城市在役道路路面病害和改建工程实践

夏 寅（江西中煤建设集团有限公司，江西 南昌 1330001）

城市在役道路路面病害和改建工程实践

夏 寅（江西中煤建设集团有限公司，江西 南昌 1330001）

针对城市在役道路路面病害种类多，处治工作紧迫的特点，本文通过对国内外城市在役道路路面病害分类、分级的基础上，对在役旧路路面改建施工技术进行了分析。以福州市道路改造工程为工程实例，进行了实例分析，对现状路面开展了调查，提出了详细改造设计方案，能为同类工程提供借鉴。

在役道路；路面病害；改建；处治

1 引 言

在我国，道路路面改建技术正处于研究、试验阶段，尚没有成熟的理论、标准、方法可供直接使用，许多道路工程因此造成了较大浪费，政府及企业都在寻找科学的办法或者可靠的经验来指导施工[1-4]。本文在对国内外城市在役道路路面病害分类、分级的基础上，对福州市道路改造工程进行了实例分析，针对城市道路交通量大，大量使用中的道路即将进入改造期这一特点，特别是对旧水泥混凝土路面复杂的破坏现状，提出了相应的改建措施，并对施工注意事项进行了说明。

2 水泥混凝土路面病害类型和分级

2.1 断裂类病害

1）根据裂缝出现的位置、裂缝大小以及板断裂的数量，分为下列4种病害[5]：

①横、斜向裂缝：裂缝方向垂直或斜向道路中心线的裂缝；

②纵向裂缝∶裂缝方向平行或近似平行道路中心线的裂缝；

③角隅裂缝：分布在板的角隅处至斜向两端的距离小于1.5m的裂缝；

④交叉裂缝和断裂板：两条及两条以上裂缝相互交叉，使板断裂成2-5块以上的。

2）按照裂缝缝隙宽度大小以及程度，可分为下列3种轻重程度：

①轻微：在裂缝边缘没有碎裂或只有细微的错台，且裂缝小于3mm；

②中等：裂缝边缘的碎裂程度（或错台）小于l0mm的，且裂缝小于15mm；

③严重：裂缝边缘产生严重的碎裂，其大小大于l0mm的，且裂缝大于15mm。

2.2 竖向位移病害

竖向位移病害包括由于沉陷和胀起所造成的病害，按照此类病害对行车的影响程度大小，我们可以分为以下3个轻重程度等级[6]：

①轻微：当车辆以限速驶过时，车辆仅轻微跳动，而司机和乘客没有不舒服感；

②中等：当车辆驶过时，车辆有较大的跳动，司机和乘客产生不舒服感；

③严重：当车辆驶过时，车辆产生过大的跳动，司机和乘客引起严重的不舒服感。

2.3 接缝类病害

1）这个类型病害主要根据路面破坏形态以及影响范围，分为以下6种病害[7]：

①板块间接缝纵向张开；

②板块间接缝填缝料损坏；

③唧泥和板底脱空；

④板块错台；

⑤板块接缝碎裂；

⑥板块拱起。

2）板块间纵向接缝产生开裂病害，按接缝的开裂大小，主要分为2个轻重程度等级：

①轻微程度：裂缝开裂大小为l0mm以下；

②严重程度：裂缝开裂大小为l0mm以上。

3）板块间接缝填缝料损坏，根据填缝料老化、挤压出以及缺损的情况，分为以下3个轻重等级：

①轻微：整个路段所有的接缝填缝料仅有少量的接缝出现老化、挤出、缺损的情况；

②中等：整个路段接缝填缝料1/3以下的接缝长度出现上述情况；

③严重：接缝填缝料情况很差，填缝料需立即更换。

4）板块唧泥和板底脱空类病害，分为2个轻重等级：

①轻微：车辆驶过时，在板接（裂）缝表面残留少量溢出的沉淀物；

②严重：车辆驶过时，水泥路面板块有明显的抖动，并残留有大量溢出的材料沉淀物。

5）水泥板块错台根据相邻板之间的边缘高差大小，分为3个轻重等级。

①轻微：水泥板之间的错台量小于5.5mm；

②中等：水泥板之间的罐台量在5.5～l2mm之间；

③严重：水泥板之间的错台量大于l2mm。

6）接缝碎裂病害，分为3个轻重等级：

