舊水泥混凝土路面評定及加鋪方案分析

摘要：文章以廣西某公路大化段為研究對象，通過對路面狀況的全面調查、檢測、評定，分析該道路的未來交通發展需求，并從施工周期、交通組織影響等方面，研究其路面加鋪改造設計方案，以期為廣西其他類似水泥混凝土路面的改造工程提供理論依據。

關鍵詞：舊水泥混凝土路面;評定;加鋪方案

0 引言

水泥混凝土路面不但具有較強的擴散荷載能力，也具有較強的剛度以及良好的穩定性等優點，被廣泛地應用于公路工程建設。但近十幾年以來，道路交通量隨著國民經濟的發展而劇增，汽車軸載日益重型化，同時也受到當地水文條件等多種不良因素的影響，很多早期修建的水泥混凝土路面產生了多種破損現象，如結構承載力過弱、路面壓損、出現裂縫等不良狀況，而改善其使用性能是當今公路工程界所面臨的重要問題。鑒于此，通過加鋪瀝青混凝土的方式能有效解決這一問題。

1 工程概況

該工程項目位于河池市大化縣境內，整體呈東南-西北走向，是貫通于整個河池地區的重要通道，長度為56.475 km，本次的改造試驗段樁號為K11+330～K31+490。工程項目標段位于微丘地區，縱坡較多，且該地區雨量大，雨季長，由于通車時間比較長（通車已有十年之久），嚴重衰減了路面性能水平，整體路況比較差。為了保證該路段的整體服務質量，以通車效率為核心，本次對其進行路面加鋪改造，同時也能讓該路段的使用性能有所改善，為促進當地經濟發展提供更好的服務。

在進行全線改造工程施工前，先選取一分段采用兩種不同的方案鋪設，通過實際加鋪效果的鮮明對比，才可以為后期的全線改造提供相應的參考標準。該路段路面的面層有24 cm的水泥混凝土，路面的寬度為40 m，雙向八車道，機動車道、非機動車道、分隔帶和路肩的寬度依次為2 400 cm、1 000 cm、400 cm和200 cm，如圖1所示。路況現狀分級分段情況見表1。

2 路面改造設計原則

2.1 病害處治針對性原則

主要對水泥路面的破碎板、裂縫和脫空等不良現狀進行改造，同時也應當合理地優化規整面板病害處治、路面結構組合設計以及結構材料類型等，從而設計出有針對性的路面結構方案。

2.2 設計方案經濟可行性原則

首先，在設計方案之前，對實際問題需要一一調查和統計，由此才能確認路面功能是否滿足具體要求，此外也應當滿足施工便捷、經濟成本合理等要求，目的是達到投資收益的最大化。

2.3 求實創新原則

在路面加鋪設計過程中，不但要遵循適用、安全、經濟、節約的原則，也應當合理地使用新材料、新結構、新工藝。

2.4 動態設計原則

施工人員需堅持貫徹“動態設計、動態施工”的基本原則，與此同時，在施工的過程中，針對實際情況也要做好路面改造工程的“動態調整”工作。

2.5 施工組織設計原則

實際工作中，改造項目分流能力受到多方面的限制，考慮到交通堵塞的實際問題，在老路改建的過程中，一般是禁止中斷當前交通的，要以施工期間路面交通組織的影響降到最低為核心原則，事先應當選擇經濟型以及可行度較高且便于施工的路面方案。

3 舊水泥混凝土路面評定

3.1 評定標準

舊水泥路面狀況應當根據《公路水泥混凝土路面養護技術規范》（J073.1-2001）的內容采取斷板率（DBL）進行重點評定。一般檢測人員需要通過彎沉檢測來評定舊水泥混凝土路面的承載能力，這基本上能從三個方面的性能狀況反映出來：（1）通過板中彎沉測試與剛度組成分析而得到下承層的彈性模量值;（2）根據板角彎沉測試的方法而判斷彎沉值;（3）通過跨過橫縫的兩個彎沉傳感器而將彎沉差和傳荷系數計算出來。此外，檢測人員需要通過現場取芯來檢測舊水泥混凝土厚度、板下基層情況以及病害的實際情況。針對完整的芯樣，檢測人員需要根據《公路工程水泥混凝土試驗規程》（J053-2018）中的實際內容進行混凝土劈裂抗拉強度試驗，同時，在使用推薦公式對混凝土面板的彎拉強度進行計算的時候，應當遵循《公路水泥混凝土路面設計規范》（JD40-2018）的有關規定。

3.2 路面狀況實際調查研究

3.2.1 交通量預測

目前，該路段交通早已顯得比較擁擠，圖2表明了各種車型交通量所占據的比重情況。由此可見，占據比重最大的是小型客車，達到了64.6%，而特大貨車和大貨車總共僅占據了總量的10%左右，且交通上存在著難以解決的嚴重超載和堵塞的不良問題，路面會因為超載的大貨車而導致巨大的破壞，在車輛荷載的反復作用下，給路面造成了裂縫、錯臺等病害。

3.2.2 破損調查和技術檢測

（1）DBL評定指標：在經過一系列的調查之后，發現第一行車道斷板評定為優，據分析，該車道主要是小汽車行駛，而且交通荷載量不大，所以斷板頻率并不高;第二行車道和第一行車道有所差異，該行車道的斷板較為嚴重，評定為次，這是因為絕大部分重載大貨車處于第二行車道和第三行車道行駛;最為嚴重的是第三行車道，評定為差，該行車道存在著連續性的縱向裂縫，主要原因是該行車道和邊分帶相互接壤，此車道的縱向裂縫是由于不均勻路基的沉降而導致的;非機動車道斷板相對不多，評定為良，這是因為在非機動車道中，行駛于該車道的主要是摩托車、自行車等，這些駕駛工具所造成的交通荷載不大，所以此車道斷板相對不多。兩幅車道DBL評定等級所占據的百分比如圖3和圖4所示。

