淺議公路大中修工程設計

摘 要：結合合肥地區X038高新路路面大中修工程設計的前期調查、病害成因分析、設計原則、設計方案等方面的論述，旨在探討和認識公路大中修工程的重要性。

關鍵詞：公路 大中修 設計

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（a）-0071-02

公路使用一定的年限后，受到各種自然和人為因素的綜合作用會產生不同程度的破壞，當破壞達到一定的程度后，必須進行大中修，以保證公路的正常使用。

中修工程，即對公路及其工程設施的一般性磨損和局部損壞進行定期的修理加固，以恢復原狀的小型工程項目。大修工程，即對公路及其工程設施的較大損壞進行定期性的綜合修理，以全面恢復到原設計標準，或在原技術等級范圍內進行局部改善和個別增建，以逐步提高公路通行能力的工程項目。

1 項目綜述

1.1 項目概況

X038高新路（高劉至新倉）是目前合肥地區重要的干線公路，其中K16+000～K26+816.959段于2004年改建，路面寬9.0 m，路基寬12 m。

近年來，隨著使用年限及交通量的不斷增長，X038高新路部分路段出現不同程度的損壞，為了提高X038高新路道路使用性能，結合道路實際損壞狀況及老路彎沉檢測情況，對X038高新路擇段進行大中修工程設計。

1.2 設計路段的確定

根據老路彎沉檢測資料、路面破壞狀態調查資料及公路管理部門養護計劃，確定X038高新路K16+000～K18+600、K22+611～K22+960作為設計路段，全長2.949 km。其中K16+000～K16+987.5段為水泥混凝土路面段，長約0.988 km，采取更換損壞板的方式進行維修處理；K16+987.5 ～K18+600、K22+611～K22+960段確定為大修補強段，長約1.962 km。

2 老路破壞狀況調查

2.1 老路路面結構層鉆芯取樣情況

X038高新路老路結構層鉆芯取樣工作委托安徽國順交通咨詢設計有限公司檢測公司實施，芯樣情況表明，大修段瀝青層厚度為7.0 cm，二灰碎石層厚度約20 cm，芯樣完整，基層以下為石灰土層；水泥混凝土路面面板厚度24 cm，二灰碎石基層厚度20 cm，面板損壞處，基層芯樣松散。

2.2 交通量情況

根據交通量月統計報表，計算得出該路段2009年日平均交通量為7511輛/日（折合成小客車）。結合該區及周邊地區的經濟發展情況，預測竣工后12年的交通量年增長率為3.4%，交通量預測結果如表1。

瀝青混凝土路面設計年限為12年，根據累計軸載計算設計彎沉值。

2.3 瀝青路面老路彎沉檢測情況

由貝克曼梁法測定本段老路回彈彎沉值：（0.01 mm）

根據測量數據計算，

K16+987.5～K18+600段老路代表彎沉值為：40.9（0.01 mm）。

K22+000～K23+000段老路代表彎沉值為41.3（0.01 mm）。

3 老路路面狀況評定

在仔細研究有關規范要求與現場調查的基礎上，對X038高新路路面狀況進行評價。

（1）瀝青路面病害主要表現為坑槽、沉陷為主；

（2）瀝青路面強度采用路面結構強度指數PSSI作為評價指標。

K16+987.5～K18+600段：

。

K22+000～K23+000段：

。

依據《公路技術狀況評定標準》JTG H20-2007計算瀝青路面結構強度指數PSSI：。

K16+987.5～K18+000段PSSI值為：81.13（0.01 mm）。

K22+000～K23+000段PSSI值為：80.5（0.01 mm）。

依據《公路技術狀況評定標準》JTG H20-2007：瀝青路面結構強度指數90>PSSI≥80時，路面強度評價為“良”， 瀝青路面結構強度指數PSSI≥90時，路面強度評價為“優”。

（3）瀝青路面破損狀況采用路面狀況指數（PCI）進行評價。

路面綜合破損率DR經計算為：52.3。

瀝青路面狀況指數PCI為：

。

依據《公路技術狀況評定標準》JTG H20-2007：瀝青路面狀況指數PCI<60時，路面破損狀況評價等級為“差”。

結合瀝青路面強度指數（PSSI）及路面狀況指數（PCI）評定結果，可以看出該段路面結構強度較強，面層損壞嚴重，考慮到沿線病害較多，且多為坑槽、沉陷，有進一步加劇的趨勢，故進行大修補強設計。