①轻微：碎裂在接缝或裂缝两侧小于8cm的范围内出现；

②中等：碎裂裂缝两侧大于8cm的范围内出现，并且出现部分碎块松动或散失现象；

③严重：严重影响行车安全。

2.4 表层类病害

1）根据水泥混凝土面层的表层破损情况，可分为以下5种病害[8]：

①面层板块的磨损以及露骨；

②面层板块的纹裂、网裂和起皮；

③面层板块的粗集料冻融裂纹；

④面层板块的坑洞。

2）磨损以及露骨病害可分为2个轻重等级：

①轻微：深度不大于3mm；

②严重：深度大于3mm。

3）纹裂、网裂以及起皮等病害，根据病害的面积，可分为3个轻重等级：

①轻微：板的大部分表面状况良好，没有起皮现象，只出现少量的纹裂或者网裂；

②中等：板出现破损的面积不大于整块混凝土板面积的10%；

③严重：板出现破损的面积大于整块混凝土板面积的10%。

4）集料冻融裂纹病害可分为3个轻重等级[9]：

①轻微：出现裂纹但是未发生碎裂；

②中等：裂纹范围大于0.3m，受影响区范围内出现中等碎裂；

③严重：裂纹影响区范围内材料散失，出现严重碎裂。

5）坑洞病害分为3个轻重等级：

①轻微：板块边缘处有轻微碎裂；

②中等：板块出现l0mm以下的错台；

③严重：出现严重的裂缝及车辙，需要进行重新加固和修补。

3 施工技术要求

在实际施工中，施工技术及质量控制更是整个项目中重要的一环，严格控制质量能提高道路的使用寿命，反之就会前功尽弃。当然也要在管理方面作好工作，如施工后期的养护，封闭道路交通等等。

3.1 维修机械

用于本工程施工的一切施工机械，必须配套完整，最好采用容易维修的机械，而且能满足施工实际情况，包括施工质量和进度的要求，还要注意机械的安全度。破碎机具：现场要加快施工进度同时能够避免损坏相邻板块混凝土,应采用撞击式破碎机（适用于大面积破除）与人工凿除小型机具（如7.5kw自动切割、机风镐等）相互配合。拌和运输机械：现场宜采用小型且强制式混凝土拌和机械，并配合机动翻斗运输车将混凝土碎石外运,需要拆除的混凝土板则采用挖掘机。

3.2 填缝料施工

在实际施工中，路面旧的填缝先采用切缝机切割缝隙，再用清缝机清除水泥路面接缝。在实际施工运行过程中路面缝隙里会夹杂一些细小的砂石和一些凝结的无法容易清除的泥浆也要按规定清洗掉，再采用不小于0.6～1.2MPa压力水冲洗，以保证旧路与新路具有良好的衔接。灌缝深度应大于设计深度，如果不满足要求，可以采用切割机切割。

3.3 防水卷材施工

路面基层的处理：应保持找平层平整；基层冷底油涂刷次数不得小于2次，而且每次要重叠5cm。

搭接缝处理：在实际施工中，应先烧掉隔离纸（下层卷材表面），再热熔粘结接缝，这样有利于搭接，短边搭接宽度为120mm，长边搭接宽度为80mm，搭接要牢固严密，而且不能遗漏，需要专门检查。

3.4 改性乳化沥青粘层施工

改性乳化沥青粘层油是洒布在新旧路面之间，也有洒布在沥青混凝土层间，这样做法可以保证界面结合比较好，在实际应用中较为广泛。在洒布过程中，设计允许范围内，应控制好粘层油的洒布量，再验收合格原有水泥混凝土路面，而且保持干净干燥，才能施工改性乳化沥青粘层洒布到水泥路面上。在施工现场改性乳化沥青洒布水泥路面的时候，不得污染环境，施工时要注意环境的保护，在有噪音的时候不得在深夜施工，不能干扰周边居民的休息。

各项改性沥青粘层材料指标性能必须满足设计图纸的要求以及和施工规范的规定。基层喷洒过后，粘层油应该形成均匀的迷雾形态，在路面总宽度范围内均匀的摊铺分布，厚度稍微薄，约1cm。不得将粘结层漏空或形成一条条的形状，堆积现象也不应该有。如果路面基层喷洒不足的话，要进行补充洒布，应刮除造成喷洒过量的地方，洒布不得污染与道路衔接的其他构造物。

