旧水泥路面路况检测评价与大中修结构方案探讨

王秋敏 黄慧 谭巧攀

【摘要：】文章针对旧水泥路面损坏程度不一、承载力不均等问题，结合实际工程调查情况，对某路段旧水泥路面路况开展了检测评价研究，提出了旧水泥路面检测评价建议，并通过旧水泥路面大中修结构优化探讨，基于路况的分段优化推荐了旧水泥路面大中修结构方案。研究成果可为旧水泥路面路况检测评价、路面结构设计、大中修结构的适用性与合理性选择提供技术参考。

【关键词：】旧水泥路面;路况评价;弯沉;脱空;大中修;适用性

U416.042A040113

0 引言

水泥路面是公路路面结构的重要形式之一[1]。随着其运营时间的增长，大部分的水泥路面会存在不同程度的路面损坏，面临着大中修。据悉，在2010—2030年间，相对于新建公路项目而言，公路大中修任务更加繁重，形势更加紧迫，并且面临的问题更加棘手。

综合考虑各方面影响因素，对于水泥面板断板、开裂较多或者路况较好路段，应区别采取不同的大中修方案，而非“一刀切”式废除重建。为进一步提升大中修项目路面使用性能，需要对设计前的路况检测工作、设计阶段的优化设计工作、旧路结构层的再生利用技术进行细化研究，充分利用已稳定的旧路面结构体及其剩余强度，因此如何对旧水泥混凝土路面进行综合评价显得尤其重要[1-2]。

本文以G209线某路段大中修工程为依托工程，开展旧水泥路面评价与大中修结构探讨。為使大中修工程方案设计科学、合理、有针对性，在设计前对本工程路段旧路面分别进行了旧路整体路况人工调查、结构承载力弯沉测试、脱空调查FWD弯沉测试、面板板边弯沉测试（贝克曼梁法）判断脱空，为路面结构设计方案提供基础数据和参考。

1 路网旧水泥路面路况检测评价

1.1 路况调查

G209线某路段已运营10余年，对该路段进行了路况调查，结果表明：目前整体路况良好，结构稳定性较好，旧混凝土强度及表面状况良好，无连续大面积断板、无明显错台，但局部存在板角断裂、交叉开裂断板等病害，部分积水路段排水问题引起路面病害严重，会对正常的行车安全和运营、行车舒适性造成影响，如图1所示。

1.2 结构承载力检测

为判断旧水泥路面的整体结构承载力，对该路段每隔20 m进行了贝克曼梁弯沉测试，测试结果汇总分析如下页表1所示。

由表1可知，该路段旧水泥路面弯沉总体良好，拟大修路段弯沉略大，>30（0.01 mm），与人工调查的现场路况匹配性较高;拟中修路段弯沉结果基本<20（0.01 mm）。

1.3 脱空检测

1.3.1 动态弯沉法

为准确判断旧水泥路面脱空率及是否需要灌浆，选取连续断角、断板较多的典型路段为对象进行了FWD脱空检测，如下页图2所示。

采用FWD动态弯沉车对断板较多的典型路段进行了板角板边弯沉差测试，以判断是否存在脱空。板底脱空判别标准为：采用0.7 MPa、0.9 MPa、1.1 MPa三级加载测试弯沉值并计算求得弯沉截距b，根据弯沉截距|b|≥20 μm判断脱空。

面板需要灌浆的判别标准为：（1）所有的脱空板需要板底灌浆;（2）相邻板的板边弯沉差>0.08 mm则需要板底灌浆;（3）单点弯沉>200 μm需要板底灌浆。根据测试结果判断旧水泥面板的脱空状况及是否需要灌浆。结果分析汇总如表2所示。

1.3.2 贝克曼梁法（板边弯沉）

在上述利用FWD测试判断脱空的基础上，利用贝克曼梁法对典型路段进行了大范围脱空调查，测试旧水泥路面板边弯沉，以板边弯沉值>200 μm判断是否脱空及是否需要灌浆。根据实测结果统计分析如表3所示。

2 大中修结构方案

根据路况调查结果和弯沉测试结果，同时为适应交通量日益增长和改善交通的需要，参考以往大中修工程的经验，以充分利用原有旧水泥路面的剩余强度和有效保证加铺层结构的合理性为原则，根据目前路况实际情况，本路段维修分为大修段、中修段，如表4所示。

