刘新权 王羿伟 马进宇 任亚

摘要：文章以神农架林区$307省道改扩建工程路面设计为例，制定旧路面的评价与加铺设计流程，利用平纵面拟合、压缩评价单元及细化设计段落等手段，以路面损坏状况指数（PCI）和路面结构强度指数（PSSI）为评价指标，以路表面回弹弯沉值作为计算控制指标，制定不同段落的旧路面加铺设计方案，实现老旧沥青路面的加铺利用。

关键词：旧沥青路面;加铺设计;评价指标;弯沉

中图分类号：U418.8文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.011

文章编号：1673-4874（2019）09-0036-04

0引言

旧沥青路面普遍存在着结构单薄、材料强度低、路面破损严重、线性指标差等问题，在改造中经常被直接挖除新建，未能得到有效利用，造成一定程度的工程浪费。

湖北省神農架林区S307省道阳日至松柏段建成于20世纪90年代，路基宽度为8.0m，原有路面结构组成为4cm沥青碎石+20cm水泥稳定砾石，可行性研究报告认为“本项目老路沥青路面各类损坏均有发生，主要是龟裂、沉陷、车辙、裂缝等，最大特点是多种破损类型混合伴生，加快了老路路面的破损速度，路面损坏状况指数（PCI）处于50-80，评价级别为差一中，建议对老路实行完全新建措施”。

笔者通过分段细化评价，筛选存在加铺改造可能性的段落，通过理论分析与计算，确定最终的加铺层结构组成方案，实现对部分旧路面的再利用。

1新建路面结构设计参数

经交通量分析，项目设计年限内的BZZ-100累计标准当量轴次Ne为430.93×104次/车道，属中等交通等级。根据公路等级、累计标准当量轴次、路面结构类型等计算路面设计弯沉值I为31.1（0.01mm）。

参照区域路面结构设计经验，拟定路面结构组成，计算路表弯沉值I，路面结构层的组成及材料参数列于表1。

通过弹性层状体系理论设计程序计算，拟定路面结构组成的路表计算弯沉值l为28.6（0.01mm），小于设计弯沉值I，路面结构组成设计满足规范要求。

2旧路面评价与设计方法

2.1原有路面状况

笔者经过初步勘察后发现，原有道路状况与病害分布存在以下特点：

（1）项目属中高山岭地形，部分路段竖曲线指标超规，平面线性存在大量的小半径、小偏角曲线，原有路面无法利用，在路面评价中应予以扣除后，再进行分段调查、统计和评价。

（2）旧路面的破损状况分布不均，起点至K16段路线平、纵面指标较好，路面状况也较好，而终点段纵坡普遍在7%以上，且邻近水泥厂和碎石场，路面损坏严重。另外，在村镇和路基垮塌抢修路段，路面存在水损坏、龟裂、沉陷等典型病害集中的情况。

（3）从原有路面的钻芯取样结果来看，旧路面水泥稳定砾石基层的芯样基本完整，水泥胶浆填充饱满，具有一定强度。

（4）路线沿青杨河两岸布置，多数为侧挖山体路基，填料多为开山毛渣和卵、砾石，路基稳定性较好。

（5）规范要求“一般按1km为单位对路况进行评价”，虽满足了路面机械化施工的连续性要求，却造成评价段落粗糙、精细度不足的问题，笔者取路面摊铺4-5h的工作量500m为最小评价单位。

2.2路面评价与加铺设计方法

（1）根据平、纵面拟合成果，筛选出与原有道路拟合线性较好、纵坡达标、长度≥500m的段落作为调查与评价单元;（2）对细化段落进行路面损坏状况指数（PCI）评定，优选出中-优等级的段落进行路表弯沉检测，利用检测结果计算当量回弹模量并进行路面结构强度指数（PSSI）评价;（3）依据当量回弹模量拟定加铺方案，验算路面弯沉值，同时进行路面结构强度指数（PSSI）评价，评价为优良的方案方可实施，否则重新拟定加铺方案或放弃加铺方案.

3路面评价与参数计算

3.1路面损坏状况评价

以沥青路面的路面损坏状况指数（PCI）和路面结构强度指数（PSSI）作为主要评价指标，评价值域为0-100，分为优（90-100）、良（80-90）、中（70-80）、次（60-70）、差（0～60）五个等级。

通过对原有路面的龟裂、裂缝、坑槽、松散、沉陷、车辙、拥包等病害进行调查、统计后，可利用路面破损率计算路面损坏状况指数（PCI）。

对于部分路段的路面损坏调查统计结果及计算、评价结果列于表2和下页表3中.

