国道324线云浮市区过境公路罗沙高填土路段路面的改造

国道324线云浮市区过境公路罗沙高填土路段路面的改造 文章编号:1671-8496(2004)01-0024-04 国道 324 线云浮市区过境公路罗沙高填土路段路面的改 造 黎明晖 (云浮市公路局，广东云浮 527300) 摘要:国道 324 线云浮市区过境公路罗沙高填土路段的过渡路面的改造，根据旧路面的实际技术条件，通过计 算分析，恢复或满足原设计路面的使用要求，既保证工程经济又符合工程技术要求。 关键字:过渡路面 基层 弯沉 补强 中图分类号:U416 文献标识码:A Pavement Rebuildment of the High-filled Soil Section In Luosha of National Line 324 LI Ming-hui (Basic Construction Section of Yunfu highway bureau, Yunfu 527300,China) Abstract: The rebuildment of the high-filled soil section in Luosha of National Line324, based on the practical technology condition of the old pavement, by calculation and analysis, resumes or satisfies the original design requirements, and thus assure to be economical and in the mean time to accord with technological requirements. Keywords: transition pavement;basement;bending;strengthening 1 概述 在山区的地方公路建设中，对于路基高填土路段或软基路段，为减少路基早期的沉降变形对水泥混 凝土刚性路面的影响，一般对这些路段的路面在施工期间采取过渡路面的办法处理，既保证通车，也可 通过行车荷载加速路基稳定。过渡路面通常采用柔性路面，待路基变形稳定后，再对柔性路面进行改造， 恢复原设计的水泥混凝土路面。 在以往的路面改造过程中，建设单位往往忽视对路面改造的技术要求，对旧路面不作任何技术分析 或只是比较片面地推断，简单地在原柔性路面上加铺混凝土路面，或挖除旧路面直接调平后加铺混凝土 面层。这种做法由于脱离路面的工程实际，盲目施工，就不可避免地带来路面的质量隐患或工程上的浪 费，达不到设计文件对路面的技术和使用要求。 一般的路基的沉降稳定问题，容易通过运营时限去粗略估计。建设单位也往往从成本上考虑，根据 柔性路面的实际使用寿命情况去决定进一步改造的时间，通常也要 2 年以上，在这段时间内，路基的剩 余沉降量也就所剩无几了，所以沉降稳定问题容易得到保证。路面改造的问题主要来自于旧路面本身的 使用状况，这些技术状况影响着改造时的路面设计指标。根据旧路面的实际技术条件，通过分析，对照 原设计文件，恢复或满足原路面的设计要求，这才能保证路面改造的科学合理，符合工程的实际。 2 项目概况 国道 324 线云浮市区过境公路罗沙高填土路段位于第一段内，路段全长 400 米，路基宽 40 米， 路基平均填土平均高度为 9 米，最大填土高 13.5 米。路面宽为 3*3.75*2 米，双向六车道，原设计为水泥 混凝土路面，施工期间采用沥青路面作为路基沉降的过渡，面层为 9 厘米沥青上拌下灌式，基层(水泥 收稿日期:2004-01-24 作者简介:黎明晖(1972.11-)，男，工程师 第 1 期 NO.1 广 东 交 通 职 业 技 术 学 院 学 报 2004 年 3 月March.2004 journal of guang dong communication polytechnic 稳定碎石沙)及以下结构层包括标高、厚度等均按原设计文件水泥混凝土路面的有关数据施工。该路段从 完成路基至今已超过 3 年，其中通车已超过 2 年。通过路基沉降观测分析和沥青路面的实际使用的损坏 情况，建设单位认为适宜改造。 3 改造路面设计 改造后路面面层为水泥混凝土路面，原设计文件对此已有相应的设计资料可参考。目前改造路面的 设计任务是，根据原路面的实际技术状况，分析旧路面结构相应于原设计的强度符合情况，提出补强方 法和施工要求，同时提出造价控制目标。由于这些工作的技术针对性比较强，因此改造设计工作必须建 立在全面、可靠的现场测量数据和调查资料的基础上。 3.1 现场测量和调查 为真实掌握沥青路面经过一段时间使用后的实际技术状况，路面改造设计之前对旧路面进行了一些 必需的测量和调查。测量和调查一方面参考传统的柔性路面改建的工作方法，更主要是根据工程的实际 需要确定测量和调查内容。 