在建内蒙古某条高速公路旧路路面补强优化设计

汲敏 尚海龙

【摘要】本文以内蒙古在建某条高速公路改扩建工程旧路路面补强设计为例，针对改扩建公路旧路路面使用情况在勘察设计期间与施工期间的差异，通过对施工期间现有路面状况、强度及路面结构形式进行调查，分析现有路面病害产生的原因，提出在施工过程中针对现有路面使用情况，对路面补强进行优化设计。

【关键词】改扩建工程；旧路路面补强；路面病害；优化设计

1 引言

旧路面结构补强和改建设计，应调查旧路面的结构性能、使用历史，以及路面环境条件，并应依据路面的交通需求，以及材料、施工技术、实践经验和环境保护要求等，通过技术经济分析论证确定。

当路面的结构承载能力、平整度、抗滑能力等使用性能退化、其承载能力不能满足交通需求时，应进行结构补强或改建。旧路面补强利用原则是如果旧路面的结构完整，强度也满足，只有一些小的路面病害，那么原路面就可以只在有病害的地方进行补强，进而加以利用。补强时，应尽量采用原路面的结构形式，然后再对路面进行加宽设计[1]。

2勘察设计期旧路路面补强方案

2.1 旧路概况

现有旧路于2003年开工建设，考虑建设资金筹措及充分利用原有二级路等因素，全线按一级一幅标准建设， 现有路面结构为：3厘米细粒式改性沥青混凝土；4厘米中粒式改性沥青混凝土；

20厘米水泥稳定级配砂砾基层；20厘米水泥稳定级配砂砾底基层；20厘米天然砂砾垫层。

2.2 设计过程中旧路补强方案的确定

本项目在2009年工可實施阶段，对利用旧路一幅，考虑两种设计方案，进行全面的比较。

（1） 完全利用现有公路，待公路使用功能下降后，再进行大中修。

（2）在现有道路的基础上加铺两层沥青混凝 土，即：上面层4厘米细粒式沥青混凝土（AC-13C）（采用改性沥青），中面层 5厘米中粒式沥青混凝土（AC-16C）（采用改性沥青），考虑到本项目建成通车还需要几年时间，可研推荐B方案，加铺9cm沥青混凝土方案。

外业勘测期间对旧路路面外观进行了调查，全线旧路路面使用情况完好，路面宽度在11.25～11.29之间，路面有横向裂缝（8～15米一道），不影响使用，边部混凝土路肩石完整。

在调查的同时，对旧路全线进行了弯沉测量（2010年5月～6月），并对全线弯沉测量结果按每公里分段进行评价，计算后代表弯沉值在9.15～31.33（0.01mm）之间：

（3）弯沉值在20（0.01mm）以下，174段，直接加铺9cm沥青混凝土面层；

（4）弯沉值在20～30（0.01mm）之间，18段，直接加铺9cm沥青混凝土面层；

（5）弯沉值在30（0.01mm）以上（30.4、30.13，31.33）段，经路面结构计算后，直接加铺9cm沥青混凝土面层。

对于A、B方案，弯沉均在30（0.01mm）以下，经路面结构计算，加铺5cm沥青混凝土面层即可符合计算要求，但结合旧路表观破坏情况以及考虑建成高速公路远期交通量变化且结合已建成改建高速公路加铺层经验，本项目旧路路面结构补强设计方案采用与工可推荐方案一致，施工图设计于2012年8完成，最终确定旧路路面补强方案为：加铺9厘米沥青混凝土面层，即：上面层 4厘米细粒式沥青混凝土（AC-13C）（采用改性沥青）；下面层 5厘米中粒式沥青混凝土（AC-16C）（采用改性沥青）。

3施工期旧路路面现状分析

2012年底项目开工后至今，旧路出现了不同程度的纵裂、局部网裂、沉陷、坑槽、横缝增密等路面病害，而且随着时间的延续，旧路病害还在增加。2014年5月中旬，对全线旧路路面病害进行了详细调查以及路面钻芯取样。

3.1 旧路路面病害调查[2][3]