（4）水泥路面破損狀況采用路面狀況指數（PCI）進行評價。

路面綜合破損率DR經計算為：23.5。

水泥路面狀況指數PCI為：

。

依據《公路技術狀況評定標準》JTG H20-2007：瀝青路面狀況指數PCI<60時，路面破損狀況評價等級為“差”。

4 病害成因分析

4.1 水泥混凝土段

K16+000～K16+987.5段水泥混凝土路面段病害主要為面板破碎、板角斷裂、裂縫。

病害形成的主要原因有以下幾點。

（1）路面基層、底基層等壓實不足，經行車荷載作用下面板出現裂縫、板角斷裂。

（2）雨水經裂縫及構造縫下滲，使得基層水毀，基層強度不足，經行車荷載作用下引起面板破碎。

4.2 瀝青路面段

瀝青路面病害形成的主要成因有以下幾點。

（1）公路超載現象嚴重，導致部分路面出現沉陷等結構性破壞，出現大量龜裂、沉陷。

（2）由于路基不均勻沉降或凍脹作用，形成縱、橫向裂縫。

瀝青面層出現裂縫，雨水下滲，導致基層及路基水毀損壞，路面結構產生沉陷、坑槽等病害。

5 大修方案設計

5.1 補強方案擬定

5.1.1 瀝青路面段

瀝青路面段老路瀝青層厚約7 cm，沿線沉陷、坑槽病害嚴重，結合路面狀況評定及路面補強結構計算并依據業主意見確定大修補強方案如下。

K16+987.5～K18+600段銑刨原3 cm瀝青上面層，對沿線病害進行處理后加鋪補強結構：4 cmAC-13C+6 cmAC-20C+≥20 cm水泥穩定碎石。

K22+611～K22+960段對沿線病害進行處理后加鋪補強結構：4 cmAC-13C+6 cmAC -20C+20cm二灰碎石+≥10 cm級配碎石。

對縱、橫縫采用密封膠灌縫處理，對沉陷、坑槽、伴有沉陷的龜裂進行挖補處理（挖除老路面層及部分基層，重新20 cm基層）。

考慮水穩加鋪層邊緣難以壓實，故對老路面邊土路肩寬50 cm，深20 cm采用級配碎石進行反挖換填。

對起終點銜接處采取挖除老路結構層進行平順銜接。

5.1.2 水泥混凝土路面段

水泥混凝土路面段設計方案為：對嚴重破碎板、角隅斷裂并有基底破壞等情況板塊采用板塊換板修補措施，對部分角隅斷裂并有沉陷采取瀝青砂+環氧樹脂修補措施，對輕度裂縫、面板縱橫向構造縫采用密封膠灌縫處理，對中等、嚴重裂縫采取以裂縫為中心線開槽進行灌縫處理，開槽寬度為20 cm，深度為5 cm，對表面坑洞、沉陷進行瀝青修補處理。

5.2 平縱面及橫斷面設計

該項目平面線形完全擬合原平面線形。

縱斷面設計中充分考慮到現有道路平、縱面，以現狀道路中心高程控制設計，做好起終點銜接。

標準路段路面橫坡度為2%，超高路段維持原橫坡，橫坡度于基層進行調整。

5.3 排水工程、路肩及沿線設施

補強路段抬高后土路肩予以培土，硬路肩按照行車道結構一并補強處理，路面雨水以橫坡方式排出，拆除原路緣石重新做路緣石，原路基排水系統予以恢復、完善。

路面建成后，路面標線予以恢復；并根據現有交口情況增設缺失的道口標柱；更換損壞的標志牌，增設缺失的標志牌。

拆除損壞的公里碑，重新做公里碑。

路面補強抬高后，對沿線的警示樁予以抬高處理，并重新刷漆，缺失的警示樁予以增設，損壞的予以更換。

沿線交叉予以順接，順接路面結構形式根據不同道路等級采用不同結構形式。

5.4 瀝青路面銑刨及病害處理

（1）采用銑刨機進行銑刨作業時應嚴格按預定厚度正確銑刨，應避免損壞下面層。銑刨應對不平整部分進行適當的調整，對于突出部分加大銑刨厚度，對于低凹部分減小銑刨厚度，以使整體橫坡度保持均勻一致。銑刨處理后，應清除路面上的泥土雜物。對銑刨后的舊料應避免泥土或其它雜質混入并及時收集，運送至拌和廠儲備利用。

