水泥混凝土路面改造工程设计综述

江龙进

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)



水泥混凝土路面改造工程设计综述

江龙进

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

针对水泥混凝土路面破损严重、利用率不高且行车舒适性较差的使用现状，依据目前水泥路面改造工程经验，提出系统的水泥路面改造设计流程，结合路面改造过程中出现的一些问题，给出路面加铺改造中具体实施的关键技术措施，从而达到有效完善设计作业、切实指导施工过程、最终实现控制施工质量的目标。

水泥混凝土；路面改造；使用性能；施工质量

1 工程概况

安徽省道203凤蒙路为连接合肥与六安、淮南、亳州、阜阳等城市的重要交通干线，2003年底建成通车迄今已运营13年。大兴集至丁集段为省道203凤蒙路一段，路线自北向南长16.063 km， 其中，0～2 km+296 m、7 km+838 m～8 km+266 m、13 km+206 m～14 km+202 m、15 km+840 m～16 km+63 m位于穿城镇段，均为水泥混凝土路面，路面结构为24 cm厚水泥混凝土面板+20 cm厚二灰碎石+34 cm厚石灰土。

现状水泥混凝土路面破坏及排水现状如图1所示。

图1 水泥混凝土路面破坏及排水现状

该段道路经管养部门及时养护和维修，路面病害未进一步扩展，使用性能得到切实保障。但因项目运营时间较长，路面结构偏薄弱，运煤等重型车辆较多和排水不畅等原因，目前路面损坏严重，雨天排水不畅，行车舒适性差，安全隐患较多，急需通过路面改造以提高道路使用性能。

2 路面调查及检测评价

对旧路合理评价是路面改造过程中的重要环节，也是路面加铺方案决策的依据。结合本项目实际情况，拟定采用外观调查、承载力检测及钻芯取样等多种手段，实现对路面的综合评价。

2.1 外观调查及承载力检测

水泥混凝土路面外观较差，破损严重，病害类型以交叉裂缝、断裂、角隅断裂、沉陷和接缝破坏为主[1]。因路面破损严重，破碎板处路面不平整，错台量测离散性较大，因此，错台量测仅针对相对较完好的水泥板。经测试，水泥路面平均错台量为2.0 mm，全幅混凝土路面断板率为49.5%，评价等级为差。路面脱空率为40.5%，接缝传荷能力为“中”以下板块比例为22.0%。详细调查评定结果见表1所列；路面弯沉检测成果见表2所列。

表1 水泥混凝土路面调查评定汇总表

表2 水泥混凝土路面弯沉检测成果表

2.2 路面结构层厚度及完整性

水泥混凝土路面共取7个点，钻芯取样显示,混凝土面层总厚度平均值为24.7 cm，标准差为1.54 cm，代表值为23.1 cm；基层厚度平均值为21.2 cm，标准差为4.86 cm，代表值为16.4 cm。钻芯结果表明,水泥路面芯样较完整，而基层呈松散状，芯样不能成型。路面钻芯取样及厚度度量如图2所示。

图2 路面钻芯取样及厚度量测

2.3 检测评价

水泥路面破损严重，平整度和整体外观都较差。经统计，全幅水泥路面断板率评价等级均为差，路面脱空率为40.5%，接缝传荷能力为“中”以下板块比例为22.0%。

由于受排水不畅影响，基层损坏严重，无法钻芯取样，多呈松散状。

3 路面改造方案

结合目前水泥路面旧路改造经验，一般包含旧路面板修复、沥青路面罩面、旧板破碎加铺路面和挖除旧板重新铺筑新路面等4种方法[2]，具体方案见表3所列。

表3 路面加铺方案对比一览表

3.1 路面加铺方案确定

本项目水泥路面损坏严重[5]，利用率不高，全部分布在城镇路段。经统计，全幅平均断板率达到49.5%，主要发生在行车道，路面脱空达到40.5%，接缝传荷能力为“中”以下板块比例为22.0%。根据收集的交通量数据分析，该段交通量较大，多为小汽车、中型货车和大型货车，车辆轴载大，混行严重。除个别城镇段外，其余路段路基常处于干燥状态，路基受水影响较小。如采用机械冲击破碎技术，噪音较大，且加铺厚度较大，不利于实施。如对面板进行修复，不仅工作量大和工期较长，且难以彻底根除接缝损坏[6]。因此，采用全线水泥路面全部挖除及重新铺筑沥青路面的技术方案。

