廣西210省道公路舊路病害處理方案及修復(fù)技術(shù)研究

葉華廷

(廣西壯族自治區(qū)德保公路管理局，廣西 百色 533000)

0 引言

我國的瀝青路面養(yǎng)護工作按照《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》，對瀝青路面進行日常維護、小修保養(yǎng)、維修、大修、改造和特殊保護工作。瀝青路面養(yǎng)護分類體現(xiàn)了“重修輕防”的管理特點，難以滿足現(xiàn)代公路養(yǎng)護維修的要求。在瀝青路面修補技術(shù)領(lǐng)域，我國已經(jīng)進行了大量的實踐和研究，一直專注于對舊瀝青路面抗裂技術(shù)處理[1]。近年來，隨著公路管理重點從施工向維修轉(zhuǎn)移，提出了“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的《公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》，結(jié)合養(yǎng)護與防控方針，在道路養(yǎng)護中，各省市開始重視預(yù)防性養(yǎng)護的應(yīng)用研究和實踐[2]。

1 研究內(nèi)容及技術(shù)路線

公路維修方案決策是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題。需要從三個方面進行決策：(1)確定和優(yōu)選方案評估；(2)路面狀況維護候選方案的確定；(3)優(yōu)選方案。詳細的決策過程如圖1所示[3]。

圖1 公路維修方案決策流程圖

基于道路使用條件和維修方案進行分析，針對廣西高速公路210線祥周至龍邦路段修復(fù)工程，根據(jù)案例調(diào)查和路基路面的性能及病害狀況，制定適當?shù)木S修方案。

1.1 公路使用狀況評估

(1)制定修復(fù)計劃的關(guān)鍵是在路面上對舊路的病害部位進行較精準的判斷。由于舊路歷經(jīng)荷載，在不同的部位，其病害起源也有所不同，因此，需要歸納總結(jié)瀝青路面病害類型并針對病害起源進行原因分析，以指導瀝青路面使用狀況的評價。

(2)在分析交通量的基礎(chǔ)上，評估瀝青路面的使用情況，總結(jié)對瀝青路面使用情況的評價與分析的基本理論。

(3)編制軟土路基病害整治技術(shù)及決策程序。

1.2 公路修復(fù)理論

(1)根據(jù)當前實際交通量和交通量預(yù)測比較的可行性研究報告，對交通增長進行分析，結(jié)合車輛的運行階段組成(客運和貨運的比例)、斷面交通量和軸載的變化，評價實際交通量和交通量的預(yù)測偏差對道路質(zhì)量的影響[4]。

(2)結(jié)合路面性能測試，對整個路面技術(shù)狀況進行信息評估和分析，根據(jù)交通量數(shù)據(jù)，評價瀝青路面的整體狀況。同時根據(jù)整體評估結(jié)果，結(jié)合原設(shè)計和施工/維護數(shù)據(jù)，以及各類病害類型的統(tǒng)計分類，確定道路所面臨的病害類型。

(3)根據(jù)對典型路段的路基路面綜合評價結(jié)果，特別是對典型路基路面的剖面進行病害分析，歸納總體思路，確定公路路面的修復(fù)原則和指導方針，提出一般方案的路面修復(fù)或大修方案(2～3個)。

2 普通瀝青路的病害成因分析

本文的主要內(nèi)容是以地基沉降的影響作為主要分析對象，根據(jù)道路狀況和路面情況進行路基病害與成因的技術(shù)評估。另如路肩、排水系統(tǒng)、邊坡的日常維護等，應(yīng)及時進行，不在本文討論范圍內(nèi)。

瀝青路面損傷分為兩大類：結(jié)構(gòu)損傷和功能損傷。結(jié)構(gòu)損傷是由于路面層的承載能力下降，導致整體路面結(jié)構(gòu)或部分損壞，通常反映為各種形式的裂縫(蛛網(wǎng)裂縫，水平裂縫，垂直裂縫，沉降等)；功能損傷是從用戶的角度來看，因為道路的用戶服務(wù)能力降低，使道路不再具有良好的預(yù)期功能，往往體現(xiàn)在路面粗糙、車轍加深等。

3 瀝青路面使用狀況調(diào)查及評價

3.1 瀝青路面使用質(zhì)量評價

為了掌握路面性能的變化，必須定期對路面性能進行調(diào)查和評價，并及時采取相應(yīng)的養(yǎng)護和改造措施。對瀝青路面性能的調(diào)查與評價指標包括路面破損、行駛質(zhì)量、防滑性、車轍和結(jié)構(gòu)強度等。