（2）對于局部病害的處理，技術人員現場確定挖補面積、位置，修補面積應大于病害的實際面積，修補范圍的輪廓線應與路面中心線平行或垂直。

①按照“圓洞方補、斜洞正補、病害連片、集中處理”的原則，劃出所需修補的輪廓線。

②沿所劃輪廓線用切割機開鑿至坑底穩定部分，其深度不得小于原坑槽的最大深度。如果開挖過程中發現實際損壞深度大于設計中挖補路面結構層的厚度，則應繼續開挖至穩定層，并根據實際情況調整工程量。

③采用人工持風鎬配合鑿巖機挖除原路面或采用合適的破碎機具將路面破碎。開挖時注意不使機械左右擺動，忽上忽下，挖槽要做到槽底穩定、清潔，槽壁水平面順直，豎直面垂直。

④由于基層局部強度不足或水穩性不好，使基層松軟而導致的坑槽或沉陷，應將面層和基層完全挖除，對底基層及土基進行處理，如土基中含有淤泥，還應將淤泥徹底挖出，換填新料并夯實，在地下水位較高的潮濕路段，應采取措施引出地下水并在基層下面加鋪一層水穩性好的材料，最后重做面層。

⑤用小型壓實機具或鐵制手夯將填補好的部分壓（夯）實。新填補的部分應略高于原路面。

（3）對沿線縱、橫縫采用密封膠灌縫處理。

道路密封膠是含瀝青的人工合成膠，滲透性好，結合力強，優于傳統瀝青灌縫。其具有的優點是：灌縫效果好，能夠做到飽滿、平順、整潔和美觀；便于小型機械和人工施工；施工方法簡單，易于操作和掌握；施工成本低。

（4）施工期間應采取半幅施工、半幅通車的交通組織方式，并設置相應的安全預告牌。

5.5 水泥混凝土mVjScLNzsiEkHZvgQIhuiA==路面段施工方案

5.5.1 混凝土破碎板的挖除及恢復

（1）切割：破碎面板維修前，先在破碎板上距橫向縮縫4 cm且平行于橫縮縫切割一道深約5 cm縫，防止破碎面板時引起相鄰板塊破損，整塊板破碎后人工進行洗邊，鑿除4 cm寬砼，并將切割表面鑿毛。

（2）破碎及清理：機械在破碎過程中注意不要損壞面板周圍的混凝土板塊和觸及基層，防止損壞完好的基層。機械在清理已破碎面層時人工要積極配合，同時請專業技術人員現場查看基層是否完好。盡可能的保留原有拉桿、傳力桿，若拉桿、傳力桿發生損壞，應該重新補設，應將破碎的混凝土碎塊，清理運輸運到指定的堆放場地。

（3）基層強度符合要求的，應進行整平；損壞、松散處應進行處理。基層損壞厚度小于8 cm，可直接澆筑與原面層標號相同砼；損壞厚度大于8 cm，應用C15素砼進行補強，其補強層頂面標高應與原路面基層頂面標高相同；厚度大于20 cm時應進行分層處理。

（4）澆筑混凝土。

5.5.2 拉桿設置

原混凝土板拉桿予以修復利用。

5.5.3 各類病害處治措施

（1）破碎板采取更換水泥混凝土板。

（2）板角、板邊斷裂出現沉陷、錯臺縱向位移1～3 cm左右時，采用同厚度的瀝青砂+環氧樹脂進行修補，并碾壓密實。

（3）裂縫寬度在10～30 mm時，以裂縫為中心線，兩側各10 cm寬度范圍內用曲線開槽器進行開槽（槽寬為20 cm，深度為5 cm），清除縫內雜物和灰塵，采用瀝青砂+環氧樹脂進行填縫。

（4）面板縱、橫向構造縫及裂縫張開寬度在10 mm以下時，采用密封膠灌縫處理。

6 結語

隨著公路建設和運營里程的不斷增加，今后公路養護大中修工程將成為一項主要任務。公路養護大中修工程設計也是不同于新建、改建工程設計的，它是通過對老路沿線水文地質和老路建養史的資料搜集，對老路路面強度、路面破壞狀況等的調查和評價，結合公路管養部門對道路的通行能力要求和遠景規劃要求，對老路的局部損壞進行改善、增建等維修措施，以達到預期目標要求，以及對相關附屬設施進行完善的一項公路工程設計工作。

參考文獻

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[2]公路養護技術規范[S].JTGH10-2009.

[3]公路瀝青路面設計規范[S].JTGD50-2006.

[4]公路水泥混凝土路面設計規范[S].JTGD40-2002.

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