论文部分内容阅读
摘要:本文结合笔者多年工作经验，就以某条道路改造设计为实例，介绍了旧沥青路面改造设计中的一般设计步骤、旧沥青路面加铺层设计的一般原则及其病害处理方案，并通过对旧路不同路段弯沉实测数据的分析，提出了不同的路面补强结构设计方案，仅供参考。
关键词:旧路改造；沥青路面；结构设计
Abstract: the author discusses many years work experience, in a retrofit design of the road for an example, the paper presents the old asphalt road surface reconstruction design of the general design steps, the old asphalt road surface overlay design principles of disease and its treatment scheme, and through to the old road different sections deflection of experimental data analysis, this paper puts forward different road surface reinforcing structure design scheme, only supplies the reference.
Keywords: old road reconstruction; The asphalt pavement; Structure design
中圖分类号： U418.8 文献标识码：A 文章编号：
1、引言
近年来，随着国民经济的快速发展，交通量迅猛增长和汽车轴载日益重型化，沥青混凝土路面在使用年限内其使用性能和承载力不断下降，导致路面出现开裂、坑槽、沉陷等不同病害，影响了道路的正常使用功能。因此，对旧路进行改造恢复其正常使用功能将成为今后道路建设的重点。本文结合某沥青混凝土路面改造设计实例，对沥青路面改造设计进行了深入的探讨。
2、 工程概况及旧沥青路面状况分析
2．1 工程概况
某城市道路红线宽度为42米，道路分幅为三块板型式，机动车行道宽度为15米，现有道路为沥青混凝土路面，路线全长10.22 km，全线按Ⅱ级城市主干路设计。该路同时承担着该城市东西向过境交通的功能。随着近年来交通量迅猛增长和过境汽车轴载日益重型化，路面损害非常严重，出现了大量的龟裂、坑槽、沉陷、啃边等病害现象。严重影响了道路的通行能力和服务水平，因此对该道路路面进行改造设计已迫在眉睫。
2.2原路面状况调查及病害原因分析
经现场调查发现旧路路面均出现了不同程度损坏，路面平整度较差，横坡度达不到规范要求值，路面排水不畅。
根据调查结果分析路面病害形成原因主要有：
(1)原设计路面结构层厚度已满足不了目前交通量需求，换算后的累计轴载已超过当初设计累计轴载，是造成路面多种病害的主要原因。
(2)基层、路基的不均匀下沉是造成路面裂缝、沉陷的重要原因。路基压实度不均匀、基层强度不均匀，使得基层出现裂缝并出现疲劳破坏，基层破坏后将增大面层的拉应力，同时基层裂缝反射造成路面出现不同裂缝。
(3)路面水损冰冻破坏。由于路面平整度较差，横坡度不满足规范要求，路面排水不畅，雨后部分路段积水严重，特别是冬季降雪，冰冻造成路面冻融，形
成麻面；较长时间的积雪融化过程造成融化的雪水沿裂缝下渗至基层、路基中，并在重交通荷载反复作用下，路基强度明显下降，长时间作用即形成唧泥、翻浆现象。
(4)沥青用量不均匀及沥青面层压实度对路面损坏影响。有的路段沥青用量过大，易造成路面泛油、拥包和波浪病害产生；而有的路段沥青用量则偏低，造成沥青膜不能全部包裹集料，集料难以较好的粘结，融化的雪水下渗导致沥青与骨料剥落，造成集料松散、脱落，形成坑槽、集料松散等病害；同时由于压实度不足，在通车后形成二次压实，沿车轮位置也出现车辙等病害。
2.3原路面弯沉检测及结构强度评定
路面弯沉值反应了路基、路面抵抗变形的能力，为了较准确地反应路基、路面的整体强度，在对旧路路面弯沉测定之前，应将路基全线按以下原则分段:
(1)将全线按路基干湿类型和土质相同、弯沉值相近进行分段。
(2)各段的最小长度应与施工方法相适应，一般不小于500 m，机械化施工不小于1 km，每段的弯沉值测点不少于20点/车道。
(3)水文、土质复杂或需要特殊处理的路段，可视实际情况确定。
原有路面强度是以路面实测弯沉值的计算弯沉值作为评定指标。其计算公式为
