浅谈旧水泥混凝土路面加铺层的方案研究--郎卫军.doc

浅谈旧水泥混凝土路面加铺层的方案研究郎卫军江苏省交通科学研究院股份有限公司 江苏南京 211112摘要：依托长益高速公路大修项目，在调查检测现有旧水泥混凝土路面破损状态的基础上，结合该路的未来交通量发展的需求，综合考虑到耐久、经济、技术、环保、社会影响等各方面的因素，提出了连续配筋混凝土复合式路面的新型加铺设计方案，为其它旧水泥混凝土路面改造工程提供参考。关键词：高速公路大修项目；旧水泥混凝土路面；连续配筋混凝土；橡胶沥青Research on Overlay on Existing Cement Concrete PavementLang WeijunJiangsu Transportation Research Institute Co., Ltd Jiangsu Nanjing 211112,ChinaAbstract：Based on the damage detection and the traffic capacity analysis of the Changyi highway overhaul project,this paper presents a new type overlay design using continuously reinforeed conerete composite pavement considering the factors such as durability,economy，technology,enviromental protection and social effect.The research results could provide experience for other road rebuild engineering.key words：highway overhaul project;exsiting cement concrete pavement;continuously reinforced concrete;asphalt-rubber1 概述长张高速公路长益段（以下简称“长益高速”）属于国家高速公路网G5513的一段，是湖南省“九五”期间的重点工程，是湖南近期规划“六纵九横3环”中的第三横浏阳至花垣高速公路的一段，也是国家高速公路“7918”网18横线中成都至厦门中的“一横”中的主体路段。长益高速公路大修工程起自长益高速长沙西收费站广场西侧，止于朝阳收费站西侧，全长57.3km。大修工程全线维持四车道高速公路标准，设计速度100公里/小时，路基宽度27米，桥涵荷载等级为：汽-超20级，于1998建成通车。旧路面结构为：25cm水泥砼面层+ 18cm水泥稳定砂砾基层15cm 水泥稳定砂砾底基层。长益高速公路建成通车至今已运行超过12年，交通量保持着年均15%的高速增长。特别是近年来，随着沿线经济和社会的快速发展和湖南省“3+5”城市群的融合，各城市之间的交通日益繁忙，长益高速公路的交通流量迅速攀升，2010年日均流量已超过20000辆/日，面临着较大的交通压力。由于面层结构为厚度仅25cm的砾石水泥混凝土，且缩缝没有设置传力杆，其间未进行过大规模的维修，随着交通量的不断增长，特别是超载、重载交通的比例不断增加，长益高速公路路面结构已形成不同程度的破坏，导致行车速度降低、通行能力下降、交通事故发生频率增加，已经影响到公路服务水平。2 旧水泥砼路面现状评价2.1 旧水泥砼路面检测的项目、方法主要检测的项目和方法见表2-1：表2-1 旧路面主要检测项目一览表检测项目检测方法1、损坏状况调查人工徒步调查断板。2、接缝传荷能力检测FWD（50KN），主线左右幅行、超车道100m/点，测点设于横缝处；贝克曼梁，主线行车道抽测23km，与FWD进行比对求相关关系。3、脱空检测2.2 旧水泥砼路面现状评价2.2.1 旧水泥砼路面断板评价依据长益高速公路前期路基路面检测资料，各车道板块的断板情况统计结果如表2-2：表2-2 不同车道断板情况方向单车道板块数计算值超车道行车道备注右幅11172*3断裂板比例19%47%出现裂缝的板与总板数比例断板率DBL6%20.1%根据规范计算断板率左幅11089*3断裂板数量23%53%出现裂缝的板与总板数比例断板率DBL11%28%根据规范计算断板率从以上数据可见，本项目路段断板严重。依据规范，本路段全线统计DBL为17%，等级评定为次；其中，左幅行车道DBL为28%，等级评定为差；右幅行车道DBL为20.1%，等级评定为差。2.2.2 旧水泥砼路面脱空率根据长益高速公路前期路基路面检测资料对板角弯沉的检测结果，左幅脱空率为56%，右幅脱空率为39%，全线存在大面积板下脱空，且左幅脱空比例大于右幅。2.2.3 旧水泥砼路面传荷系数行车道板块传荷系数详见表2-3：表2-3 行车道传荷系数一览表分级左幅行车道右幅行车道优良0%0%中25%1%次67%92%差8%7%传荷能力统计结果表明，右幅行车道“次、差”的比例达到99%，左幅行车道比例达到75%。