半封閉路基結(jié)構(gòu)下的路面隆起病害處治對策

王春紅 （安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

1 引言

寧蕪高速某小橋原為市政道路下穿東環(huán)路通道，橋長約8m，橋?qū)?4.5m，橫斷面形式為0.5m護欄+10.75m機動車道+2m中分帶+10.75m機動車道+0.5m護欄。橋面鋪裝結(jié)構(gòu)形式為4cmAC-13（橡膠改性）+6cm AC-20（SBS改性）。之后由于該市交通發(fā)展需要，將該通道進行拓寬，拓寬后的路面寬度約60m。因此，在進行該路段高速公路改造時，將原橋梁兩端傳統(tǒng)路基結(jié)構(gòu)改造為下設(shè)箱涵的半封閉路基結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)形式為4cmAC-13（橡膠改性）+8cm AC-20(SBS改性)+10cmAC-25+36cm水穩(wěn)碎石+70cm石灰土（含灰12%）+C35鋼筋混凝土涵頂。高速公路與市政道路的交叉形式如圖1所示。橋梁段和半封閉路基段均采用墻式護欄。

圖1 高速公路與市政道路的交叉示意圖

高速公路改造通車后僅3年，在半封閉路基段的行、超車道和硬路肩均有不同程度的隆起變形?？紤]交通通行的壓力，病害初期僅對變形部位進行的上、中面層進行銑刨修復(fù)和微表處養(yǎng)護處理。盡管維修多次，病害仍在發(fā)展，并且行車道存在坑槽、唧漿等病害。病害范圍自橋梁伸縮縫至路基段，長度約34m，基本對應(yīng)半封閉路基段，并有一部分延伸至路基段。本文主要針對這種特殊路基結(jié)構(gòu)下的路面病害提出處治方案。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

為進一步了解本項目的路面病害現(xiàn)狀，人工進行了現(xiàn)場病害調(diào)查。病害主要發(fā)生在前述半封閉路基段，主要表現(xiàn)為硬路肩隆起，行車道坑槽、翻漿等病害。本次處治前已對隆起部位進行過多次銑刨，銑刨最大深度達10cm。

為深入了解路面結(jié)構(gòu)層完整性和病害發(fā)展情況，分別在箱涵頂面、箱涵與路基銜接處、路基段三個位置進行了鉆芯取樣。其中，箱涵頂面的瀝青面層芯樣完整，下部結(jié)構(gòu)層為水泥穩(wěn)定碎石，無石灰土層，芯樣強度較低，松散，不成型；瀝青面層與水穩(wěn)基層粘結(jié)部位夾有雜物，粘結(jié)效果較差；基層骨料級配不均勻，有超大粒徑碎石。箱涵與路基銜接處的瀝青面層芯樣完整，下部結(jié)構(gòu)層為水泥穩(wěn)定碎石，無石灰土層?；鶎庸橇霞壟洳痪鶆颉⒂须s質(zhì)，強度較低，松散，不成型。路基段的瀝青層芯樣完整，水穩(wěn)基層完整骨料膠結(jié)情況良好。

此外，通過現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)，原橋梁端部的伸縮縫空隙已經(jīng)非常小，且被雜物填充。而相對于原橋梁段，半封閉路基段墻式護欄結(jié)構(gòu)完整，但有外移現(xiàn)象。

3 病害原因分析

通過查閱設(shè)計資料和現(xiàn)場踏勘，認為本項目橋頭跳車產(chǎn)生的原因如下。

3.1 路面結(jié)構(gòu)材料溫縮空間受限，受擠隆起

設(shè)計資料顯示，箱涵和兩側(cè)墻式護欄呈現(xiàn)“U形”的整體結(jié)構(gòu)，當(dāng)氣溫升高時，路面材料膨脹，橫向、縱向和底部均受結(jié)構(gòu)物或構(gòu)造物限制，因此，路面材料大部分向豎向釋放，路面形成隆起。

3.2 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部無排水設(shè)施

從設(shè)計資料和現(xiàn)場踏勘來看，“U形”構(gòu)造物為三向封閉結(jié)構(gòu)，當(dāng)雨水滲入路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)部時，積水無法排出，僅有少量雨水從箱涵構(gòu)造物接縫處滲出。說明大部分雨水仍存積于路面內(nèi)部無法排出，大量積水存在的路面結(jié)構(gòu)形成“軟體”。在車輛荷載反復(fù)作用下，路面出現(xiàn)不規(guī)則隆起。此外，路面結(jié)構(gòu)材料不斷受到水的抽吸和沖刷，長期作用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)層材料松散，形成坑槽、唧漿等病害。

3.3 路基填料存在膨脹性

經(jīng)調(diào)查建設(shè)歷史發(fā)現(xiàn)，基層填料摻有來自附近鋼廠的鋼渣，摻入的鋼渣材料若分解不穩(wěn)定，其中游離的CaO遇水膨脹，引起基層材料膨脹，進而導(dǎo)致瀝青面層隆起。

4 處治方案

針對本項目病害特點并結(jié)合產(chǎn)生原因，應(yīng)解決以下3個問題：一是路面填料本身的質(zhì)量問題；二是路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的滲水問題；三是空間限制導(dǎo)致的路面結(jié)構(gòu)變形較大的問題。此外，考慮到該高速的通行壓力，處治方案應(yīng)在確保養(yǎng)護效果的前提下，做到施工工藝簡單，盡量縮短養(yǎng)護工期?；谝陨戏治?，現(xiàn)提出處治方案如下。

關(guān)于路面結(jié)構(gòu)填料方面，可以通過重新?lián)Q填路面材料來解決?？紤]到工期和施工便易性，處治方案為：銑刨超車道、行車道和硬路肩的全部路面結(jié)構(gòu)層至箱涵頂面，然后自下而上重鋪86cm貧水泥混凝土+20cmLSPM-30+10cmAC-20（SBS改性）+8cm AC-20（SBS改性）+4cmAC-13（SBS改性）。

關(guān)于路面結(jié)構(gòu)內(nèi)滲水問題，可以在其內(nèi)部設(shè)置排水設(shè)施，將路面結(jié)構(gòu)滲水引至路基段排出。具體措施為：沿硬路肩外側(cè)邊緣設(shè)置50cm寬、116cm高的矩形碎石盲溝，盲溝底部至箱涵頂，頂部與瀝青下面層頂面齊平。碎石盲溝底部設(shè)置Φ150mm的帶孔PVC管，用于碎石盲溝內(nèi)水的匯入和排出。在處治路段終點設(shè)置100cm×10cm的橫向碎石盲溝與縱向盲溝相連，用于將縱向盲溝內(nèi)的水排出路肩外。橫向盲溝底部設(shè)置Φ150mm的帶孔PVC管。

關(guān)于特殊空間限制導(dǎo)致的路面結(jié)構(gòu)變形較大的問題，可通過在路面邊緣設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)對路面溫縮應(yīng)力進行消解。具體措施為：橫向借助排水設(shè)施的碎石盲溝提供一定的變形空間，縱向可在處治路段終點沿橫向設(shè)置106cm×10cm的泡沫板，供路面結(jié)構(gòu)縱向溫縮變形。泡沫板高度與水穩(wěn)層頂部齊平。

路面結(jié)構(gòu)病害處治平面示意圖下圖所示。

路面病害處治平面示意圖

5 養(yǎng)護效果觀測

該工程于2016年8月份進行路面養(yǎng)護維修，通過2年多的路面觀測，目前路面狀況良好，未發(fā)現(xiàn)任何病害。