LD=(Lo+ZaS)K1K2K3 (1)
式中 LD——为测段内实测弯沉值的计算弯沉值，0.Olmmm
Za——保证系数，与道路等级有关，补强城市快速路及主干路为1.5
K1——季节影响系数
K2——湿度影响系数
K3——温度影响系数
S——弯沉值的均方差，0.Olmm
（2）
式中Lo——测段内实测弯沉值的平均值
Li——测段内的实测弯沉值
n——测段内的测点个数
经补强后的路面必须保证在全年各个季节都具有良好的使用状况，因而弯沉值测定应在一年内的最不利季节进行，当无法在不利季节测定时，要将测定值进行相应的换算。
根据路基干湿类型，土质状况，路面结构厚度及旧路面状况将本项目全线划分为4段，根据划分路段对本项目旧路进行弯沉检测，对检测弯沉值进行统计加工，剔除差异较大特殊值，按照上述公式计算求得各路段计算弯沉值见表1所列。
表1原路面弯沉及最小补强厚度
3设计原则及旧沥青路面病害处理
3.1 路面设计原则
根据旧路病害调查结果和试验检测资料分析，路面结构强度状况较差，不能满足使用功能的要求，应采取补强措施以提高其承载能力。为此，本次设计在充分调查、分析、研究的基础上，综合考虑了交通量、业主建议和本项目原旧路现状，按照公路沥青路面设计规范要求，确定设计原则如下:
(1)对旧路采用加铺改造方案尽可能利用旧路，仅对路面结构完全已损毁的路段进行处理。
(2)对于路面状况损坏不严重路段，将旧路面病害修复后，直接进行加铺补强设计；对于龟裂、纵横向裂缝大面积存在旧路沥青面层，为消除该类裂缝对改
善后路面的影响，将原旧路沥青面层全部挖除；对原基层出现病害部分，根据面积大小采用水泥稳定碎石或C15混凝土进行修补后作为底基层使用，在此基础上加铺补强层或面层。
(3)终点1.2 km路段路面损坏严重，弯沉较大，不足以补强利用，因此路面结构按新建路面标准设计。
3. 2旧沥青路面病害处理
(1)裂缝维修。对于水稳层轻微裂缝，仅需进行灌缝处理即可；由于土基、基层强度不足或路基翻浆等引起的严重龟裂，应进行基层挖除补强处理，补强层一般采用水泥稳定碎石(面积小于5m2的可采用C15素混凝土补强)。
(2)拥包维修。对于轻微拥包进行铣刨处理，对于土基、基层强度不足或水稳性不好，使基层松软而导致的拥包，应进行基层挖除补强处理，补强层一般采用水泥稳定碎石。
(3)坑槽、表面松散维修。对于面层坑槽松散路段采用沥青碎石进行修补，对于基层病害原因而形成的坑槽，应对基层进行挖除补强维修，补强层一般采
用水泥稳定碎石。
4路面结构设计
当原有路面计算弯沉值Lo大于由标准轴载累计当量轴次计算而得的设计弯沉值LD，说明现有路面强度不足，需要通过修筑补强层来加强路面。
4. 1确定原有路面当量回弹模量
为了直接使用弹性层状体系理论，需将原有路面整体强度的代表值转化为当量回弹模量，即
(3)
式中Et——原有路面的当量回弹模量，MPa
——标准轴载单轮传压面半径，cm
Lo——原路面的计算弯沉值，0.O1mm
P——标准轴载车型轮胎接地压力，MPa
m1——用标准轴载的汽车在原路面上测得的弯沉值与用承载板在相同压强条件下所测得到的回弹变形值之比，即轮板对比值，应结合当地的对比试验结果论证确定，在没有对比试验资料的情况下，可取m1=1.1进行计算
m2——原路面当量回弹模量扩大系数
本项目经计算各路段原路面当量回弹模量见表1所列。
4. 2分段计算路面补强厚度
按照公路沥青路面设计规范中规定采用弹性层状体系理论计算補强层厚度并进行结构验算.根据计算,各路段最小补强厚度见表1所列。
本项目新建路面结构层为:上面层4cm细粒式沥青混凝土AC-13 (C)，下面层5cm中粒式沥青混凝土AC-20，基层35cm水泥稳定碎石，底基层20 cm级配碎石。
4结束语
通过对该道路改造设计实例分析，可以看出在旧沥青路面改造设计中应注意以下几点:
(1)为确保改造后的道路工程质量，应对旧路认真细致调查、检测并进行客观评估，根据旧路的状况确定利用旧路的改造方案和补强厚度。
(2)为评价旧沥青路面结构的整体强度，应在一年内最不利季节对旧路面进行弯沉检测，当无法在不利季节测定时，应将测定值换算为不利季节的测定值。
(3)在加铺前应对旧沥青路面进行各种病害的处理，同时注意对旧沥青面层进行拉毛处理，以便于加铺层与旧路面更好粘结。
(4)当原有路面计算弯沉值Lo大于由标准轴载累计当量轴次计算而得的设计弯沉值LD，说明现有路面强度不足，需要通过修筑补强层来加强路面。
参考文献
[1] JTG D50-2006，公路沥青路面设计规范[S]
[2] 交通部公路司.公路工程质量通病防治指南[M].北京：人民交通出版社，2002.