路面性能是路面破損、行駛質(zhì)量、防滑性、車轍和結(jié)構(gòu)強度的綜合反映。瀝青路面的損傷特征分為損傷類型、嚴重程度和損傷范圍。瀝青路面的損傷類型包括路面或路基出現(xiàn)縱向和橫向裂縫、塊、坑、松動、沉降等，通常采用路面破損率(DR)和路面破損狀況指數(shù)(PCI)來評價瀝青路面的性能。通過對路面破損程度進行計算，計算路面破損率(DR)和路面破損狀況指數(shù)(PCI)；同時根據(jù)受損區(qū)域和調(diào)查區(qū)域，計算路面平整度，它是衡量瀝青路面質(zhì)量的一個重要指標，路面平整度直接影響道路行車的安全性，并由側(cè)向力的摩擦系數(shù)來評定。車轍是一個獨立的研究評價指標，常采用路面車轍深度指數(shù)(RDI)作為評價指標；采用抽樣評價指標獨立核算和評價路面結(jié)構(gòu)強度。根據(jù)上述五個方面的評價結(jié)果，通過加權(quán)重量累積PQI獲得路面的綜合性能評估結(jié)果(見表1)。

表1 瀝青路面使用質(zhì)量評價表

PQI=w1PCI+w2RQI+w3RDI+w4SRI+w5PSSI

(1)

式中：RQI——路面性能指標；

wi——路面指標權(quán)重系數(shù)[5]。

路面破損狀況指數(shù)(PCI)按式2和式3計算。

PCI=100a0DRa1

(2)

(3)

式中：DR——道路路面損壞率百分比(%)；

Ai——第i級路面的損傷面積(m2)；

A——調(diào)查路面面積(m2)；

wi——第i級路面損傷權(quán)重；

a0——系數(shù)，瀝青路面采用15.00；

a1——系數(shù)，瀝青混凝土路面采用0.412；

i——第i個路面損壞類型，根據(jù)損傷程度判斷，重型損傷、中型損傷、輕型損傷。

道路破損可分為優(yōu)、良、中、次、差五個等級。評價標準如表2所示。

表2 瀝青路面的路面破損狀況指數(shù)等級表

3.2 瀝青路面行駛質(zhì)量評定

影響瀝青路面運行質(zhì)量的主要因素是瀝青路面過車后的震動程度，它直接影響在瀝青路面上駕車的行駛速度、安全性和舒適性。

路面平整度檢測指數(shù)通常采用世界銀行發(fā)布的路面平整度指數(shù)(IRI)，該指數(shù)具有其良好的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化特性，已在全世界得到廣泛的應(yīng)用。通過IRI計算的路面平整度，指數(shù)RQI和IRI之間通常是基于公式4轉(zhuǎn)換，評價標準如表3所示。

(4)

式中：IRI——道路粗糙度指數(shù)(m/km)；

a0——校準系數(shù)，此處取值為0.018 5；

a1——校準系數(shù)，此處取值為0.58。

表3 路面行駛質(zhì)量等級評定標準表

4 路面修復(fù)技術(shù)及決策方法

4.1 路面修復(fù)技術(shù)及決策方法

根據(jù)道路養(yǎng)護前的路況調(diào)查和評價，經(jīng)過一系列可行的改造方案，從技術(shù)經(jīng)濟分析的角度提出了幾種可行的修(恢)復(fù)方案，然后推選出第一可行方案(即推薦方案)。目前常用的修(恢)復(fù)方案主要存在三種，分別是翻修方案、加鋪方案和舊料再生方案，其處理方式、適用范圍、優(yōu)缺點見表4。

表4 瀝青路面修(恢)復(fù)方案及適用范圍一覽表

4.2 公路修復(fù)方案設(shè)計

根據(jù)公路修復(fù)技術(shù)及決策方法理論，結(jié)合對廣西省道210線祥周至龍邦公路使用狀況評價結(jié)果，參考國內(nèi)類似工程的經(jīng)驗及教訓，廣西省道210線祥周至龍邦公路K96+000～K110+700段大修工程方案應(yīng)符合技術(shù)要求(交通和路面性能)，符合當?shù)貤l件，滿足合理選材、節(jié)省投資、改善路面結(jié)構(gòu)承載能力、交通暢通需要及兼顧所有車道的需求以及工程造價合理。針對本項目重載交通、礦料運輸車長期不斷滴灑礦料的特點，采用AM-25瀝青碎石下面層及AC-13瀝青混凝土上面層的配合比設(shè)計，選定較粗型級配。在合理的膠漿比及油膜厚度情況下，采用較好的材料粒徑及更優(yōu)的級配取代高油量來達到骨架嵌擠密室，抵抗重載交通，防止發(fā)生車轍病害等，在配合比設(shè)計時進行了特殊考慮。