随着行车荷载作用次数的增加，接缝的传荷能力会进一步逐渐衰减。2.3 总体评价结论通过对前期的路面调查及试验检测，本项目水泥混凝土路面以断裂类病害（交叉裂缝、角隅断裂、纵横斜向裂缝）为主，接缝传荷能力较差，板底脱空比例较大，旧水泥砼路面状况整体较差。因此，项目路急需进行大修处治，快速恢复并提升长益高速公路的服务功能。3 旧水泥板处治方案本项目全线为水泥混凝土路面结构，而对水泥混凝土路面板处治方案目前比较常见的有以下三类：换板、灌浆综合处治方案；全部破碎并废弃方案；破碎处治。上述不同的三种旧水泥砼板方案的优缺点及适用范围见表3-1。表3-1 旧水泥板块处治技术对比旧水泥板处治技术换板灌浆综合处治破碎处治破碎并废弃优点充分利用老路的结构强度；有利于主线桥涵的过渡方案的选择。较好的解决反射裂缝；方案较经济。较好的解决反射裂缝。缺点处治不彻底，易留后患；未根除反射裂缝问题；当路面状况较差时，该方案也体现不经济。未利用原路面残余强度，超载能力相对较弱；环境影响较大。未利用原路面残余强度；对环境影响较大；重铺路面造价高，不经济。适用范围适用于路面现状较好，主线构造物复杂的工程。适用于破损较严重，沿线构造物分布较为简单的工程。适用于破损比较严重路段。因本项目沿线建筑物、居民区较多，破碎施工时对周围建筑物有一定的影响和施工噪音大，且先期试验路段旧水泥砼碎石化施工时，因这些方面严重影响附近居民的日常生活，群众阻工现象严重，很难进行协调，同时，为充分的利用老路的残余强度，所以最终考虑采取对老路水泥砼板进行换板压浆等综合处治方案。4 旧水泥砼路面加铺方案的研究4.1 路面总体加铺原则1）按照科学、可靠、可行、经济的设计原则，尽可能采用成熟的技术，确保长益高速公路大修工程的成功；2）结合耐久性路面设计理念，考虑全寿命周期成本，在确保方案可靠的前提下，选择较经济的加铺方案；3）路面结构应按照防排结合的原则进行防排水设计，将路面结构与防排水进行综合设计，尽量防止雨水渗入路面结构层和路基内部，排除可能渗入路面结构内部的雨水；4）尽可能的减少对原有路面路线、周边自然、社会环境的影响。4.2 路面加铺方案比选根据本项目的实际情况，拟对以下几种旧水泥路面加铺方案进行重点比选，具体如下：方案一：5cmSMA-16+7cm改性沥青AC-20C+10cmATB-25+防水防裂层+旧水泥砼路面碎石化，加铺总厚度为22cm。优点：密级配沥青碎石能较好的抑制反射裂缝的产生加铺厚度较薄，有利于沿线天桥、主线桥梁的加铺处治，方便施工组织，施工速度较快。缺点：方案结构承载能力稍弱，且从先期碎石化试验路段施工来看，该方案施工期间对环境影响较大，很难协调。方案二：4cmSMA-13+6cm改性沥青AC-20C+1cm橡胶沥青SAMI+16cm连续配筋砼+2cmAC-10隔离调平层+旧水泥砼路面换板压浆综合处治，加铺总厚度为29cm。优点：增加连续配筋补强层，提高承载能力通过设置连续配筋层防止反射裂缝的产生。缺点：加铺厚度较厚，不利于天桥、主线桥梁的加铺处治造价较高。方案三：4cmSMA-13+6cm改性沥青AC-20C+8cmAC-25+1cm封层透层+20cm水泥稳定碎石+旧水泥砼路面碎石化，加铺总厚度为39cm。优点：能较好的抑制反射裂缝的产生结构承载能力较强。缺点：加铺厚度最厚，不利于天桥、主线桥梁的加铺处治未充分利用旧混凝土的残余强度造价较高从先期碎石化试验路段施工来看，该方案施工期间对环境影响较大，很难协调。方案四：4cm橡胶沥青ARHM-13+5cm橡胶沥青ARHM-20+1cm橡胶沥青SAMI+16cm连续配筋砼+2cmAC-10隔离调平层+旧水泥砼路面换板压浆综合处治，加铺总厚度为28cm。优点：增加了连续配筋补强层，提高了承载能力通过设置连续配筋层防止反射裂缝沥青路面施工采用了新的工艺，增强沥青路面抗疲劳、抗老化、抗车辙等，路用性能好。缺点：加铺厚度稍厚，对天桥、主线桥梁的加铺处治有一定影响对环境有一定的影响。4.3 最佳方案的确定通过对上述四种方案的比选，考虑整个路面结构层的承载能力和耐久性，结合前期试验路段碎石化施工的经验教训，推荐方案四作为本项目的主体设计方案，即4cm 橡胶沥青ARHM-13改性乳化沥青粘层+5cm 橡胶沥青ARHM-201cm 橡胶沥青SAMI+16cm连续配筋混凝土2cm AC-10隔离层+旧水泥砼路面换板、压浆等综合处治，加铺层总厚度为28cm。5 结束语长益高速公路大修工程旧水泥砼路面加铺改造的效果还有待于建成通车使用后的观察，加铺的处理措施和施工工艺，将为今后国内类似工程积累宝贵的经验，特别是橡胶沥青混合料的生产实践和连续配筋砼补强层的应用，所形成的施工方案和工艺措施，对该路面结构的推广也有着极大的指导意义和推动作用。参考文献1JTG E60-2008公路路基路面现场测试规程S2JTG H20-2007公路技术状况评定标准S3JTJ 073.1-2001公路水泥混凝土路面养护技术规范S4JTG D40-2002公路水泥混凝土路面设计规范S5JTG D50-2006公路沥青路面设计规范S