南宁市新点线交通勘测设计有限责任公司 广西南宁 530001
摘要：随着中国社会经济的不断发展，公路交通流量随之增长，社会对公路交通运输要求不断提高，导致现有众多公路需要大规模地进行改造。水泥混凝土作为旧公路路面的主要材料，在开展公路改造工程时，必须对其详细调查分析，结合新建路面进行合理设计利用，方可做到资源节约。文章结合工程实例，进行详细阐述。
关键词：公路水泥混凝土；路面整治；加铺设计；要点
1工程项目概述
本项目位于南宁市武鸣区，为国道G210线K2884～K2934+660段，是2017年环广西公路自行车世界巡回赛的路段。该路段属于都安至武鸣二级公路项目，于2013年10月开工建设，2015年初通车。随着城市的快速发展，交通运输需求量越来越大，路面出现断板和裂缝等严重病害，路况较差，影响行驶速度和行车稳定。原有公路交通通行能力已经无法满足公路服务水平等级以及作为自行车赛道的要求，急需对路段进行赛道整治。整治项目采用二级公路标准进行设计，设计时速V=60km/h，路线总长约为50.6km，公路基宽度为10m。根据预测交通量对各级轴载进行换算得出，15年设计年限内一个车道上的累计当量轴次为1.07×107次，交通荷载等级属于重交通。因现状公路使用年限较长，公路路基在长时间的重交通荷载下，路基沉降趋于稳定，如清除现状路面结构再新建路面会造成现有已趋于稳定的路基破坏及增加改造工程成本。根据以往设计经验，如利用现状路面结构为基础加铺新混凝土路面，效果较为明显。本文将按此思路进行研究分析，总结设计经验。
2现状旧路使用状况调查
现状公路使用状况调查是旧路改造重要步骤之一，只有对现状公路的使用性能和路面结构强度等了解、调查、分析、评定，才能拟定旧路面的处治原则及提出针对性的改造方案，使新旧路面结构融合，性能发挥极致。旧路面病害调查主要包括：路面结构调查、路面破损调查、路面检测、公路现状及病害评价、路面主要病害及原因分析等。
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2.1现状路面结构调查
经过现场钻孔勘探，路面结构表现为：面层为26cm厚水泥砼面层；基层为20cm厚5%水泥稳定碎石基层；垫层为20cm级配碎石。
2.2公路现状评定
基于现状数据收集处理经验，本项目将路面破损调查、路面检测、公路现状及病害评价一并合为公路状况评价。本项目现状路面为水泥混凝土路面，评价指标主要包括：路面损坏状况调查和路面接缝传荷能力和板底脱空状况调查。
2.2.1路面损坏状况调查与评价
路面破损状况调查根据现行行业标准采用人工调查方式进行，对路面的破损状况进行了调查并分类统计，调查主要为对混凝土路面结构性影响最大的断裂类病害裂缝、角隅断裂、断板等，它们是决策加铺层结构形式的主要因素，因此，本项目加铺层设计中以断板率指标来表征旧混凝土路面的损坏状况。
依据路面破损状况调查得到的断裂类破损的板块数，按断裂缝种类和破损程度的不同，采用不同的权系数进行修正后，确定本路段的断板率。本路段水泥混凝土路面综合断板率计算结果为1.8%，综合评价为良。
2.2.2路面接缝传荷能力和板底脱空状况调查与评价
由于旧混凝土路面接缝的传荷能力和脱空情况是沥青加铺层设计时重点考虑的内容，因此，本次调查采用5.4m贝克曼梁弯沉仪测量荷载作用下的最大弯沉值。测量时分别对每条接缝处相邻的两块板边进行弯沉测量。板边的两个弯沉值的平均值用以反算板的回弹模量和分析板下脱空和支撑情况，两个弯沉值的差用以评价接缝的传荷能力。根据调查，本路段的板块平均弯沉均小于0.2mm，弯沉差均小于0.06mm，路面接缝传荷能力良好，无板底脱空现象。路面接缝传荷能力和板底脱空状况评定为“优良”。
2.2.3旧路面病害的原因分析
本项目路段原有旧路面结构为半刚性基层水泥混凝土路面，而其路面主要病害为断板、裂缝、破碎、错台、唧泥等，本项目路段内的主要病害为断板和裂缝。
断板所产生的原因：大都是由于温度应力与荷载应力超过混凝土的抗拉强度后，混凝土路面板就会产生断裂并发展为断板。可分为以下几种可能：
