不同結構形式的路面改造現(xiàn)狀調查與分析

■郭劍平

（莆田市公路局，莆田 351107）

1 項目背景

省道 202線黃石至文甲公路 （K479+940～K513+673），路線長33.37km，是通往媽祖圣地——湄洲島國家級旅游渡假區(qū)的必經之路。1998年按二級公路標準進行改建，鋪設水泥混凝土路面，經多年的運營，出現(xiàn)不同程度的病害。為改善道路通行能力，2010年對該項目實施“白改黑”路面改造，路面寬度22.5m，鋪設瀝青總面積84.82萬平方米，總投資1.93億元。項目于2010年4月開工，2010年12月完工，工程質量評定合格。

2 路面改造方案

項目實施期間，根據原有的舊混凝土路面病害、彎沉等情況，分成“白加黑”、“白改黑”兩種改造方案，采用四種不同的路面結構方案進行設計，具體如下：

結構一：K479+940～K480+800 路段，采用“白加黑”改造方案。先對舊水泥混凝土路面進行加固修補處理（壓漿或挖補），而后再加鋪瀝青面層，路面結構型式為4cm AC-13SBS改性瀝青混凝土+陽離子乳化瀝青粘層油+6～8cm AM-20瀝青穩(wěn)定碎石混合料+1cm橡膠瀝青應力吸收層+處治合格的舊水泥混凝土路面；

結構二：K480+800～K491+808.418 路段，采用“白加黑”改造方案。先對舊水泥混凝土路面進行加固修補處理（壓漿或挖補），而后再加鋪瀝青面層，路面結構型式為4cm AC-13SBS改性瀝青混凝土+陽離子乳化瀝青粘層油+6～8cm AM-20瀝青穩(wěn)定碎石混合料+2cm橡膠瀝青應力吸收層+處治合格的舊水泥混凝土路面；

結構三：K492+170～K508+120 路段，采用“白改黑”改造方案。先將四車道舊水泥混凝土路面擊碎碾壓，而后再加鋪路面，路面結構型式為4cm厚AC-13SBS改性瀝青混凝土+6cm厚AM-20瀝青穩(wěn)定碎石混合料+18cm厚5%水泥穩(wěn)定碎石基層+25cm厚級配碎石墊層（新建加寬部分）；

結構四：K508+120～K513+673 路段，采用“白改黑”改造方案。先將六車道舊水泥混凝土路面擊碎碾壓，而后再加鋪路面，路面結構型式為4cm厚AC-13天然湖瀝青改性混凝土+6cm厚AM-20天然湖瀝青改性的穩(wěn)定碎石混合料+18cm厚5%水泥穩(wěn)定碎石基層。

3 現(xiàn)狀分析

3.1 “白加黑”改造方案3.1.1 路面病害調查

通過6年的運營，對“白加黑”改造過的路段進行調查統(tǒng)計，調查結果發(fā)現(xiàn)該段路面出現(xiàn)了大面積的麻面、裂縫現(xiàn)象，如圖1、2所示，出現(xiàn)病害的段落占“白加黑”改造的比例匯總統(tǒng)計如表1所示。

圖1 麻面

圖2 反射裂縫

表1 “白加黑”方案病害情況調查結果表

3.1.2 分析及探討

結構一、結構二總體上路面平整度尚可，最主要的病害就是反射裂縫及麻面現(xiàn)象。結合路面結構設計及建設過程所采用的施工工藝，總結如下：

（1）直接采用“白加黑”改造的路面，為防止出現(xiàn)大面積的反射裂縫，要重視舊水泥混凝土路面的加固修補處理（壓漿或挖補），對壓漿工藝要嚴格控制壓漿壓力及壓漿材料的選擇，設計單位應明確壓漿材料及檢測方法，確保壓漿處理效果；

（2）重視舊水泥砼板的清灌縫，所有橫縫及縱縫都要認真清灌縫及使用抗裂貼；

（3）橡膠應力吸收層從使用效果看，厚度2cm比1cm的反射裂縫會少些，所以設計2cm厚度為宜；

（4）重視排水設計，病害較為嚴重或集中路段，基本上存在排水不暢的現(xiàn)象；

（5）在麻面等病害出現(xiàn)時，可以考慮加鋪稀漿封層，投資小，見效快，可有效提高道路使用壽命；

（6）為增加道路使用壽命，加鋪的瀝青層總厚度宜在12cm以上。

3.2 “白改黑”改造方案

3.2.1 路面病害調查

同時，對“白改黑”改造過的路段進行調查統(tǒng)計，調查結果發(fā)現(xiàn)該段路面出現(xiàn)了個別面積的麻面、車轍現(xiàn)象，如圖3所示，出現(xiàn)病害的段落占“白改黑”改造的比例匯總統(tǒng)計如表2所示。