（1）纵向裂缝

一幅旧路中间有一条贯穿全线的纵缝，多数段落存在3～4道纵缝，缝宽2～18mm，纵缝两侧路面基本无错台。

（2）横向裂缝

横向裂缝为旧路主要病害。主要原因为：气温低、温差大，极易引发路面的温度开裂；沥青面层薄，路面结构较薄，面层易发生温缩开裂和反射裂缝。

横向裂缝主要是由半刚性基层开裂产生的反射裂缝及温度裂缝，裂缝宽度3～20mm，横缝严重段落3～6米一道，一般段落6～8米一道，沿线基本连续分布。横向裂缝对行车舒适性造成了很大的影响，行驶过程中有明显的跳车。纵横裂缝交错处存在网裂。

（3）龟裂、网裂、块状裂缝

龟裂、网裂、块状裂缝为旧路主要病害。其主要原因为：纵向、横向缝裂缝出现后，继续扩展，经过冰冻水的侵入发展而成；沥青混合料的质量差及沥青的低温性能差；沥青层厚度薄，水分侵入，导致层间结合较差，加速了网状裂缝的形成。

3.2 路面钻芯取样

对旧路代表性路段进行钻芯取样，在纵缝横缝交叉处、纵缝、横缝处钻芯时，面层开裂，基层松散、无法取出完整芯样；钻芯位置避开裂缝处时，面层、基层所取芯样较完整。

4施工期旧路补强方案确定

4.1弯层测量情况

弯沉值在20（0.01mm）以下59公里，弯沉值在20～31（0.01mm）之间103.5公里，弯沉值在31.5～35（0.01mm）之间7.5公里，弯沉值在35～40（0.01mm）之间10公里，弯沉值大于40（0.01mm）5.0公里（42.1、45.1、41.4、40.1、42.7）。

通过对比勘察设计期间与施工期间两次实测弯沉值发现，施工期实测弯沉值变化较大，衰减很快，并且路面病害较为严重，分析其原因，是由于施工车辆对现有道路的干扰所造成，即施工车辆（重载较多）在旧路上行驶对现有道路造成的破坏。

4.2 路面补强方案确定

通过对全线弯沉进行测量以及依据旧路路面病害调查结果、路面钻芯取样试验等分析后确定路面补强方案如下：

（1）弯沉值在31（0.01mm）以下，共162.5公里（占87.8%）

采取对路面纵、横缝等病害进行开槽灌缝、修补坑槽、铺设土工格栅等处理措施后，可按施工图设计加铺9cm沥青混凝土面层。

（2）弯沉值在31.5（0.01mm）以上，共22.5公里 （占12.2%）

弯沉值在31.5～35（0.01mm）之间7.5公里，弯沉值在35～40（0.01mm）之间10公里，弯沉值大于40（0.01mm）5.0公里，经路面结构计算后，确保路面弯沉符合设计要求、保证加铺层弯拉应力满足规范要求，同时考虑与原有旧桥桥面铺装层过渡衔接，特确定两种补强方案：

方案一：采取对路面纵、横缝等病害进行开槽灌缝、铺设土工格栅等处理措施后，加铺4cm细粒式沥青混凝土面层+5cm中粒式沥青混凝土面层+8cm粗粒式沥青碎石ATB-25。

方案二：考虑到设计标高及与原有桥梁衔接，对旧路计算弯层值大于31.5（0.01mm）路段，在桥头两层各50米范围内采取挖除旧路，新建路面结构。

结束语：

针对改扩建工程实践中路面使用情况在勘察设计期间与施工期间的差异，对旧路段在施工期间现有路面状况、强度及路面结构形式进行调查，分析现有路面病害产生的原因，以路表面病害及弯沉作为改善设计指标，在对旧路补强多方案比选的基础上，根据项目实际情况，提出适宜的旧路面补强方案，为其他项目路面改扩建提供参考。

参考文献：

[1]滕海生. 改扩建公路路基路面设计存在问题及对策分析 [ J]. 《工程科技》，2012（4）.

[2]王芳. 浅谈旧沥青路面结构补强层设计 [ J]. 《科技信息》，2012（35）.

[3]王晓琴等. 公路路基路面常见病害与处置指南 [ M].北京：人民交通出版社.2011.