3.2 验收弯沉确定

结合交通量调查，本项目交通主要由5种车型组成，车辆类型及轴重见表4所列。

表4 代表车型状况表

同时收集该项目近一年的交通量数据，考虑沿线经济发展的实际情况，并参考项目工可中交通量增长率(年平均增长率为4%)，将各级轴载换算为标准轴载100 kN供路面结构计算。依据交通量资料及代表车型，根据下式计算：

(1)

(2)

其中，η为车道系数，取0.6。

由(1)、(2)式得出本项目设计交通等级为重交通等级，设计弯沉为 23.8(0.01 mm)。

3.3 路面加铺结构层计算

根据文献[7]，参照室内混合料实验结果，结合国内已建成路面调查情况，1层的上面层和下面层均采用岩沥青改性，确定各层材料设计参数，结果见表5所列，1层、2层级配类型为AC-13、AC-25。

表5 结构设计参数 MPa

采用交通部推荐专用HPDS2011路面计算程序进行层底拉应力验算及竣工验收弯沉值，沥青混凝土采用15 ℃劈裂强度，水泥稳定碎石采用90 d的劈裂强度[8]，验算结果见表6所列。

表6 机动车道竣工验收弯沉

经过计算，旧路水泥面板挖除后加铺结构为：4 cmAC-13(岩沥青改性)+8 cmAC-25(岩沥青改性)+36 cm(4%～5%)水泥稳定碎石+旧路基层修复。

4 路面加铺实施注意事项

(1) 原有道路承载力动态设计。施工中应注重对水泥混凝土路面原基层结构承载力和外观的监测[9]，根据实测弯沉或顶面回弹模量，依此采取相应的处置方案，确保改建后路面结构层承载力满足设计要求。水泥面板挖除后，原基层如出现松散和开裂等破损现象，则应对该路段基层进行换填处理，换填材料可采用低剂量水泥稳定碎石[10]。

(2) 桥梁加铺过渡段设计。根据调查，本项目桥梁建设时间较早，后期多次反复养护加固并加铺了一层沥青面层，目前使用尚好。但路段内桥梁形式具有多样化和复杂化的特点，经计算，拟定采取铣刨旧桥沥青面层后，重新加铺一层沥青面层的设计方案，桥面设计标高不变。结合道路加铺后设计纵坡，在靠近桥头30～50 m路段采取挖除旧路面层和基层后，铺筑4 cmAC-13(岩沥青改性)+8 cmAC-25(岩沥青改性)+18 cm(4%～5%)水泥稳定碎石上基层+15～26 cmC35混凝土下基层的铺筑方案。

5 结 论

(1) 路面调查及检测评价是路面改造过程中的重要环节，对路面改造方案有着决定性作用，具体实施中应注重其系统性。

(2) 代表车型及交通量数据是路面弯沉计算的最原始资料，也是路面加铺改造过程中的重要制约因素，应在考虑当地经济发展速度并借鉴工可相关数据的基础上，科学合理综合选用。

[1] JTG H20-2007,公路技术状况评定标准[S].

[2] 文健康.旧水泥路面改造为沥青路面主要加铺方式的总结分析[J].公路交通科技(应用技术版),2014(12)：76～79.

[3] JTG F30-2003，公路水泥混凝土路面施工技术规范[S].

[4] 曾 弦,罗铁牛.浅谈旧水泥路面改造中的就地碎石化再生利用技术[J].四川建材,2013(5) :155～157.

[5] 王鹏达,张婷婷.旧水泥混凝土路面打裂压稳技术应用[J].黑龙江交通科技,2010(8):103.

[6] 薛忠军,张肖宁,王佳妮.旧水泥路面改建、加铺决策体系初步研究[J].中外公路,2008,28(3):41～46.

[7] JTG D50-2006,公路沥青路面设计规范[S].

[8] JTG D40-2011,公路水泥混凝土路面设计规范[S].

[9] 曾俊详.公路水泥混凝土路面加铺改造技术研究[D].广州:华南理工大学，2013.

[10] 郭建铎.高速公路路面建养一体化研究[J].交通世界,2015(1):42～43.

2016-05-09；修改日期：2016-05-13

江龙进(1984-)，女，安徽池州人，硕士，安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司工程师．

U416.21

A

1673-5781(2016)03-0327-03