刘道君，黄从俊

（合肥市规划设计研究院，安徽 合肥 230041）

0 引言

水泥混凝土路面具有强度高、稳定性好及使用寿命长等优点，在我国公路、城市道路中应用广泛。随着路面改建工程的增多，交通量增长背景下道路拓宽的需要，以及提升道路品质的需求，采用沥青加铺层的技术方案得到普遍推广。同时，改建工程的路面拓宽方案是影响左、右幅沥青加铺方案的重要影响因素。本文以庐江县文明南路改建工程为例，重点探讨了路面拓宽方案比选下的沥青加铺层设计与研究。

1 项目背景

2013 年，在“实现庐江县三年大变样暨庐江县十大重点推进工程”建设背景下，文明南路作为城区南北向重要道路列入庐城建设形象提升项目，并结合道路拓宽改造提升道路景观。文明南路位于庐江城区中南部，北起泥河路，南至外环南路，全长约1.1 km，为城市主干路，两侧用地性质主要为居住用地。现状红线宽30 m，其中机动车道（机非混行）宽18 m，单幅路型式，水泥混凝土路面结构，两侧人行道宽6m（部分路段未实施）。

现状道路于2004 年建成，经查阅原设计资料，机动车道路面结构型式为：30 cm10%石灰土底基层；30 cm4.5%水泥稳定碎石基层；22 cm 水泥混凝土面层。

结合前期交通量预测和方案研究，确定采用双向6 车道+ 独立非机动车道的总体设计方案，道路红线拓宽至45 m。

2 现状路面评定及处理

2.1 路面质量主要指标检测

检测内容主要有现状混凝土路面板块弯沉差及主副点弯沉、路面混凝土劈裂抗拉强度试验和厚度；水泥稳定碎石基层抗压强度及厚度、混凝土板块病害调查现状等。

2.1.1 路面弯沉检测

混凝土路面板块板角弯沉共计检测1 834 点。其中主点弯沉和副点弯沉各917 点。该路段弯沉检测为0+00～6+20 和交叉口2 个基本检测单元进行现场检测。

道路全线现状共有交叉口2 个，分别按各交叉口段分成2 个评定单元评定和交叉口综合评定。全线主点弯沉平均值14.7×10-2mm，主点弯沉大于20×10-2mm 的点占总点数的4.9%，不大于20×10-2mm且弯沉差不小于6×10-2mm 的板块为42.7%；主副点弯沉差大于等于6 ×10-2mm 的点占总点数的17.4%，平均弯沉值在（20～45）×10-2mm 之间的占3.7%，平均值弯沉值大于45×10-2mm 的占0.05%。

2.1.2 路面混凝土弯拉强度及厚度检测

（1）弯 拉 强 度 平 均 值fcs= 6.00 MPa；最大值（fcs）max=6.67 MPa，最小值（fcs）min=5.58 MPa。

弯拉强度标准差σ=0.39 MPa

弯拉强度标准值fr-1.10σ= 6.00-1.10×0.39 =5.57 MPa

所有芯样的弯拉强度均≥0.85fr。所以弯拉强度标准值最大可取fr=5.57MPa。

（2）厚 度 平均 值X=21 . 71 cm ，S=2 . 82 ，Xmax=24.3 cm，Xmin=18.4 cm

厚度代表值

式中：XL为面层厚度代表值，cm，XL=22.0 cm，与原设计吻合，但应考虑厚度的不均匀性；ta为t 分布表中随测点数和保证率而变的系数；n 为检查数量，个；S为标准差。

2.2 路面状况调查评定与分析

2.2.1 损坏状况调查评定

旧混凝土路面的损坏状况应采用断板率和平均错台量两项指标评定[1]。

板块接缝错台及断板情况详见表1。

表1 路面调查评定汇总表

综合判定，路面损坏状况为优良等级[1]。

2.2.2 板块接缝传荷及脱空板调查评定

旧混凝土面层板的接缝传荷能力及脱空板通过弯沉测试法调查评定。单点弯沉值＞20×10-2mm 为面板脱空，比例为10%；主副点弯沉差值≥6×10-2mm 为接缝传荷能力不足，比例为34.4%，评定等级为中。