（1）在施工期间由于混凝土的初期收缩受到阻碍而产生的拉应力超过了混凝土的抗拉强度而引起的横向裂缝；
（2）由于板块尺寸过大所产生的温度翘曲应力超过了混凝土的抗弯拉强度而引起的横向裂缝；
（3）由于地基的不均匀沉降或地基受侵蚀而使板底出现脱空后，致使应力增加而引起的纵向、横向或角隅断裂；
（4）是由于车辆荷载的多次重复作用，所产生的重复荷载应力超过了混凝土的疲劳强度而引起的纵向或横向裂缝；
裂缝的分类及其产生的原因
裂缝包括纵向、横向、斜向和交叉裂缝。裂缝损坏是指通底的裂缝将板块分割为两块或三块，初期可能未贯通板面，但终将发展为贯通板面。
表面裂缝产生的原因
在水泥混凝土路面施工中发生的颗粒不均匀分层离析实际是粗骨料从混合料中分出，集中颗粒下沉，水分向上迁移，从而形成表面泌水。表面泌水的结果使水泥混凝土路面表面含水量增加，当混合料表面水的蒸发速度比泌水速度快时，水的蒸发面就会深入到混合料表面内，水面形成凹面。
由于表面凹面较凸面所受压力大，同时固体颗粒问产生毛细管张力，促使颗粒凝集，当混凝土表面尚未充分硬化，不能抵抗这一张力时混凝土表面则出现裂缝。裂缝的发生时间大抵与泌水时间相对应，在混凝土浇筑后数小时混凝土表面将普遍出现细微的、各方向均存在的裂缝，亦即龟裂。
贯穿裂缝产生的原因
水泥混凝土路面贯穿裂缝指贯穿板全厚的裂缝，可分为横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、交叉裂缝、板角裂缝等。裂缝的产生的原因可分为：
（1）基层的影响；（2）材料质量不良；（3）混凝土的化学反应；
（4）混凝土配合比的影响；（5）施工及养护不当的影响；
本项目路段内的断板和裂缝等病害较为严重，部分路段已严重影响道路的通行能力。因此，本项目路段应进行路面整治，恢复道路的通行能力。
2.4调查结论
当旧水泥混凝土面层破损状况和接缝传荷能力评价为“优良”时，可采用加铺沥青混凝土的加铺改建方式。本路段路面接缝传荷能力良好，无板底脱空现象，裂缝反射缓慢，对旧混凝土路面病害处理完毕后可直接加铺沥青混凝土面层。最后经过方案通过比选的方式确定沥青加铺面层结构。
3旧水泥混凝土路面病害处治
现状评定结果显示，公路路基满足使用要求，可以保持现状进行利用。主要处置病害为破碎板及修补灌缝，处治后方可对旧水泥混凝土路面加铺沥青结构层。
3.1破损轻微病害处治方法
①对普通裂缝，未形成碎块的病害，采用沥青填缝处理。②对于已形成碎块、板块折断的严重裂缝采用更换面板处理。破除旧水泥路面时，应沿着指定横向和纵向边界进行全深度切割，凿除去旧路面，使用C25修复基层，重新浇筑破损位置混凝土面层，并于面层内按规范设置传力杆和拉杆。③对于非结构破坏，如表面起皮、露骨、剥落、麻面等，可将麻面、严重脱皮处杂质清洗干净，然后再洒上改性沥青油一层，用量为0.6～0.8kg/m，再用改性沥青补平（厚度小于5mm）。
3.2灌缝病害处理
填缝材料脱落缺失应进行罐缝填补；填缝料脱落缺失大于三分之一缝长或填缝料老化、接缝渗水严重时应进行整条接缝的填缝料更换；罐缝材料使用聚酯罐缝专用材料。
结论
对于旧水泥混凝土路面的整治设计，应根据路面损坏状况调查与评价及路面接缝传荷能力和板底脱空状况调查与评价等主要评价结果来确定路面改造方案，路面改造方案在具体的实施过程中应通过试验路的方式来进行，以期找到一种切实可行、经济适用的水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层的改造措施，并对水泥路面病害的深入分析，才能对病害处置彻底。
参考文献：
[1]何山清，徐邦凯.旧水泥混凝土路面上沥青加铺层设计[J].中南公路工程.2017（3）.
论文作者:谢挺
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/22
标签：路面论文; 混凝土论文; 裂缝论文; 病害论文; 水泥论文; 公路论文; 路段论文; 《防护工程》2018年第22期论文;