[3] 黄松．沥青路面早期病害成因与对策[J]．工程与建设，2008，22
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:旧路改造；沥青路面；结构设计
Abstract: the author discusses many years work experience, in a retrofit design of the road for an example, the paper presents the old asphalt road surface reconstruction design of the general design steps, the old asphalt road surface overlay design principles of disease and its treatment scheme, and through to the old road different sections deflection of experimental data analysis, this paper puts forward different road surface reinforcing structure design scheme, only supplies the reference.
Keywords: old road reconstruction; The asphalt pavement; Structure design
中圖分类号： U418.8 文献标识码：A 文章编号：
1、引言
近年来，随着国民经济的快速发展，交通量迅猛增长和汽车轴载日益重型化，沥青混凝土路面在使用年限内其使用性能和承载力不断下降，导致路面出现开裂、坑槽、沉陷等不同病害，影响了道路的正常使用功能。因此，对旧路进行改造恢复其正常使用功能将成为今后道路建设的重点。本文结合某沥青混凝土路面改造设计实例，对沥青路面改造设计进行了深入的探讨。
2、 工程概况及旧沥青路面状况分析
2．1 工程概况
某城市道路红线宽度为42米，道路分幅为三块板型式，机动车行道宽度为15米，现有道路为沥青混凝土路面，路线全长10.22 km，全线按Ⅱ级城市主干路设计。该路同时承担着该城市东西向过境交通的功能。随着近年来交通量迅猛增长和过境汽车轴载日益重型化，路面损害非常严重，出现了大量的龟裂、坑槽、沉陷、啃边等病害现象。严重影响了道路的通行能力和服务水平，因此对该道路路面进行改造设计已迫在眉睫。
2.2原路面状况调查及病害原因分析
经现场调查发现旧路路面均出现了不同程度损坏，路面平整度较差，横坡度达不到规范要求值，路面排水不畅。
根据调查结果分析路面病害形成原因主要有：
(1)原设计路面结构层厚度已满足不了目前交通量需求，换算后的累计轴载已超过当初设计累计轴载，是造成路面多种病害的主要原因。
(2)基层、路基的不均匀下沉是造成路面裂缝、沉陷的重要原因。路基压实度不均匀、基层强度不均匀，使得基层出现裂缝并出现疲劳破坏，基层破坏后将增大面层的拉应力，同时基层裂缝反射造成路面出现不同裂缝。
(3)路面水损冰冻破坏。由于路面平整度较差，横坡度不满足规范要求，路面排水不畅，雨后部分路段积水严重，特别是冬季降雪，冰冻造成路面冻融，形
成麻面；较长时间的积雪融化过程造成融化的雪水沿裂缝下渗至基层、路基中，并在重交通荷载反复作用下，路基强度明显下降，长时间作用即形成唧泥、翻浆现象。
(4)沥青用量不均匀及沥青面层压实度对路面损坏影响。有的路段沥青用量过大，易造成路面泛油、拥包和波浪病害产生；而有的路段沥青用量则偏低，造成沥青膜不能全部包裹集料，集料难以较好的粘结，融化的雪水下渗导致沥青与骨料剥落，造成集料松散、脱落，形成坑槽、集料松散等病害；同时由于压实度不足，在通车后形成二次压实，沿车轮位置也出现车辙等病害。
2.3原路面弯沉检测及结构强度评定
路面弯沉值反应了路基、路面抵抗变形的能力，为了较准确地反应路基、路面的整体强度，在对旧路路面弯沉测定之前，应将路基全线按以下原则分段:
(1)将全线按路基干湿类型和土质相同、弯沉值相近进行分段。
(2)各段的最小长度应与施工方法相适应，一般不小于500 m，机械化施工不小于1 km，每段的弯沉值测点不少于20点/车道。
(3)水文、土质复杂或需要特殊处理的路段，可视实际情况确定。
原有路面强度是以路面实测弯沉值的计算弯沉值作为评定指标。其计算公式为
LD=(Lo+ZaS)K1K2K3 (1)
式中 LD——为测段内实测弯沉值的计算弯沉值，0.Olmmm
Za——保证系数，与道路等级有关，补强城市快速路及主干路为1.5