2.2.3 现状路面利用分析

根据路面损坏状况、板块接缝传荷及脱空板调查评定综合结果，路面损坏总体状况为中及以上等级，因此，现状水泥混凝土路面满足利用条件。局部损坏板块分类处理后，新建路面拓宽段结构层，并统一采用沥青混凝土进行加铺设计。

2.3 现状路面破损处理

现状路面病害主要有：板块断裂和板角断裂、板底脱空、板块错台、填缝料损失等，针对不同病害及其严重程度采取相应措施进行处理，检测合格后方可实施沥青加铺的其他工序。受篇幅所限，本文对病害处理的具体措施不再赘述。

3 路面加宽方案研究

根据总体方案，现状30 m 道路改建为45 m，设计为双向6 车道，道路横断面布置如下：6 m 人行道+3.5 m 非机动车道+2 m 机非分隔带+22 m 机动车道+2 m 机非分隔带+ 3.5 m 非机动车道+ 6 m 人行道=45 m。原18 m 宽水泥混凝土路面需加宽4 m，新建混凝土面板双侧相等加宽或单侧加宽需方案比选确定，见表2。

表2 路面加宽方案比选

经综合比选，单侧加宽方案较优，推荐采用，如图1 所示。新道路中心线较原中心线向西整体偏移2 m，按新道路中心线调整路拱，坡度大小不变。

图1 道路横断面布置及单侧加宽示意图（单位：cm）

4 沥青加铺层设计

4.1 路面加宽段方案

新加宽的基层强度不得低于原有水泥混凝土路面的基层强度，采用相错搭接法。加宽板块增设拉杆，拉杆设置按照相关规范执行。新旧板块纵横缝及裂缝处采用自黏式防裂贴贴缝，满铺玻纤格珊，预防沥青加铺后产生反射裂缝。

4.2 沥青加铺层厚度拟定与验算

机动车道东半幅初步拟定采用4 cm 细粒式沥青混凝土+6 cm 中粒式沥青混凝土两层结构。

路面结构计算软件中输入值采用2.1.2 中的检测数据：

旧混凝土面层厚度取22 cm；

旧混凝土弯拉强度5.57 MPa。

计算软件中，旧混凝土路面上按加铺层设计；

公路等级按城市主干路；

变异水平的等级取中级；

可靠度系数取1.2；

加铺层类型为沥青混凝土加铺层；

设计轴载为100 kN；

最重轴载200 kN；

路面的设计基准期为30 a；

旧混凝土路面已使用时间为10a ；

旧路面剩余设计基准期为20 a；

旧路面剩余设计基准期内设计车道上设计轴载累计作用次数：1.46×107；

路面承受的交通荷载等级取重交通荷载等级；

地区公路自然区划为Ⅳ；

面层最大温度梯度为89 ℃/m；

混凝土线膨胀系数取10×10-6℃；

旧混凝土面层板长度5 m；

旧混凝土弯拉强度5.57 MPa；旧混凝土弹性模量29 000 MPa；

旧混凝土材料疲劳指数0.057；旧面层接缝应力折减系数0.87；

基层顶面当量回弹模量Et=90 MPa。

经计算，所得结果为：旧混凝土面层荷载疲劳应力为4.036 MPa；

旧混凝土面层温度疲劳应力为0.149 MPa；

考虑可靠度系数后旧混凝土面层综合疲劳应力为5.02 MPa（小于或等于旧面层混凝土弯拉强度）；

旧混凝土面层最大荷载应力为3.024 MPa；

旧混凝土面层最大温度应力为1.044 MPa；

考虑可靠度系数后旧混凝土面层最大综合应力为4.88 MPa（小于或等于旧面层混凝土弯拉强度）。

计算结果显示，所选沥青混凝土加铺层厚度10 cm，使得旧混凝土面层不仅可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用，也可以承受最重轴载在最大温度梯度时的一次作用。

机动车道西半幅结合调整路拱需要，初步拟定采用4 cm 细粒式沥青混凝土+6cm 中粒式沥青混凝土+6 cm 中粒式沥青混凝土三层结构，经验算，同样满足要求。

5 结语

作者在分析和运用原路面相关检测数据的基础上，结合道路总体方案，研究确定了文明南路路面加宽和沥青加铺的综合设计方案。通车已6 a 多，目前整体路面特别是二层和三层加铺结合段状况良好，验证了此方案的可行性，对于类似工程具有一定的借鉴意义。