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摘要:为满足城市交通发展需求,近年各地进行了大量道路大修工作,以营造出快速、舒适、美观的城市道路系统。本文以工程为实例,结合多年道路大修经验,阐述大修设计过程中的要点,并由此引发思考,对沥青路面大修的若干问题进行讨论。
关键词:沥青路面大修、破损成因、弯沉、车辙、补强设计
1引言
随着城市建设发展及道路建设步伐的推进,汽车物流集中化发展,重载车辆比例增加,道路高轮载比例增加;同时随着汽车交通量的逐年增加,道路所承受的轴载亦越来越大;随着道路使用时间的延续,结构材料的疲劳老化。以上三个方面均使得道路破损日益严重,导致路面的承载力和使用性能不断下降。道路的破损对城市交通的行驶安全性、舒适度以及城市美观都造成了不良的影响。
本文通过漕宝路道路大修工程的设计过程,对沥青道路大修设计中的若干问题进行探讨。
2工程方案
在大修设计中,经过前期调查和资料收集后,主要分析计算内容有:路况指数评价、交通量、设计弯沉值、路段弯沉评定及分析、路面结构强度评价、平整度评定等。
2.1概况
本次大修设计漕宝路(虹梅路~沪闵路)为上海市徐汇区内中环线间重要地面道路,为城市主干路,路段长约3.26km,单幅路断面形式,车行道宽22m,老路为沥青混凝土路面结构。
现状大部分车行道沥青面层已明显老化,存在严重网裂、局部沉陷等损坏;道路平整度差,严重影响了行车的安全性及舒适性,且行车噪声较大;部分人行道陈旧且破损严重;难以满足市政交通设施要求。
2.2路况调查及破损成因分析
2.2.1路况指数PCI
通过道路破损调查。对漕宝路的路况指标进行计算,路面状况指数(PCI)为66.44。PCI指标属及格,其中车辙、网裂、沉陷等损坏对PCI下降的影响明显。
2.2.2路段弯沉评定
1)弯沉数据分析
本次弯沉检测采用采用贝克曼梁弯沉仪,检测点布置在面中心线南北两侧机动车道上,测点间距20m。在获得检测的路段弯沉数据后,将各组数据进行纵横向对比,排除特异点。本次检测路段的实测弯沉平均值为0.188mm,代表弯沉平均值为0.315mm。部分检测数据如下:
2)数据成果分析
从弯沉数据看,路南弯沉值比路北弯沉值大,且存在较大的波动。南北两侧的路边车道弯沉平均值均大于路中车道,经分析这与本工程道路上大车数量比例较高,且南北侧车流存在较为明显的不均匀分布有一定的关系。
2.2.3破损成因分析
据以上调查,分析漕宝路损坏成因主要有:
1)运营时间长,道路结构进入使用期末,在长期荷载作用下,道路结构强度出现不足现象。
2)交通量增长快,重载交通多,加速了该路机动车道的路面结构破坏。大型车交通量占比17.19%,其标准轴载占比98.53%。
3)受老路道路材料性能限制,抗疲劳性能较差,出现路面车辙、剥落、开裂等损坏。
4)部分路段路面排水不健全,水损严重,加速路面损坏,甚至影响基层。交通量和设计弯沉计算
2.2.4设计弯沉计算
根据推算标准轴载P的当量轴次(次/d),大修竣工15年后日平均当量轴次为:1595次,设计年限内一条车道上累计当量轴次为5.45E+7次。
由计算得漕宝路路面设计弯沉值为0.272mm(Ⅰ型车)。
2.3补强设计
路面的补强设计应从路面的各种评价指标出发,综合考虑,确定采用拉毛加罩、铣刨加罩、基层补强等处理方案。通过以上分析,漕宝路在路段上的道路强度不足及路面严重损坏区域,进行翻挖重建处理。具体翻挖新建结构如下:
3问题探讨
3.1新老路面面层结合
在道路大修工程中,常面临新老路结合的问题。结合部路面结构层强度、厚度、材料不一,容易出现不均匀沉降,产生裂缝、啃边等破损,严重影响大修质量,务必引起重视。
在大修工程范围的边界面临新老路面层结合的问题:①均为沥青面层结合,老路面层接触面应逐层切割齐整(若翻挖基层,则应留出30~50cm的搭接宽度),而后摊铺新路结构。②沥青路面与水泥混凝土路面结合,基层建议进行阶梯式搭接处理,并在结合处设置条石作为分界面,而后摊铺沥青混凝土。另施工时应将结合部作为重点碾压部位,保证无死角、无漏压,可适当提高该处的压实度以均衡老路基层的工后沉降,减少出现沉降差异裂缝。
在漕宝路大修工程中,对于翻挖重建处理区域,在新老路基交接处,在挖除老路结构时留出20cm高30cm宽的搭接区域,以减少新老路结构差异沉降值。
3.2中间层的重要性
在中间层的设置上通常是在补强层与原路面沥青层间应撒布粘层油,在原路面基层间应撒布透层油,亦可依据工程需要采用铺设土工布、玻纤格栅、应力吸收层、下封层等中间层。在施工中应特别注意避免中间层污染,务必严格把控质量关。
在漕宝路大修中,考虑到玻纤格栅具有能有效减少大修后路面的反射裂缝,且施工便捷性,因此在翻挖改建的结合处采用在下面层与基层间骑缝铺设玻纤格栅的措施,以防治新老结合部及不均匀沉降而造成裂缝,工后实际效果显著,大修效果优良。
3.3交叉口车辙处理
城市道路交叉口车辆制(启)动频繁,往往车辙、拥抱病害较为严重。在大修设计中应着重对此进行处理。为了减缓交叉口车辙,可在沥青面层添加添加剂的办法,如采用SBS改性沥青提高沥青动混合料稳定度,或在上面层的沥青码蹄脂碎石混合料加入木纤维、聚酯纤维,或在沥青中添加抗车辙剂等。
在漕宝路大修设中,考虑到大型车标准轴载占比高达98.53%,道路交叉口范围车辙病害严重,因此本次设计在交叉口进口道停车线位置开始向后80m范围内机动车道中面层沥青砼采用掺0.3%的抗车辙剂。同时全线道路上面层的沥青玛蹄脂SMA-13添加0.3%聚酯纤维,以提高大修后道路使用寿命。
3.4“路框差”
城市道路车行道上检查井周边出现差异沉降,导致“路框差”病害也是城市道路大修不可避免的问题。在漕宝路大修设中将检查井改建为2.0m×2.5m防沉降窨井(预制成型件),防沉降窨井盖座安装时与周围基层的操作间距10cm左右,安装完毕后用沥青碎石填充空隙,盖座四周铺设1m宽自粘式玻纤格栅。该处理措施通过扩大检查井周边刚性基层面积,在刚大修完的初期起到了较为良好的效果。
4结语
道路大修是一项细致而繁复的工作,要求能在设计中灵活应对,对道路病害进行分门别类分析、归纳,进行针对性的处理。道路大修既要改善现状道路服务水平,满足现状交通需要,又要考虑长远发展,务求使道路大修后实现“脱胎换骨”,而非浮于表面的养护维修。
参考文献:
[1]姚祖康.公路设计手册—路面,1999
[2]城市道路工程设计规范,CJJ37-2012
[3]城镇道路养护技术规范,CJJ36-2006