2.1 中修路段结构方案分析

（1）路段1共计2.1 km，该路段路况优良，基本无断板、无明显错台，对旧水泥路面直接进行2 cm超薄罩面，可减少行车荷载对旧水泥路面面板的荷载作用尤其是冲击荷载，改善面板的受力;有利于改善水泥路面的行车舒适性;良好稳定的旧水泥混凝土及其下承层提供了良好的结构承载力，加铺后有利于延长整个路面结构的使用寿命。因此该路段推荐采用的路面结构为：2 cm橡胶沥青优化型细粒式ARAC-10沥青混凝土+乳化沥青黏层+沥青灌缝+局部旧路面换板[3]。

（2）路段2共计17.45 km，该路段路况优良，基本无断板、无明显错台，故考虑保护现有水泥板块的受力，减少重载交通对水泥板块的直接冲击等作用，延长使用寿命等，同时考虑经济成本投入与现状路况、加铺层功能定位与耐久性等问题，该路段推荐采用的路面结构为：4 cm橡胶沥青优化型细粒式ARAC-13沥青混凝土+乳化沥青黏层+沥青灌缝+局部旧路面换板[4-5]。

2.2 大修路段结构方案分析

路段3共计3.1 km，其旧水泥路面路况相对较差，断板、破碎板较多，因此为充分利用旧水泥路面剩余强度，采用碎石化技术将其进行碎石化处理后使其强度趋于均匀化[6]，再加铺级配碎石进行过渡，级配碎石层既增加了结构整体承载力，又使结构强度更加均匀，可充分发挥级配碎石柔性散体材料性能，增强结构的抗裂能力。该路段推荐采用的路面结构为：6 cm AC-16沥青混凝土+1.5 cm热沥青同步碎石封层+18 cm级配碎石基层+碎石化旧水泥路面[7-8]。

3 结语

针对旧水泥路面损坏程度不一、承载力不均等问题，本文根据实际工程调查情况，结合旧路整体路况人工调查、结构承载力弯沉测试、脱空调查FWD弯沉测试、面板板边弯沉测试（贝克曼梁法）判断脱空等，开展旧水泥路面评价与大中修结构探讨，得到如下结论：

（1）结合旧路整体路况人工调查、脱空调查FWD弯沉测试、面板板边弯沉测试（贝克曼梁法）判断脱空等发现：人工调查与弯沉检测结果相关性较高，在检测评价中，应注意人工调查的经验性判断与仪器设备检测评价的有效性、匹配性;贝克曼梁法与FWD动态弯沉检测相结合，可更准确地判断旧水泥面板的脱空状况及是否需要灌浆。

（2）开展旧水泥路面路况检测评价时，建议对旧路排水系统的完好性或可用性进行专项调查分析。水是公路结构与材料损害的主要因素，尤其是在路网公路中路面结构厚度整体偏薄，水的破坏影响更加明显，修复或完善旧路排水系统对旧路大中修工程质量至关重要。

（3）结合旧水泥路面路况检测评价及其大中修结构探讨发现：对于路况较差的、水泥混凝土面板破碎板较多、弯沉测试数据较大的路段，建议按大修设计;对于路况较好的、水泥路面路况良好、无明显断板、错台等病害路段，建议按大修预防性养护设计;对于路况较好的、水泥路面路况良好、无明显断板、错台等病害路段，建议按中修罩面工程设计。

本文可为旧水泥路面路况检测评价、路面结构设计、大中修结构的适用性与合理性选择提供技术参考。

参考文献：

[1]JTG D40-201 公路水泥混凝土路面设计规范[S].

[2]JTJ 073.1-200 公路水泥混凝土路面养护技术规范[S].

[3]孙立军.沥青路面结构行为理论[M].北京：人民交通出版社，2005.

[4]JTG D50-2017，公路沥青路面设计规范[S].

[5]许新权，吴传海，舒 翔，等.旧水泥路面加铺沥青层结构力学特性分析[J].公路与汽运，2009（3）：55-58.

[6]王松根，张玉宏，黄晓明，等.旧水泥混凝土路面碎石化技术应用指南[M].北京：人民交通出版社，2007.

[7]张玉宏.水泥混凝土路面碎石化综合技术研究[D].南京：东南大学，2006.

[8]王 静.水泥混凝土碎石化施工技术与适用结构层研究[D].西安：长安大学，2012.DDB5BFBB-AB41-4D68-91F7-85CE8967C92B