公路养护大中修工程设计探究

'公路养护大中修工程设计探究　　摘要：本文对公路养护大中修工程设计中的罩面设计、大修设计及路面补强设计等进行了分析研究，具有较强的操作性和价值性，供参考。关键词：罩面设计；大修设计；路面补强设计中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：一、罩面设计从使用功能方面划分，罩面一般可分为罩面、封层、抗滑层。罩面主要适用于消除破损、完全或部分恢复原有路面平整度、改善路面性能的修复工作；封层主要适用于提高原有路面的防水性能、平整度和抗滑性能的修复工作；抗滑层主要适用于提高路面抗滑性能的修复工作。1.1适用范围1.一般罩面层和抗滑层的适用范围(l)沥青路面养护过程中，应根据沥青路面养护质量评价指标等级确定是否罩面和罩面的种类。需要罩面的路段路面强度系数(SSI)必须符合中等等级以上范围，而路面状况指数(PCI)、行驶质量指数(RQI)、抗滑系数(SFC或BPN)三项指标等级在下列情况下时，应按下述要求分别采取措施进行处理。11 ①当路面状况指数(PCI)、行驶质量指数和路面抗滑系数指标等级均为次或差等级时，各级公路必须安排一般罩面层养护。②当路面状况指数(PCI)或行驶质量(RQI)评为中等范围时，高速公路、一级公路应安排一般罩面层养护。③当路面状况指数(PCI)或行驶质量(RQI)评为次差等级时，二级及二级以下公路应安排一般罩面层养护。④当路面抗滑系数(SFC或BPN)评为次差等级时，高速公路、一级公路应加铺抗滑磨耗层；二级及二级以下公路宜对陡坡、急弯、交叉路口等事故多发地段进行抗滑层处理。(2)沥青路面使用年限已达到设计年限一半以上时，可安排罩面层进行预防性养护以延长使用寿命。2.封层的适用范围封层是一种较薄的罩面处理层(厚度0.5-1.5cm)，且主要用于减少路面水下渗、网裂，从而到达改善抗滑、弥补磨耗、提高路面防御病害的能力。当二级或二级以下公路的路面状况为下列情况时，按下述要求分别进行封层处理：①当路面状况指数处于较低的中等等级值范围，行驶质量指数为中级时，可采用封层处理。②当路面状况指数在中等较好值范围，但其中透水、裂缝、麻面、松散较严重。表面抗滑系数在次、差等级，可作封层处理。11 ③采用乳化沥青或改性乳化沥青稀浆封层时，仅适用于原路面强度、路面状况指数、行驶质量指数均在中等等级以上范围，而对路面采取预防性、保护性养护时。一般情况下，二级或二级以上公路可在使用二年以后，达到设计年限一半期限时可用稀浆封层养护；三级及三级以下公路可在使用达到设计年限一半后，用稀浆封层养护。1.2.材料选择①罩面材料罩面所用结合料宜使用性能较好的粘稠道路石油沥青、乳化石油沥青、改性乳化沥青或改性沥青。一级公路宜采用中粒式、细粒式密级配沥青混凝土或SMA结构；二级及其以下公路科采用热拌沥青碎石混合料结构，三级及其以下公路可采用沥青表面处治层结构。②封层材料封层所选用的结合料宜采用乳化石油沥青、改性乳化石油沥青。一级公路科可采用沥青稀浆封层或者微表处，但宜用粗粒式改性乳化沥青混合料，其他等级可采用乳化沥青混合料。③抗滑层材料抗滑层所选用的材料应为适合铺筑抗滑表层的材料和沥青混合料。1.3厚度设计11 ①罩面厚度设计(1)当路面状况指数、行驶质量指数在中、良等级，路面仅有轻度网裂时，可采用较薄的罩面层厚(1-3cm)。(2)当路面破损、平整度、抗滑三项指标都在中等以下，又要求恢复到优、良等级时，应采用较厚的罩面层厚(3-5cm)。(3)一级公路罩面宜采用4-5cm的厚度；其他公路可采用较薄的罩面层厚度(1-4cm)。(4)各级公路的罩面层厚度不得小于最小施工层厚度。②封层厚度设计(l)对于交通量较大重型车辆较多的路段可采用厚为Icm的封层；(2)在中等交通量路段宜采用0.7cm厚度的封层；(3)在交通量小重型车辆少的路段可采用厚度为0.3cm的封层。