原有山区公路的平、纵面指标较低，可利用段落多<1000m，可利用率很低，精细划分后可利用路段大幅增加;同时，在后期统计整理中继续优化评定段落，对调查段落两端严重破损路段舍弃或拆分细化，进一步增加旧路面的可利用率。如K12+260～K14+522段，全长2.262km，计算破损率DR为5.88%，PCI值为68.9，评定为次级，应采用挖除新建方案;但是调查中发现，路面损坏多发生在K13+090-K13+790段（路段Ⅲ），该路段原有挡土墙曾受河水冲刷塌陷，路面塌陷严重，且伴有严重的纵向裂缝、龟裂、车辙病害，而该路段前后均存在500m以上的良好路段。为此，在路面状况评价中进行拆分细化，将K12+260～K14+522段拆分为表2中的路段Ⅱ-Ⅳ（对应表3中的6-8号），对中间K13+790～K13+090段采用新建方案，而其他两段均评价为可加铺路段。

经过段落细化优选后，初步判定达到中一优级的可利用路段达7.4km，长度大幅增加。

3.2 弯沉测试与当量回弹模量

利用贝克曼梁法检测各段落的旧路面弯沉值，测试车型为东风-140，车胎气压为0.7MPa，测点间隔20m，求取计算弯沉代表值l和旧路面的当量回弹模量E。见表4。

4加铺层结构组合方案

4.1 路面结构强度评价

利用项目新建沥青路面结构计算求取的设计弯沉值l和路表弯沉代表值l的比值（SSI值），计算路面结构强度指数（PSSI），并进行路面结构强度定量评价。

新建沥青路面结构强度指数PSSI为94.7，评定为优级。旧沥青路面篩选后的可加铺改造路段的路面结构强度指数PSSI值和评价结构列于表5中。

旧路面的结构强度指数PSSI多在20-30间，评价为差级，与新建沥青路面的优级相距甚远，所以在拟定沥青加铺层结构中应适当增加补强结构层厚度以确保加铺后的路表强度结构指数达到优级。

4.2拟定加铺结构验算

路面结构强度评价结果表明旧路面结构强度明显不足，单纯采用沥青混凝土罩面的方式加铺不可行，需设置加铺补强层。根据项目新建路面的结构设计成果，拟定保持沥青面层4cm厚AC-13C+6cm厚AC-20C的结构一致性，设置≥150mm厚的水泥稳定碎石基层作为加铺补强层，以原有路面的当量回弹模量Z真替代规范公式中对应层的回弹模量，验算拟定加铺路面结构，同时进行路面结构强度指数评价。

采用弹性层状体系理论设计程序对拟定的加铺补强结构方案进行验算，各拟加铺路段的最小基层厚度及相应的计算和评价结果指标列于表6中。

通过加铺层结构方案验算，求取各路段的基层最小加铺厚度，形成结构层组合方案，弯沉验算均满足规范要求，路面结构强度指数PSSI值评价达到优级，可指导路面加铺改造设计。

以各路段的路面加铺补强层组合方案作为路线纵断面设计的控制参数，$307省道改扩建工程中实现了80%以上的拟定路段的加铺补强，全线6.1km的旧沥青路面采用4cm厚AC-13C+6cm厚AC-20C+15-20cm厚水泥稳定碎石的加铺补强结构，取得了良好的经济效益和社会效益。

5 结语

（1）依据沥青路面损坏状况评价体系，制定旧沥青路面的调查、评价及设计方法，利用平纵面拟合、压缩评价单元及细化评级段落等手段，大幅增加中-优级达标段，提高旧路面可利用率。

（2）利用路面弯沉检测结果，求取旧路面当量回弹模量，根据PSSI评价结果，初步拟定路面加铺补强技术方案，采用弹性层状体系理论验算不同路段的加铺补强设计方案并在后期的路线纵断面设计中得以实现。

（3）受地形地貌、技术能力、原始资料等方面的限制，相较于高等级公路，地方道路、山区公路等低等级公路改扩建工程中，原有路基、路面、桥梁的再利用难度和风险更大，笔者仅以S307省道改扩建设计中的些许观点与经验形成此文，希望对今后业内同类工作的开展提供参考。