圖3 麻面、車轍

結構形式 病害描述 破損率（%）結構三 局部網裂沉陷、坑槽、脫皮 12.5結構四 無大面積嚴重病害，僅小部分出現(xiàn)網裂沉陷 3.5

從上表可知，結構三出現(xiàn)病害面積超過相應路段總面積的10%，而結構四路面病害面積占比小于5%。

3.2.2 路面結構強度分析

路面承載能力測試采用自動落錘彎沉車檢測，在典型路段每20m一個測點，每公里計算路面結構強度指數(shù)（PSSI）。

路面結構強度指數(shù)（PSSI）是評價路面結構承載能力的重要指標之一，其評價標準見表3。本次檢測以1km路段為評價單位，不同改造結構路面的PSSI統(tǒng)計結果見表4，路面每公里結構強度指數(shù)柱狀圖如圖4所示。

表3 路面結構強度指數(shù)（PSSI）評價標準

圖4 路面每公里結構強度柱狀圖

結合表4及圖4可以看出：結構三路面部分路段各車道路面結構強度指數(shù)PSSI整體較好，僅K495、K507路段評定結果為差，表現(xiàn)為局部承載能力不足；結構四路面各公里結構強度指數(shù)PSSI均大于90，評定結果為優(yōu)，表明該改造結構路面仍具有較好的承載能力，能夠滿足運營要求。

3.2.3 彎沉值統(tǒng)計

根據《公路技術狀況評定標準》中路面結構強度指數(shù)的計算公式可知，彎沉值等于 53.5（0.01mm）時，PSSI≈60。故以50（0.01mm）為彎沉控制臨界點進行統(tǒng)計分析（如圖 5）。

圖5 各改造結構路面單點彎沉值統(tǒng)計

從圖5的統(tǒng)計結果可知，結構三路面單點彎沉值大于50（0.01mm）的測點數(shù)占相應路段總測點數(shù)的7.2%，局部承載力不足。結構四路面單點彎沉值僅個別大于50（0.01mm），占比3.9%，承載能力基本較好。

3.2.4 取芯分析

通過對不同彎沉值的路面進行取芯，結果顯示：

（1）路面無病害處，彎沉值在 20～30（0.01mm）左右，芯樣完整，如圖6。

圖6 路面無病害，彎沉值19.0（0.01mm）

（2）路面網裂處，彎沉值在 30～50（0.01mm），芯樣大部分完整，部分上面層開裂、下面層松散，如圖7、圖8。

（3）路面網裂沉陷處，彎沉值＞50（0.01mm），芯樣通常松散嚴重，彎沉值越大的點，網裂沉陷病害越嚴重，取的芯樣越不完整，如圖9至圖11。

圖7 路面無病害，彎沉值30.2（0.01mm）

圖8 路面輕微網裂，彎沉值44（0.01mm）

由此可見，彎沉值和路面病害程度相關性較高，根據彎沉值統(tǒng)計結果（見圖5）可推斷：結構三路面局部路段存在嚴重病害，而結構四路面基本保持完好。

圖9 路面一般網裂沉陷，彎沉值56（0.01mm）

圖10 路面較嚴重網裂沉陷，彎沉值87（0.01mm）

圖11 路面嚴重網裂沉陷，彎沉值153（0.01mm）

4 結語

根據現(xiàn)狀調查結果分析可知，運營六年后，四種不同路面結構形式均出現(xiàn)不同程度的病害。結構一、二采用直接加鋪改造的路面，最后出現(xiàn)了大面積反射裂縫、麻面等結構性破壞，降低了行駛安全性和舒適性，亟需養(yǎng)護維修。雖采用了應力吸收層，但效果并不理想，只能延緩裂縫的產生。結構三、四采用擊碎后加鋪穩(wěn)定層改造的路面僅局部出現(xiàn)病害，整體路況較好，路面破損率低，未出現(xiàn)較大面積的嚴重病害，仍具有較好的使用性能，能夠滿足道路運營要求。在道路改性瀝青的選擇上，經過本項目實踐比較，天然湖瀝青優(yōu)于SBS改性瀝青，更適合南方濕熱且雨水充沛的地區(qū)使用。

綜上所述，進行舊路改造時，如標高未受限制，可優(yōu)先考慮先將舊水泥混凝土路面擊碎碾壓，而后再加鋪路面的改造方式，在瀝青的選擇上，可優(yōu)先考慮天然湖瀝青。路面結構推薦型式：4cm厚AC-13天然湖瀝青改性混凝土+6cm厚AM-20天然湖瀝青改性的穩(wěn)定碎石混合料+18cm厚5%水泥穩(wěn)定碎石基層；這種路面改造結構經過實踐運營六年后仍呈現(xiàn)良好的路用性能，無需大中修，減少了維修養(yǎng)護費用，使用壽命更長，具有良好的改造效果，在舊路改造中應用前景廣闊。

[1]JTG F40-2014，公路瀝青路面施工技術規(guī)范[S].

[2]JTG H20-2007，公路技術狀況評定標準[S].