城市道路水泥混凝土路面加鋪改造設計研究

谷亮

（韶關市城鄉(xiāng)規(guī)劃市政設計研究院，廣東 韶關 512000）

一、前言

我國石灰石資源豐富，水泥產量大，從20世紀90年代以來，水泥混凝土路面建設里程增長迅猛，至2016年末，建設里程達到174萬公里。但隨著我國經濟不斷發(fā)展，汽車保有量不斷增加，對路面使用要求也隨之提升，加之水泥混凝土路面也進入了大規(guī)模的維修養(yǎng)護期，水泥混凝土路面在城市道路使用中的缺點也顯露出來，主要表現(xiàn)為：路面接縫多，行車舒適性差；維修養(yǎng)護時間長、對交通干擾大；行駛噪音大，易揚塵，影響附近居民正常生活。為適應城市道路發(fā)展新要求，越來越多的城市舊水泥混凝土路面需要加鋪改造，提升行駛舒適度，減少噪音、揚塵，美化城市環(huán)境。

二、水泥混凝土路面使用狀況調查與評價

現(xiàn)狀路面狀況調查與評價主要目的是為了解現(xiàn)狀路面破損狀況，為后續(xù)制定維修養(yǎng)護措施提供依據。

根據《公路技術狀況評定標準》(JTG 5210—2018)，將水泥混凝土路面破損分為11類：①破碎板；②裂縫；③板角斷裂；④錯臺；⑤唧泥；⑥邊角剝落；⑦接縫料損壞；⑧坑洞；⑨拱起；⑩露骨；?修補。路面損壞狀況調查應沿著整個設計路段逐板進行，可采用自動化檢測或人工調查方法。

目前，水泥混凝土路面破損狀況評價指標主要采用路面破損狀況指數PCI和斷板率DBL表示。

（1）路面破損狀況指數PCI以100分制表示。

式中：DPij—i種病害j種輕重程度的單項扣分值，它是破損密度Dij的函數；Dij—i種病害j種輕重程度的板塊數占調查路段板塊數的比例；

Aij、Bij—計算單項扣分值的系數；

Wij—同時出現(xiàn)多種破壞時，i種病害j種輕重程度扣分值的修正系數。

（2）路面斷板率DBL由一下公式確定，以百分比表示：

式中：DBij—i種病害j種輕重程度的板塊數；

Wij—i種病害j種輕重程度的板塊數的修正系數。

BS—評定路段的板塊總數

水泥混凝土路面破損狀況等級評定標準根據路面狀況指數PCI和斷板率DBL指標綜合評價。

三、水泥混凝土路面加鋪改造設計

水泥混凝土路面加鋪改造設計應根據舊水泥混凝土路面的破損情況選擇合適的改造加鋪方式，核心問題是避免或延緩反射裂縫的產生。反射裂縫是由舊水泥混凝土路面接縫或裂縫處透過加鋪層向上擴散產生的，其力學機理是加鋪層承受舊路面因豎向和水平位移引起的應力。

（一）水泥混凝土路面直接加鋪瀝青面層

直接加鋪瀝青面層適用于現(xiàn)狀水泥混凝土路面斷板率DBL＜10%，其主要優(yōu)點是施工工期短、造價低，改造后路面標高抬升較少，能夠較好地與周邊建筑銜接，主要缺點是難以完全消除反射裂縫的產生，設計年限較短。在加鋪瀝青面層之前，應對現(xiàn)狀水泥混凝土進行路面病害調查與處理，根據現(xiàn)狀水泥混凝土路面狀況，制定適宜的水泥混凝土路面維修方案。

（1）現(xiàn)狀水泥混凝土路面病害處理。主要有以下方法：①對路面接縫進行清縫灌縫，損壞嚴重的可挖出更換；②對路面沉陷、板下脫空的板塊，可采用注漿灌沙填實；③對局部損壞的混凝土板塊可進行挖補維修；④對破損嚴重混凝土板塊應進行翻挖換板。

（2）應力吸收層設計。水泥混凝土路面直接加鋪瀝青面層的關鍵是減少或延緩反射裂縫的產生，處理反射裂縫一般通過設置土工布、玻璃纖維格柵、改性瀝青油氈、切縫填筑瀝青、鋪裝瀝青碎石基層、鋪筑半剛性基層等方法。

（3）瀝青加鋪層厚度計算。水泥混凝土路面加鋪直接加鋪瀝青面層結構既要考慮水泥混凝土板的疲勞開裂，又要考慮瀝青面層的反射裂縫。因此在設計中，應對以下三個指標進行控制：板底彎拉應力、板縫彎沉差、接縫處剪應力。

（二）舊水泥混凝土路面碎石化處理

水泥混凝土路面碎石化是指利用破碎機將路面板塊進行原位破碎的一種技術，破碎后的混凝土塊可以作為穩(wěn)定的基層或底基層使用。其主要優(yōu)點是既解決板塊沉陷等難以處理的問題，又可以徹底避免反射裂縫的產生，性價比較高。缺點主要是施工工期相對較長，對交通有一定影響，板塊破碎時噪音大，對周邊干擾較大。

（1）水泥混凝土板塊碎石化尺寸要求：水泥混凝土路面的彈性模量隨著碎石后的混凝土塊尺寸的縮小而變小，反射裂縫出現(xiàn)的可能性也隨碎塊尺寸縮小而變小。因此，碎塊尺寸既要保證一定的強度，又要避免出現(xiàn)反射裂縫，已有研究表明，碎塊粒徑上表層宜小于75mm，中層小于225mm，底部小于375mm。

（2）碎石化技術使用范圍：當水泥混凝土路面斷板率＞15%，超過20%的路面需要修補時可采用碎石化改造技術。根據相關研究，當公路基層與面層之和小于15cm時，不能采用碎石化技術；當路基承載比CBR＜1.5%，不能采用碎石化技術。當基層與面層之和在15—33cm之間，路基承載比CBR在1.5%—7%之間時，不宜采用碎石化技術。

（3）碎石化設備：碎石化主要有多錘頭破碎設備和共振式設備，與破碎設備配合使用的還有Z型壓路機。

（4）加鋪瀝青面層結構組合：加鋪層結構組合的確定主要由兩個控制因素確定，即交通量和碎塊回彈模量，交通量分級標準可按《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D50-2017）表3.0.4中的規(guī)定，碎塊回彈模量大致劃為6個級別，相應的加鋪結構組合可按下表選取

表1 瀝青加鋪結構層組合選擇

四、結語

隨著我國經濟的快速發(fā)展，道路交通量及車輛軸載也隨之增長，水泥混凝土路面破損越來越多，加之城鎮(zhèn)化建設穩(wěn)步發(fā)展，對水泥混凝土路面的改造加鋪技術需求日益迫切，本文主要闡述了根據現(xiàn)狀水泥混凝土路面的破狀況選擇合適的改造加鋪方式，為水泥混凝土路面改造設計提供參考。