③抗滑层厚度设计(l)一级公路路面抗滑层宜采用不小于4cm的厚度。(2)二级公路宜用中粒、细粒式沥青混凝土结构，也可采用热拌沥青碎石或者沥青表面处治结构，厚度要大于最小施工层厚度。(3)三、四级公路采用乳化沥青封层结构，厚度为0.5-1cm。1.4罩面类型目前常用的封层、稀浆封层、微表处、同步碎石封层、雾封层、开普封层、超薄磨耗层均属于罩面类。罩面除了能改善路面功能外，也能有效延缓路面病害的发展速率，也被广泛用来作为预防性养护手段。11 二、大修设计当公路路面破损严重采用罩面养护方法不能使路面恢复良好使用状态或路面承载力严重不足时，则应进行大修，大修需重新铺设面层或者重做垫层和基层。根据病害位置，可采用铣刨面层、铣刨基层或底基层，铣刨土基等。2.1更换面层对于弯沉较小，路面病害主要集中在面层，并且基层完整、路面整体强度满足要求的路段，需更换面层。首先根据弯沉资料对弯沉值明显大于设计弯沉的地段，钻孔取样分析结构不稳定层的深度，①如面积小，可采用小型机械或人工翻挖。(满足翻修厚度，但不损坏下面层或基层)。②对面积较大，宜采用铣刨机进行铣刨。填料按原设计方案。2.2更换基层或底基层当基层出现下列情况时，需要对其进行翻修。(1)如果基层出现连续的疲劳裂缝(网裂、龟裂)，并有多处卿浆时，先铣刨上基层，根据基层病害严重程度再确定是否要铣刨下基层。(2)对于未结成板块、松散的基层或块状裂缝成片、纵横向裂缝密集的基层都需要翻修。(3)如上下基层间形成缝隙，重车行驶在裂缝处有卿水现象，且锤击检查后发出空声，则需要翻修上基层。11 根据弯沉资料和钻孔取样分析，如果发现病害已影响到基层，则必须对基层进行处理。以弯沉值较大测点的前一个好的测点作为开挖起点，分别沿纵横方向切缝后实施开挖。视下基层的情况确定开挖深度，若下基层不成形或松散，要继续深挖到硬底，并清边、清底。沥青路面大修工程中，对基层的具体处治措施总结为以下几点：(l)路面出现较严重的波浪及拥包。此种病害只需使用冷铣刨机将波浪或拥包除掉即可。(2)道路表面磨耗层出现大面积的裂缝、松散，但路面基层结构与横坡良好。这种情况下，只需用铣刨机除掉损坏的面层，保持规定的横坡，然后重新铺设磨耗层。(3)路面出现磨光、泛油现象。此类病害会使路面变得光滑而缺少摩擦力，解决的方法是首先铣刨面层，然后重新铺设沥青混凝土。(4)道路表面出现严重车辙时，易造成通车或排水不畅，解决的方法是用冷铣刨方式除掉病害面层，然后重铺面层，使路面恢复原有的几何形状并恢复排水功能。大修过程中可选取重点路段，钻芯取样或挖除部分路面，通过目测和实验相结合的手段评价路面材料。(l)若结构层有明显破坏，则需要更换结构层；(2)若结构层没有明显破坏，则室内测试材料的模量和强度，通过比较材料的模量与其典型值来确定是否更换。11 2.3处治路基沥青路面需要大修时，最为常见的一种病害是路基中含水量过大，造成路基沉陷和回弹模量过低。在目前的沥青路面设计方法中，土基的回弹模量是路基唯一的一个指标。土基是影响沥青路面结构承载能力、结构层厚度和使用性能的重要因素。一般将路基按回弹模量大小划分为三个等级。　　土基的强弱直接影响路表弯沉值的大小和沥青路面使用寿命的长短。大修工程中，可以用以下三种方法测试其回弹模量：(1)在路面顶面用静态方法测试弯沉，路面各层材料的回弹模量按通常的范围进行取值，反算土基回弹模量；(2)用FWD测试路表的动弯沉，反算土基回弹模量；(3)将路面铣刨后，用承载板法测试土基回弹模量。此外，还要测试路基土的含水量。若路基土含水量过大，应分析原因，采取新的排水或隔水措施。当沥青路面的病害与路基沉陷无关时，不需要处治路基。若出现大量与路基沉陷有关的病害，则需要对路基进行处理。路基回弹模量不满足要求时，采取以下措施：(1)浅层处治。