3.1.1 中桩标高测量 主要弄清楚路基的纵向总体沉降情况，为可能的补强或调平层厚度提供依据，测量桩号加密至 10 米，并对路段两端己完成的水泥混凝土路面各超测 80-100 米，以便于改造路段实际路面标高的衔接。 3.1.2 横断面测量 主要弄清楚路基路面横向沉降及其分布，掌握可能的补强或调平层厚度在路面横向的差异情况，为 不同车道的补强或调平提供数据参考。测量采用标高法，测点加密至每车道左、中、右 3 点，成果为横 向每一测点相对于中桩点的高差，以路面横披为基准。 3.1.3 路面弯沉测量 主要掌握沥青路面的强度及其分布情况，为判断旧路路面结构状况和强度是否符合原设计的重要依 据。采用 BZ,100 车进行测量，纵向桩号加密至 10 米，横向为每个车道。各向主车道(靠路中第 一、二车道)由于承担绝大部分交通，测点选择实际车辆轮迹经常作用位置或车撤位置，辅车道(第三车道)为车道中间位置。 3.1.4 路面状况调查 一是沥青面层厚度调查，分别对主车道和辅车道进行试坑开挖试验，掌握沥青面层的实际使用厚度 和结构情况。二是沥青面层的病害和破坏情况调查，详细记录路面的各种损坏范围、类型和程度，并画 出病害平面分布图，结合弯沉强度情况，为路面的补强提供实际参考。 3.1.5 资料的整理 由于路面的实际强度、沉降等在纵、横向和不同车道之间的差别较大，分布没有太多的规律，为方 便进一步的判断比较，上述测量和调查资料经过计算整理后，采用平面图表法，把路面的病害分布、弯 沉、中桩标高、横断面高差等数据和图形汇总综合在一张平面图上，从平面上直观知道哪些地方的哪种 技术指标和情况怎么样，便于数据的统筹分析。 3.2 确定整体设计 改造设计工作的重点实际上是如何保证水泥混凝土路面的基层强度满足原设计文件的要求，这实际 上也是普通混凝土路面设计的关键和重点之一。至于采用原有柔性路面作基层还是柔性路面底下原有水 泥稳定层为基层，这首先由沥青路面的实际标高决定，如果沥青路面实际标高与设计标高差大于或等于 水泥混凝土面层厚度，则考虑原沥青路面作基层，否则考虑沥青路面下基层为水泥混凝土的基层，这样 可充分利用原有路面结构，避免浪费。 从实际标高的对比情况看，本路段的路基路面沉降幅度较小，平均为 14 厘米，小于水泥混凝土面层 厚度 25 厘米。因此，根据路面的设计标高，需要采用原有稳定层作为水泥混凝土路面的基层，原有沥青 路面需挖除。 无论采用哪种路面结构为水泥混凝土路面的基层，对于基层的要求处理是一致的，即在确 定基层的 第 1 期 NO.1 广 东 交 通 职 业 技 术 学 院 学 报 2004 年 3 月March.2004 journal of guang dong communication polytechnic 基础上，进一步判断基层的强度是否满足要求，如果基层强度不足，同样需要采取补强措施。 3.3 计算补强层厚度 3.3.1 判断基层强度 由于实际测量的弯沉值为沥青面层顶面的强度值，不是沥青面层底下的基层直接强度数据，所以要 判断基层强度是否符合要求，首先要对有关数据进行推算。方法有二:一是把沥青面层顶面的强度换算 成基层顶面的强度值，如果小于原设计对基层规定的强度，则需要对该基层补强;二是根据原设计要求的基层顶面强度换算成沥青路面顶面的强度，再与实测强度进行比较，如果小于实测弯沉强度值，也同 样需要进一步的补强。 以上方法中，方法二的计算更加明确直接，柔性路面弹性双层体系计算方法，已知参数很容易求得有关的数值。其中主要问题是如何确定沥青面层的实际厚度和抗压回弹模量。 由于沥青路面经过一段时 间的使用，无论厚度和强度都与原设计参数有一定的出入，在没有其他试 验手段的情况下，直接套用原数据和建议值，将与实际情况有较大出入，不利于控制设计质量，因此，根据现场对沥青路面厚度和损坏或完整的调查情况，结合计算结果与有关参数的变化规律，沥青面 层采用的计算厚度为 7 厘米，弹性模量为 300Mpa。该模量值较规范建议值低些，其代表的路面状况不包 括路面已完全破坏的情况。 3.3.2 确定补强范围 3.3.2.1 补强数值范围 无论从弯沉的测量结果还是从沥青路面的表面破坏特征和程度都可以发现，原有路面强度分布极其 不均匀，有些沥青路面表面还非常完好，车撤不明显，弯沉值较小，有些却网裂严重，车撤、推移明显， 甚至于面层和基层同时被破坏，弯沉值较大。考虑到路面改造受到路面标高和工程造价等条件的制约， 原基层的补强只能在一定的范围内进行，超过一定强度范围的，补强已经失意义，需要对原基层进行挖 除处理，重新施工基层。 补强范围的高限弯沉值按上述判断基层强度的方法进行计算，即根据原设计文件规定的基层顶面的 当量回弹(Eo)，根据熟知的柔性路面的弹性双层体系弯沉计算公式进行推算。 低限临界弯沉值的确定既要考虑补强厚度的可能性，不至于补强厚度偏大，也要适当照顾施工的方 便和经济，避免大面积清除原基层。