在乳化沥青生产过程中，应对原材料进行抽样检验，必须按表1规定的检查项目进行检验。

表1 施工过程中材料质量检查的项目与频度

4 工程应用实践

4.1 项目概况

福州鼓楼区五一路（东大路-新玉环）、五四路（东大路-华林路）、六一路（华林路-闽江大桥）这三条道路均位于福州市中心，是福州市中心城区的主要干道。三条道路均为南北走向，其中五一路和五四路首尾相连，六一路紧邻五一路和五四路，与五一路和五四路平行（如图1红线所示，左边为五四路和五一路，右边为六一路）。三条道路穿过福州市的核心城区，道路两侧商贾云集，人流集中，是福州市最重要的商业中心，福建省人大政协等政府机关也位于道路两侧，项目路段交通地位非常重要。因而，本次加铺工程不仅需要保证道路的使用功能，同时还要考虑道路的景观功能，提升福州市的市容形象。

本项目三条道路横断面均为双向六车道加两条非机动车道，路面结构主要以水泥路面上加铺沥青路面的复合式路面为主。由于上次沥青路面加铺后已运行多年，且所承受的城市交通量非常大，因此，近年来，道路服务水平有所下降，出现了反射裂缝、网裂、麻面等不同程度病害，给城市交通带来了诸多不便，也影响了福州市的城市形象；且目前采用的普通沥青面层的行车噪音较大，影响道路两侧群众的工作和休息，因此，对本项目路段的改造迫在眉睫。

图1 项目地理位置图

4.2 现状道路调查

1）调查目的与内容

路基横断面调查的目的是通过断面调查，明确现有道路的路基路面宽度、道路等级，为改造工程量的估算、道路现状通行能力的分析提供基础数据，通过对道路两侧障碍物（路侧余宽）的调查，路面破损情况等等为道路加铺方案的确定提供决策依据。

2）路面状况调查

通过对老路竣工资料的查阅得知，五一路、五四路以及六一路经过多次改造，路面结构比较复杂，涉及的路面结构形式较多，其中最主要的路面结构如下：

五一路机动车道路面结构为：结构一：22cm水泥混凝土面层+土工布贴缝+5cmAC-16+4cm改性沥青SMA13；结构二：25cm-30cm水泥稳定砂砾基层+8cmAC-25+4cm改性沥青SMA13。

五一路非机动车道路面结构为：结构一：22cm水泥混凝土面层+土工布贴缝+5cmAC-16+4cmAC-13；结构二：25cm水泥稳定砂砾基层+8cmAC-25+4cmAC-13。

五四路机动车道路面结构为：22cm水泥混凝土面层+土工布贴缝+5cmAC-16+4cm改性沥青SMA13。

五四路非机动车道路面结构为：25cm水泥稳定砂砾基层+7cm旧粗粒式沥青碎石+4cm旧中粒式沥青混凝土+5cmAC-25+4cmAC-13。

六一路机动车道路面结构为：结构一：旧水泥混凝土面层+4cm-8cm改性沥青AC-13；结构二：旧水泥混凝土路面+4cm-8cmAC-16+4cm改性沥青AC-13；结构三：旧水泥混凝土路面+8cm-50cm水泥稳定砂砾基层+5cmAC-16+4cm改性沥青AC-13；结构四：旧水泥混凝土路面+4cm-8cmAC-16+5cmAC-16+4cm改性沥青AC-13；结构五：砂基+20cm山皮石基层+30cm水泥稳定砂砾+5cmAC-16+4cm改性沥青AC-13。

3）旧路路面主要病害情况

病害现场情况见图2、图3、图4、图5，将三条道路的部分路面病害照片列入下文：

图2 机动车道反射裂缝图

图3 非机动车道裂缝情况图

图4 网裂沉陷图

图5 网裂沉陷图

通过老路病害调查发现：六一路老路状况总体而言较五一路和五四路要差，主要病害为纵横向反射裂缝、网裂、沉陷、麻面等。而五一路和五四路则主要是横向反射裂缝，其他病害较少见。因而，对反射裂缝的处治是本项目的重点之一。

4.3 改造设计方案

1）改造设计原则

福州市五一路、五四路、六一路路面改造工程必须遵循的原则：①改造目的：五一路、五四路、六一路路面加铺改造是为改善道路行车的安全性、舒适性，同时可改善道路周边的噪音状况，提升福州市城市形象。要求改造后的道路能够提供快速、安全、舒适的服务，同时还能起到降噪和与美化环境的作用；②重视旧路面的病害处理：五一路、五四路、六一路三条道路旧路面主要采用水泥路面加铺沥青路面的复合式路面结构。由于加铺时间接近十年，旧路面已出现不同程度病害，特别是由于旧水泥路面损坏反射到沥青面层的纵横向裂缝和网状裂缝，必须彻底处理，方能保证新加铺沥青路面的耐久型；③增强新旧路面间的粘结能力；④提高路面高温稳定性：⑤路面的降噪性能：本工程位于福州市核心城区，人口稠密，高楼林立，过大的行车噪音将严重影响道路两侧群众的生产生活，因而，必须注意路面的降噪功能；⑥减少水损害问题；⑦路面美观问题：三条道路穿过福州市的核心城区，道路两侧商贾云集，人流集中，是福州市最重要的商业中心，福建省人大政协等政府机关也位于道路两侧，项目路段交通地位非常重要。因而，本次加铺工程不仅需要保证道路的使用功能，同时还要考虑道路的景观功能，提升福州市的市容形象。