主要有铺设垫层法，包括砂垫层、碎石垫层、二灰土垫层、水泥土垫层等，还可辅以土工布和土工格栅；置换法，将一定范围内的湿土进行清除，然后进行换填，换填材料同垫层；用固化剂进行处理；强夯加密法等。11 (2)用土工合成材料进行加筋。可以铺在路基表面，也可以将路基部分深度挖出进行加筋。(3)灌浆和高压喷射注浆。(4)打砂桩、生石灰桩、碎石桩或深层搅拌桩。2.4大修结构推荐由于原路面已达到设计年限而损坏，一般采用和原路面相同的结构；因为设计和施工缺陷造成的原路面损坏，应重新设计路面结构。面层一般都采取密级配沥青混合料。1抗开裂的沥青路面大修结构推荐：沥青面层+应力吸收层+基层沥青面层+土工布/土工格珊/钢筋网/SAMI+基层2抗水损害的沥青路面大修结构推荐：(l)路基良好时：沥青面层+水泥稳定开级配碎石基层+基层沥青面层+土工布/土工格珊/钢筋网/SAM卜水泥稳定开级配碎石基层+基层(2)当路基湿度过大时：沥青面层+水泥稳定开级配碎石基层+无机结合料稳定土底基层+级配碎石/砂砾/未分碎石沥青面层+土工布/土工格珊/钢筋网/SAMI+水泥稳定开级配碎石基层+无机结合料定土底基层+级配碎石/砂砾/未筛分碎石11 3抗车辙的沥青路面大修结构推荐：上面层(密级配沥青混合料)+中下面层(采用sBs、PE、抗车辙剂)+基层三、路面补强设计当沥青路面的表面性能和承载能力下降或者路面的结构状况和表面功能不满足使要求时，可采取路面补强措施。3.1补强条件在现有的公路等级不变的情况下，沥青路面因损坏严重、强度系数(551)不符合要求，进行路面补强。3.2补强层材料的类型及适用范围(1)沥青面层类型包括：沥青混凝土、热拌沥青碎石、乳化沥青碎石混合料、沥青贯入式以及沥青表面处治等。(2)沥青路面基层补强材料包括无机结合料稳定材料(水泥稳定类、二灰稳定类、工业废渣稳定类)和无结合料粒料类(级配碎石、级配砾石、填隙碎石)。(3)适用范围：①沥青混凝土适用于各级公路的沥青面层；②热拌沥青碎石适用于二级及二级以下公路的路面面层或高速、一级公路补强的下面层；③乳化沥青碎石混合料适用于三级及三级以下公路补强的沥青面层；11 ④沥青贯入式路面适用于二级次高级路面及三级以下的公路路面结构补强；⑤沥青表面处治适用于三级及三级以下公路的路面结构补强；⑥水泥稳定集料适用于各级公路的多层补强结构的基层与底层，但水泥稳定细粒土不能用作沥青混凝土路面的基层补强，只能用作底基层；⑦石灰稳定集料适用于二级及二级以下公路的多层补强结构的基层和底基层，但石灰稳定细粒土不能用作沥青混凝土路面的基层补强；⑧工业废渣稳定土包括石灰粉煤灰稳定类、水泥粉煤灰稳定类和石灰煤渣类，工业废渣稳定土适用于各级公路多层补强结构的基层与底基层，但二灰稳定细粒土不用用作沥青混凝土路面的基层补强，只能用作底基层；⑨级配碎石、级配砾石，适用于高速公路、一级公路的底基层和二级及二级以下公路的基层。3.3补强层结构形式选择(l)一、二级公路选择：半刚性基层+沥青混合料面层。(2)三级公路选择：在不提高公路等级的情况下，可采用单层或多层补强结构；对于提高等级：宜采用半刚性基层+沥青混合料面层。(3)四级公路选择：补强一般采用单层或多层的补强形式。11 3.4补强层材料设计参数按新建路面材料设计参数的选择方法进行，原有路面的整体强度以当量回弹模量表示。补强设计步骤、路面的分段和各路段的计算弯沉值的计算、原有路面当量回弹模量及补强厚度的计算应参照《公路沥青路面设计规范》JTGD50的有关规定进行。参考文献：[1]中华人民共和国行业标准，公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)[S].北京:人民交通出版社.2006[2]交通部公路科学研究院.微表处和稀浆封层技术指南[M]].北京:人民交通出版社.2006.[3]中华人民共和国行业标准，公路沥青路面施工技术规范(JTG-F40)[S]].北京:人民交通出版社.200411'