余 芳 周 乾

(1.广西交通职业技术学院，广西 南宁 530023; 2.广西交通设计集团有限公司，广西 南宁 530022)

1 概述

广西某公路属于公路自然区划Ⅳ7区，路线全长19.008 km,为双向四车道高速公路，路基宽26 m,采用水泥混凝土路面结构，如表1所示。

表1 原路面结构表

本项目自通车后交通量增长迅速，2001年—2016年平均增长速度为17.8%，2016年平均折算交通量为28 100 pcu/d，超过同期广西全区高速公路交通量平均增长率。通车以来，专项换板、灌浆呈快速增长态势，至2016年年底累计更换路面破碎板148 527 m2，根据养护资料，尽管每年养护投入越来越大，路况水平仍明显下降，常规的养护措施已难以抑制病害发展。

2 原有路基路面调查与检测

2.1 路基状况调查

本次路基外业调查对沿线路基的边坡、路肩、支挡设施、排水设施等构造物的现状逐段进行勘察，必要时辅以原位测试及取样试验等。经调查得知：原有公路经15年运营后，填土层固结沉降基本完成，除个别地段外，沿线路堤边坡未见明显变形，整体稳定性较好，但局部路段出现不同程度的病害，主要表现为路基沉陷、路基土蠕变以及混凝土面板开裂、断板等，病害部位多分布于陡坡路堤地段、软基路段及半填半挖路段。

2.2 路面状况调查

2.2.1 路面损坏状况调查

按照JTG H20—2007公路技术状况评定标准要求，采用智能道路检测车结合人工调查的方式进行路面损坏状况调查，全段对每块水泥面板进行编号，逐车道逐板进行病害调查、记录。通过现场的调查，发现路面典型病害主要为破碎板、裂缝、板角断裂等，上、下行断板率(DBI)分别为40%和26%，路面破损评价如表2所示。

从路面状况指数PCI来看，各车道评定为“次”和“差”的路段均超过90%，路面破损严重，分上、下行来看，上行方向的破损程度大于下行方向，特别是上行第二车道评价为“差”的路段占到95%，大部分板块养护采取灌缝修补的方式处治破碎板，起到了临时封水、稳板的效果，但寿命较短，效果有限。

表2 PCI等级评定结果表

2.2.2 路面接缝传荷能力检测

通过落锤式弯沉仪FWD检测路面接缝传荷能力，根据典型路段进行抽检(上、下行分幅共检测9.8 km，抽检频率为25.8%)，每车道检测一条测线，位置为板块横缝的中部，每20 m检测一点，通过接缝传荷系数评价接缝传荷能力，检测结果如表3所示。

表3 接缝传荷能力状况统计表

从上面的统计结果可知，接缝传荷能力各车道、各路段水平接近，整幅来看水泥混凝土路面接缝传荷能力在“优良”等级以上占61.8%。

2.2.3 路面脱空检测

路面脱空检测采用落锤式弯沉仪FWD检测，每车道检测两条测线，测线位置为水泥混凝土路面板板角，通过三个指标来判断路面是否脱空，检测结果如表4所示。从统计结果可知，原水泥混凝土路面总的脱空比例达到38.4%。

表4 脱空状况统计表

2.2.4 路面整体承载能力检测

水泥混凝土路面的大多数破坏都发生在最薄弱的接缝附近，所以一般检测横向板边接缝处的弯沉值来反映路面的整体承载能力。本次检测结果显示，各车道板边弯沉值大多数均在12(0.01 mm)左右，各车道承载能力相当，从里程分布来看也较为均匀，无明显差异。

2.2.5 基层顶面当量回弹模量检测

基层顶面回弹模量是旧水泥混凝土路面结构验算的一个重要参数，本次检测采用标准荷载为100 kN承载板半径150 mm的FWD，测试面板板中位置,通过弯沉盘数据反算得到基顶回弹模量。从检测结果统计可知，基层顶面当量回弹模量大部分在400 MPa以上，具备良好的抗冲刷能力，路面基层的总体承载力较好，且分布较均匀。

2.2.6 面层、基层厚度、强度检测

用钻芯法对路面各结构层进行钻芯取样，检测频率每幅每公里3个，本次检测共钻取芯样98个，采用钢直尺量测路面结构层厚度，对钻取的芯样在室内分别进行面层劈裂强度试验和基层的无侧限抗压强度试验，结果如下：水泥混凝土面层平均厚度269 mm，代表厚度254 mm；水稳基层平均厚度为205 mm，代表厚度为187 mm；代表值略小于设计厚度。左、右幅水泥混凝土面层弯拉强度标准值分别为4.51 MPa和4.74 MPa；水稳基层无侧限抗压强度左、右幅分别为22.4 MPa和23.1 MPa，基层强度高，达到C20混凝土的强度。

3 原有路基路面处治

3.1 路基处治

本项目为路面改建工程，原路路基整体强度较好，边坡稳定，防护结构物处于稳定或基本稳定状态，排水系统完善。因此，本次改造未涉及路基挖填问题，并充分利用原路边坡、防护构造物及排水系统。对路基强度不足的路段采用注浆进行路床补强，此方法可以确保施工期间不中断交通，无需大范围破坏路面板等优势。

3.2 原路面综合处治

通过对水泥混凝土路面路用状况调查以及病害分类和原因分析，采用维修原有水泥混凝土面板并充分利用其大承载力的特点，为水泥混凝土路面加铺沥青混凝土提供良好的基面，确保加铺结构层达到预期的路用性能和耐久性。针对不同病害类型采用不同的处治措施，具体如下：

1)对破碎板、含有“中”及“重”程度裂缝的板块等板块进行换板处理，换板时采用C40混凝土浇筑面板(弯拉强度不低于5 MPa)。

2)对板角、板边维修时，原有钢筋不切断。

3)对于宽度大于3 mm的裂缝，采用换板处理；对于轻微裂缝，清缝后采用环氧树脂灌缝。

4)对于接缝填缝料缺失或老化的，重新灌缝。

5)对于存在脱空、接缝传荷能力不足的完好混凝土面板，采用板底压浆的方法。

4 路面改造设计

结合本项目的特点及区内外改造项目的实践经验，在彻底处治原路面病害、尽量利用原路面剩余强度的基础上，重点围绕防止反射裂缝、沥青面层结构性能方面进行设计。

4.1 防反射裂缝方案

由于旧水泥混凝土板与新沥青加铺层之间紧密连接，接缝处混凝土板的任何位移都能够在沥青加铺层中产生应力集中，当这些应力反复作用超过疲劳抗拉强度时会拉断加铺层，产生反射裂缝，因此延缓反射裂缝出现的时间是本次方案的重点，本次设计采用2 cm厚AC-10摊铺式应力吸收层的方案。

4.2 沥青表层方案

4.3 路面加铺结构

根据项目特点及旧路状况检测结果结合上述分析，路面加铺采用方案如表5所示。

表5 路面加铺结构表

5 结语

对原有公路路面进行改建设计，可充分合理利用原有路基路面，以此做到节约社会资源，减少对现有交通的干扰等。在对旧路面进行加铺时，按照技术标准和规范的要求，结合当地经验并有针对性的进行加铺层设计，以取得更好的应用效果。