2）路面设计

①原路面顶面当量回弹模量

利用东南大学编制的HPDS2006路面设计系统软件，对本次维修工程的旧路面顶面当量回弹模量、设计弯沉、容许拉应力、加铺层厚度进行了计算。

根据现场实测回弹弯沉，计算得到五一路、五四路、六一路旧路面顶面当量回弹模量如表2。

表2 旧路面顶面当量回弹模量计算值(单位:MPa)

②设计弯沉

五一路、五四路、六一路均以通行小车为主，大型车俩主要为公交客车。按每天通行2000辆大型客车计算，以设计寿命5年计，设计年限内累计标准轴次约为95万次，为轻交通道路；以设计寿命10年计，设计年限内累积当量轴次约为200万次，为轻交通道路。本次设计利用HPDS2006路面设计系统和设计寿命5年和10年的不同条件得到的累积标准轴次作为设计参数，计算得到以上三条道路寿命5年时的设计弯沉为38.2，寿命10年时的设计弯沉为 32.2。

③设计参数及结构厚度计算

各结构层设计参数见表3。

表3 各结构层设计参数取值(单位:MPa)

④计算加铺层厚度

本次设计采用HPDS2006路面设计系统，对沥青加铺层厚度进行了计算，计算结果如表4。

表4 加铺层厚度计算结果(单位:mm)

根据表4计算结果可知，为满足结构强度要求，设计年限为5年时，五一路、五四路和六一路需要加铺沥青层厚度分别达到96mm、117mm、211mm，设计年限为10年时，五一路、五四路和六一路需要加铺沥青层厚度分别达到137mm、155mm、249mm。但是，如果仅按计算加铺厚度进行路面结构设计，路面维修的造价太高，工期太长、对交通影响大，路面标高增加太高，对周围排水造成很不利的影响。因而，本次设计还考虑到尽量减少对交通干扰、减少对路面排水的不利影响，以及采用不同的层间粘结材料、防反射裂缝措施、以及是否采用改性沥青等条件，对设计厚度进行了调整，并确定了推荐的路面结构组合。

⑤结构组合设计

五一路、五四路方案：首先对原路面进行灌缝处理，并对明显沉陷翻浆的路段进行挖补后，采用50cmSBS改性沥青防水卷材对旧路面进行贴缝处理，然后洒布改性乳化沥青粘层，最后加铺4cm改性沥青SMA-13C。方案优点：施工速度快，造价较低。但路面抗裂性、耐久性能较差。

六一路方案：首先对原路面进行灌缝处理，并对明显沉陷翻浆的路段进行挖补。对于由绿化带改为行车道的车道，由于路基差，首先将该车道路面铣刨20cm，然后采用20cmATB-20沥青混合料进行恢复。然后采用50cmSBS改性沥青防水卷材对旧路面进行贴缝处理，再洒布改性乳化沥青粘层，最后加铺6cm改性沥青AC-20+4cm改性沥青SMA-13。方案中，方案一施工最简便，防裂性能、耐久性能好，ATB-25造价略高于C15混凝土，但不需要养生，施工最快，对交通影响小。

5 结 语

本文在对国内外城市在役道路路面病害分类、分级的基础上，对在役旧路路面改建施工技术进行了分析。以福州市道路改造工程为工程实例，进行了实例分析，提出了详细改造设计方案，处治结果满足设计和使用要求，表明提出的改造设计方案合理可行。

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Study on reconstruction plan and treatment technique of urban road

Aiming at the characteristics of many types of pavement diseases in urban road, the urgency of treatment, based on the classification and classification of road pavement diseases in service in cities at home and abroad, the existing construction technology of old pavement rebuilding in service is analyzed in this paper． More over, the road reconstruction project in Fuzhou city is taken as an example． The investigation of the existing road surface is carried out and a detailed design scheme is provided, which can provide reference for the similar project．

road in service；road disease；alteration；treatment

U412．37

B

1003-8965(2017)01-0076-05