（2）板塊脫空狀況評定：針對路面第一車道而言，因為日后需要將其改造為中央分隔帶，所以此時并不能對其進行有關于彎沉的檢測。行車道完整板中，大部分板的半角的彎沉必將<14 mm（±0.01 mm），這足以證明了當前的脫空狀況不算嚴重。然而比較嚴重的是左幅非機動車道的板塊脫空情況，所以需要較多的壓漿板。與此同時，板角彎沉>40 mm（±0.01 mm）脫空板的比重較少，之所以需要換板的數量降低，是因為脫空嚴重。相應內容如表2、表3所示。

（3）板間接縫傳荷能力評定：各個車道水泥板間接縫傳荷能力評定的結果較好，都在合格及合格以上，而合格以下（不含合格）僅有10%，表明了現有的完整板塊之間維持著良好的接縫傳荷能力。

（4）芯樣檢測評定：面板完好處芯樣維持著一定的完整性，而且行車道面板的總厚度接近240 mm，這基本能夠滿足設計的基本標準，反映出現有的水泥混凝土面板仍舊具備著良好的承載能力。若從室內劈裂強度值來分析，表明原有的水泥混凝土面板整體上能保持著良好的強度水平，也比較適合于加鋪瀝青面層。

4 舊水泥混凝土路面加鋪方案分析

對于兩種不同的水泥混凝土板處理方案而言，首先，項目組應當以比選優化的方式來分析，由此針對試驗段所提出的兩種不同路面開始進行加鋪結構的作業，同時也為該路段后續大規模的改造過程積累更多的工程施工經驗。兩種舊水泥混凝土路面加鋪方案路面結構如表4所示：

4.1 方案一分析

（1）橡膠瀝青混合料具備某些方面的特性，例如抗水損害能力、低溫抗裂性以及高溫穩定性，和其他改性瀝青混合料相比，其抗老化性能以及抗疲勞性能更加優越。同時，橡膠瀝青彈性恢復能力較好，可以有效地延緩反射裂縫。據發達國家研究，就防治反射裂縫來說，10 mm橡膠瀝青混合料等價于20 mm常規瀝青混合料層。

（2）瀝青路面的抗車轍性能需要通過中面層Superpave20路面提升。

（3）方案采用了ATB-25結構，該結構通常適宜于中重交通荷載，粗集料嵌鎖成骨料，細集料填充空隙而形成骨架密實型或者骨架空隙型結構，目的是規避車輛荷載作用下的永久變形問題。同時，當密級配瀝青穩定碎石在完全得到壓實后，可以大大增加路面的使用年限，讓永久變形和水敏感性減少，繼而對路面強度值的提升和穩定性的提升有利。

4.2 方案二分析

（1）上面層采用SMA結構，下面層采用SUP結構，同時，上面層和下面層都采用了SBS改性瀝青，令結構的抗車轍變形能力加強，由此能使路面抵抗重載以及超限運輸能力有所加強。同時，因為路面采取了SMA結構，不但有著良好的密水性，而且也存在著較強的抗滑能力，進而讓路面抗水損害能力增強，同時也讓路表服務功能得到改善。

（2）當前，不論是從施工技術方面來分析，還是從SMA設計方面來分析，二者均較為成熟。為了縮減公路維修費用和養護費用，使用SMA路面技術可以有效延長道路使用年限。若從全壽命周期成本來分析，項目所在地區的氣候條件、交通情況等因素也是需要考慮在內的。

（3）將200～300 mm的水泥穩定碎石基層加鋪于路面上，提升了路面的結構強度，尤其是非機動車道的路面結構強度的增強，令現有的非機動車道也能滿足機動車道行車荷載標準。

4.3 后期全線改造方案研究

該試驗段施工完成后，在2017年8月至10月進行開放交通，試驗人員經過檢測，該試驗段沒有產生裂縫、車轍等病害。經過案例分析之后，證明了以上兩種方案的可行度較高，在施工的過程中還需要對當地政策、經濟、施工工期以及交通組織等方面進行考慮到之后才能確定該路段全線改造的方案，最后定為40 mm改性瀝青SMA-13 +80 mm改性瀝青SUP-20+5 mm瀝青下封層 +（200～300）mm水穩碎石基層，并針對舊水泥混凝土破損嚴重的部分路面采取了換板以及壓漿處理。

5 結語

綜上所述，在眾多舊水泥混凝土路面修復的技術中，加鋪改造是最有效、最經濟的方法。但應要特別注意的是，在加鋪改造過程中，首先要對路面狀況進行全面的調查分析，通過大量的檢測、評定，才能得出具有針對性的合理加鋪改造方案。而且，務必要做到精心施工、精心管理，加強施工質量控制，努力提高改造后道路的使用壽命。

[1]李 磊.瀝青路面預防性養護關鍵指標體系研究[D].重慶：重慶交通大學，2014.

[2]秦萬能.淺談高速公路養護管理現狀及其發展對策[N].科學導報，2011-05-23（19）.

[3]王松根，陳拴發.水泥混凝土路面維修與改造[M].北京：人民交通出版社，2011.

[4]王選倉，劉 凱，李善強.瀝青加鋪層夾層材料抗反射裂縫性能研究[J].建筑材料學報，2010，13（2）：247-252.

作者簡介：蘇衛禮（1980—），工程師，主要從事公路工程建設、公路養護管理工作。