制定合理的舊路病害處理方案，是保證路面大修質(zhì)量和投資控制的關(guān)鍵。針對原舊路面出現(xiàn)的網(wǎng)裂、龜裂、嘰漿、大坑槽、深車轍等不同病害的情況，在不改變大粒徑碎石的前提下通過改變其施工工藝，采用填隙碎石材料摻配拌合悶料后進行機械攤鋪施工工藝(即：碎石材料摻配、拌合→悶料→運輸→機械攤鋪→機械碾壓→人工撒布機制砂嵌面)，路面施工質(zhì)量穩(wěn)定有保障，施工進度快，機械化程度高，成本投入相對較低，經(jīng)過對填隙碎石層的固體體積率及彎沉值指標的檢測數(shù)據(jù)技術(shù)參數(shù)分析，基本實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)層能消解舊路面病害的反射應(yīng)力，增強底基層整體剛性、水穩(wěn)定性及抵抗重交通荷載的作用，達到設(shè)計意圖和科研目的。采用彎沉檢測數(shù)量作為參考依據(jù)，制定四種方案：

(1)對舊路沉陷翻漿嚴重的彎沉檢測偏大或不合格的路段，采用挖除舊路面50 cm，換填30 cm嵌縫碎石碾壓，用最大粒徑60 mm級配碎石20 cm厚填筑至原舊路標高，分層碾壓回填至舊路頂面的處理方法，借助重車通行碾壓，確保換填路段的穩(wěn)定。

(2)對原舊路進行全線的彎沉檢測，對個別彎沉值偏大的路段和舊路面出現(xiàn)的嘰漿或松動的板塊，采用挖掘機破碎后，有級配碎石作為嵌縫料填筑6 cm，通過碾壓碎石化及嵌縫料的顆粒級配重組碾壓擠密，待開放交通一段時間后再進行彎沉測量符合要求后，再進行填隙碎石墊層的施工。

(3)對于舊路出現(xiàn)大面積坑槽、深車轍的路段，以及路拱橫坡已遭完全破壞，但彎沉檢測仍合格的路段，采用厚度10～15 cm(最大粒徑60 mm)級配碎石進行調(diào)平，并恢復(fù)舊路路拱橫坡。

(4)對原舊路路面基層及底部因長期泡水飽和，且路肩填土為黏性土，兩側(cè)路肩堆積淤泥，無法排除路面基層滲水等情況，除挖除換填或路面破碎化外，增設(shè)路肩盲溝，開挖60 cm×80 cm的盲溝至路肩外，用回填粗粒碎石，確保舊路基層及底部排水暢通。

5 結(jié)語

本文以廣西省道210線祥周至龍邦公路工程為例，結(jié)合現(xiàn)有道路車流量數(shù)據(jù)和路基檢測(檢查)條件判斷該路段屬于特重交通，交通流量分布具有時間集中特征，交通量預(yù)測結(jié)果顯示，道路日均交通量正在逐步增加。到目前為止，沉降預(yù)測結(jié)果表明，軟基沉降段大部分趨于穩(wěn)定，瀝青路面沉降基本可以滿足要求；全面評估綜合評價指標PCI和RQI，祥周至龍邦公路符合養(yǎng)護標準要求和道路工程驗收標準(已完成)。根據(jù)目前情況評估結(jié)果和舊路面瀝青路面結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)預(yù)測，結(jié)合交通流量的現(xiàn)狀，通過適用性分析比較，設(shè)計上述四種修復(fù)改造方案。實踐證明，通過以上四種處治技術(shù)方案，解決了路面病害導致的質(zhì)量隱患問題。

通過整個施工過程及完工后的檢測成果、數(shù)據(jù)科學分析，本項目總體質(zhì)量好，基本實現(xiàn)項目特殊的設(shè)計意圖，達到科研試驗?zāi)康模瑸榻煌髁看蟆⒅剌d車輛多的路面大修工程提供經(jīng)驗借鑒。