经综合考虑和作初步的试算，确定基层的最小顶面当量回弹模量为 Eo,70Mpa，介于轻,中交通等级的规范值之间。确定基层顶面的最小当量回弹模量后，根据以上同样 的计算方法进行计算。 经过以上计算，补强范围的弯沉值区间为 90,150(1/lOOmm)，也就是说，沥青路面实际弯沉小 于 90(1/lOOmm)的，原基层强度满足需要;大于 150(1/lOOmm)的，需要对原基层进行挖除处理， 重做基层;在 90,150(1/lOOmm)之间的，按要求进行基层的强度补强计算。 3.3.2.2 补强路面范围 除了确定补强的强度数值范围外，还需要对实际路面范围进行补强的划定，以进一步使补强的计算 准确和切合实际，同时保持施工的连贯性。由于不同车道、不同地段的路面实测强度相差较远，特别是 各向主车道(靠路中第一、二车道)和辅车道(第三车道)之间由于交通量的巨大差异，路面结构的完 好情况也大相径庭，实测弯沉数值也泾渭分明，因此两者不能放在同一情况下考虑。由于第三车道基层 强度基本满足要求，为此各向第三车道不参与补强计算，这样可减少弯沉值统计进行代表值计算时的离 散程度，使第一、二车道的补强计算更加符合实际情况。 3.3.3 计算补强层厚度 3.3.3.1 确定补强层材料 根据弯沉代表值大小、补强材料自身的强度水平、施工质量控制等要求，在水泥混凝土路面设计规 范的建议值中采用水泥稳定碎石沙，与原基层材料一致。 3.3.3.2 计算方法 根据现行规范和有关文献，在基层上进行补强的计算方法有几种，一是按柔性路面弹性双层体系即 第 1 期 NO.1 广 东 交 通 职 业 技 术 学 院 学 报 2004 年 3 月March.2004 journal of guang dong communication polytechnic 常规弯沉的计算方法;二是柔性路面设计规范上的(单层)补强计算方法;三是水泥混凝土路面设计规范建议的查图法。各种计算方法均能满足生产要求，方法一偏重于理论解答，计算结果稍微保守，方法 二受其中的补强层材料参数 â 影响较大，补强效果明显，方法三计算快捷方便，计算结果适中。经综合 比较，决定采用方法三进行补强厚度的计算。 计算时根据选定的补强层材料及其有关参数(E1)，以及原基层顶面经过沥青路面弯沉计算而来的 当量回弹模量(Eo)，先假定一补强厚度，通过查图试算补强后的基层顶面当量回弹模量(Et)，如果 Et 值满足原设计文件所要求的基层顶面当量回弹模量值，则该假定的厚度便为最后确定的基层补强厚度， 同时要大于规范所规定的最小补强厚度，否则取规定的最小厚度。经计算，该路段的基层补强厚度为 12 厘米(水泥稳定土规定的最小补强厚度为 10 厘米)。 4 施工控制 由于上述所有计算都是在施工之前完成，有些指标或结果不是经过直接的得到的，而是经过公 式推导而来，例如，最关键的原沥青路面底下的原基层顶面的当量回弹模量，是由沥青路面的实测弯沉 计算所得，由于在计算过程中存在的一些假设影响了结果的客观正确，因此，以上路面的设计还需在施 工过程中进行纠正和控制。 施工期间的控制主要是对原基层顶面进行的弯沉强度复测。这在全部清除沥青面层后进行。复测主 要是抽查一些有代表性的、设计时有疑问的点。经复测对照原计算结果，有需要时对补强方案进行适当 地调整。该路段施工期间对原基层的弯沉复测表明，原来的设计计算基本是符合实际的，调整的地方不 多。另外施工控制也对不同行车方向的主车道进行了强度的差异分析，局部调整了不同方向的主车道补 强数据，使补强更加符合实际。 5 结语 高填土路段的水泥混凝土路面改造，应实事求是地对原路面的使用情况进行适当的计算和评估，使 路面的改造有据可依，同时使改造后的路面能正常发挥其使用功能，不至于因改造而降低了路面的服务 水平。另外，相对于一般改建项目的路面补强设计，局部路段的路面改造还有其自身的特点，如路段里 程短、受前后已建路段路面标高的严格限制、补强具有很强的局部针对性等，所以，在制定补强方案时， 应具体问题具体分析，不能一概而论，既要解决问题，还要经济实用。 参考文献: [1] 刘伯莹，姚祖康. 公路水泥混凝土路面设计规范修订综述. 公路，2002(8) [2] 刘伯莹，姚祖康. 水泥混凝土路面的结构设计. 公路，2002(8) [3] 公路路基路面现场测试规程(JTJ 059,95) [4] 公路养护技术规范(JTJ 073,96) file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt df机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldf file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56