次”，平均错台量为6.3mm，评定为“中”;左幅汇总评定断板率为13.9%，评定为“次”，平均错台量为9.2mm，评定为“中”;

(2)右幅行车道断板率为2.1%，评定为“优”，平均错台量为9.7mm，评定为“中”;右幅超车道断板率为 5.9%，评定为“优”，平均错台量为1.7mm，评定为“优良”;右幅汇总评定断板率为4.0%，评定为“优”，平均错台量为2.2mm，评定为“优良”;

(3)全线各车道汇总评定断板率为9.0%，评定为“优”，平均错台量为4.4mm，评定为“优良”。

2.2 路面弯沉检测

主要检测水泥混凝土板角弯沉，判断混凝土板脱空情况，本次采用主副点同时检测，同时计算板块间弯沉差和传荷能力。本次结果如下:左幅:板角平均弯沉值为15.68(0.01mm)，标准差为3.97，变异系数为0.26;右幅:板角平均弯沉值为11.70(0.01mm)，标准差为3.32，变异系数为0.29。

2.3 水泥混凝土面层强度统计

通过水泥混凝土面层芯样强度试验，得到以下结果:劈裂强度平均值:3.58fsp(MPa);劈裂强度标准差0.22ssp;劈裂强度标准值 3.35fsp(MPa);弯拉强度标准值 4.72fr(MPa);弯拉弹性模量标准值33843.37EC(MPa)。

3 路面设计方案

在确立路面回弹模量的基础上，本工程采用圆柱体试件测定抗压回弹模量和劈裂强度来确定路面结构参数。沥青混凝土在弯沉指标计算中用20℃抗压模量，底层拉应力计算时采用15℃抗压模量，允许拉应力计算时采用15℃劈裂强度。根据交通部《沥青路面设计指标与参数的研究总报告》，参照室内混合料实验结果，结合国内已建成路面调查情况，确定各层材料设计参数见表2。

表2 路面结构设计参数

路面设计弯沉值:道路分类系数:1.1;面层类型系数:1;路面结构类型系数:1.6。

路面设计弯沉值:36.5(0.01mm)

沥青加铺层计算厚度:路面各层层底拉应力验算及层顶弯沉控制指标利用交通部推荐专用计算程序HPDS计算，路面结构系数取1.6(柔性基层沥青路面)，经计算得沥青加铺层厚度为19cm时满足要求。

根据以上计算结果，并结合国内的经验、我省现有几条高速公路改建项目的成功经验，确定路面加铺厚度为19～23cm，其结构层为:4cmAC-13(SBS改性)+6cm AC-20(SBS改性)+6～10cmAC-25+3cm AC-10。

沥青混凝土底面层方案针对AC-10和SAMI封层进行对比，考虑项目所在地施工技术力量薄弱，本项目规模较小，最终推荐施工质量更易控制的AC-10作为应力吸收层。

验收弯沉值:经计算确定各层验收弯沉值(综合影响系数1.25)，见表3所示。

在路面破碎之前对因基层强度不足而产生的唧泥、沉陷、断裂严重病害板块挖除，采用C15素混凝土更换基层，若发现底基层损坏，应一起更换底基，然后重新铺筑C35混凝土面板。

表3 冲压路段各层顶面验收弯沉计算结果

4 总结

综上所述，随着我国各地交通量的不断增加，积极开展旧路改造工程，提升路面平整度与强度，有着极强的必要性。本文结合工程实例，在分析旧路改造背景，对旧路面情况进行调查检测的基础上，提出了水泥混凝土路面结构设计方案，该方案科学可行，值得推广。

:

［1］于冰.沾北公路旧水泥混凝土路面改造设计与施工技术研究［J］.长安大学，2014.

［2］张海清，于滕江，吕丽华.水泥混凝土路面极限状态方程的研究［J］.土木工程学报.2015，48(7):123-128.

［3］张海涛，张广阔.水泥混凝土路面设计极限状态方程的探讨［J］.工程力学.2013，30(11):120-126.