K1——季节影响系数
K2——湿度影响系数
K3——温度影响系数
S——弯沉值的均方差，0.Olmm
（2）
式中Lo——测段内实测弯沉值的平均值
Li——测段内的实测弯沉值
n——测段内的测点个数
经补强后的路面必须保证在全年各个季节都具有良好的使用状况，因而弯沉值测定应在一年内的最不利季节进行，当无法在不利季节测定时，要将测定值进行相应的换算。
根据路基干湿类型，土质状况，路面结构厚度及旧路面状况将本项目全线划分为4段，根据划分路段对本项目旧路进行弯沉检测，对检测弯沉值进行统计加工，剔除差异较大特殊值，按照上述公式计算求得各路段计算弯沉值见表1所列。
表1原路面弯沉及最小补强厚度
3设计原则及旧沥青路面病害处理
3.1 路面设计原则
根据旧路病害调查结果和试验检测资料分析，路面结构强度状况较差，不能满足使用功能的要求，应采取补强措施以提高其承载能力。为此，本次设计在充分调查、分析、研究的基础上，综合考虑了交通量、业主建议和本项目原旧路现状，按照公路沥青路面设计规范要求，确定设计原则如下:
(1)对旧路采用加铺改造方案尽可能利用旧路，仅对路面结构完全已损毁的路段进行处理。
(2)对于路面状况损坏不严重路段，将旧路面病害修复后，直接进行加铺补强设计；对于龟裂、纵横向裂缝大面积存在旧路沥青面层，为消除该类裂缝对改
善后路面的影响，将原旧路沥青面层全部挖除；对原基层出现病害部分，根据面积大小采用水泥稳定碎石或C15混凝土进行修补后作为底基层使用，在此基础上加铺补强层或面层。
(3)终点1.2 km路段路面损坏严重，弯沉较大，不足以补强利用，因此路面结构按新建路面标准设计。
3. 2旧沥青路面病害处理
(1)裂缝维修。对于水稳层轻微裂缝，仅需进行灌缝处理即可；由于土基、基层强度不足或路基翻浆等引起的严重龟裂，应进行基层挖除补强处理，补强层一般采用水泥稳定碎石(面积小于5m2的可采用C15素混凝土补强)。
(2)拥包维修。对于轻微拥包进行铣刨处理，对于土基、基层强度不足或水稳性不好，使基层松软而导致的拥包，应进行基层挖除补强处理，补强层一般采用水泥稳定碎石。
(3)坑槽、表面松散维修。对于面层坑槽松散路段采用沥青碎石进行修补，对于基层病害原因而形成的坑槽，应对基层进行挖除补强维修，补强层一般采
用水泥稳定碎石。
4路面结构设计
当原有路面计算弯沉值Lo大于由标准轴载累计当量轴次计算而得的设计弯沉值LD，说明现有路面强度不足，需要通过修筑补强层来加强路面。
4. 1确定原有路面当量回弹模量
为了直接使用弹性层状体系理论，需将原有路面整体强度的代表值转化为当量回弹模量，即
(3)
式中Et——原有路面的当量回弹模量，MPa
——标准轴载单轮传压面半径，cm
Lo——原路面的计算弯沉值，0.O1mm
P——标准轴载车型轮胎接地压力，MPa
m1——用标准轴载的汽车在原路面上测得的弯沉值与用承载板在相同压强条件下所测得到的回弹变形值之比，即轮板对比值，应结合当地的对比试验结果论证确定，在没有对比试验资料的情况下，可取m1=1.1进行计算
m2——原路面当量回弹模量扩大系数
本项目经计算各路段原路面当量回弹模量见表1所列。
4. 2分段计算路面补强厚度
按照公路沥青路面设计规范中规定采用弹性层状体系理论计算補强层厚度并进行结构验算.根据计算,各路段最小补强厚度见表1所列。
本项目新建路面结构层为:上面层4cm细粒式沥青混凝土AC-13 (C)，下面层5cm中粒式沥青混凝土AC-20，基层35cm水泥稳定碎石，底基层20 cm级配碎石。
4结束语
通过对该道路改造设计实例分析，可以看出在旧沥青路面改造设计中应注意以下几点:
(1)为确保改造后的道路工程质量，应对旧路认真细致调查、检测并进行客观评估，根据旧路的状况确定利用旧路的改造方案和补强厚度。
(2)为评价旧沥青路面结构的整体强度，应在一年内最不利季节对旧路面进行弯沉检测，当无法在不利季节测定时，应将测定值换算为不利季节的测定值。
(3)在加铺前应对旧沥青路面进行各种病害的处理，同时注意对旧沥青面层进行拉毛处理，以便于加铺层与旧路面更好粘结。
(4)当原有路面计算弯沉值Lo大于由标准轴载累计当量轴次计算而得的设计弯沉值LD，说明现有路面强度不足，需要通过修筑补强层来加强路面。
参考文献
[1] JTG D50-2006，公路沥青路面设计规范[S]
[2] 交通部公路司.公路工程质量通病防治指南[M].北京：人民交通出版社，2002.
[3] 黄松．沥青路面早期病害成因与对策[J]．工程与建设，2008，22
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。