水泥路面改造处治方案设计

贾鹏云

（山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012）

1 项目概况

大同绕城高速公路是（G55二广高速）二连浩特至河口国道主干线山西境内的组成部分，同时也是山西省高速公路网“十二横十二环”的第一环，大同绕城高速公路起点（K0+000）接得大高速公路大同北（古店）互通，终点（K32+861）位于大同市肥村东北，接大运高速大同南互通，路线全长32.861 km。

大同绕城高速公路通车运营后，随着交通量的快速增长，路面病害有逐年增大的趋势，尽管每年都做了日常的养护维修工作，但随着交通量和轴载逐年增大，路面不断出现破碎板、沉陷、纵横缝、露骨、唧泥、错台等病害，个别地段病害十分严重，影响到行车安全，降低了高速公路的服务能力，为了保证高速公路的安全运营，恢复服务水平，对路面病害进行处治。

2 路面检测

2.1 路面状况指数PCI计算方法[1]

式中：DR为路面破损率，%；Ai为第i类路面损坏的面积，m2；A 为调查路段的路面总面积，m2；wi为第 i类路面损坏的权重；i为考虑破损程度（轻、中、重）的第i项路面损坏类型；i0为包含破损程度（轻、中、重）的损坏类型总数。

2.2 路面行驶质量指数RQI计算方法[1]

式中：IRI为国际平整度指数；a0为标定系数，采用0.026；a1为标定系数，采用 0.65。

2.3 路面抗滑性能指数SRI计算方法[1]

式中：BPN为摆值；SFC为横向力系数；SRImin为标定参数，采用35.0；a0为模型参数，采用28.6；a1为模型参数，采用-0.105。

2.4 路面使用性能PQI计算方法[1]

式中：wPCI为 0.35；wRQI为 0.40；wSRI为 0.10。

3 路面检测结果评价

3.1 路面损坏（PCI）评价

大同北—大同南上行方向PCI总体平均值81.01，按现行规范[2]评价为良；大同南—大同北下行方向PCI总体平均值80.99，按现行规范评价为良。

表1 大同绕城高速公路路面PCI

3.2 路面平整度（RQI）评价

大同北—大同南上行方向路面RQI总平均值为82.79，按现行规范[2]评价为良；大同南—大同北下行方向路面RQI总平均值为80.84，按现行规范评价为良。

表2 大同绕城高速公路路面RQI

3.3 路面抗滑性能（SRI）评价

大同北—大同南上行方向路面SRI平均值93.17，按现行规范[2]评价为优；大同南—大同北下行方向路面SRI平均值90.75，按现行规范评价为优。

表3 大同绕城高速公路路面SRI

3.4 路面使用性能（PQI）评价

大同北—大同南上行方向路面PQI平均值82.94，按现行规范[2]评价为优；大同南—大同北下行方向路面PQI平均值81.91，按现行规范评价为优。

表4 大同绕城高速公路路面PQI

3.5 钻芯取样

通过钻芯取样的分析评价，可以得出以下基本结论：

a）路面各结构层厚度大部分满足设计要求，层间黏结不好，没有形成整体的路面结构。

b）部分路段水泥混凝土面层损坏比较严重，大部分路段的基层仍处于良好状态，局部路段基层损坏比较严重。

c）有规则的横缝、纵缝处，水泥混凝土面层损坏比较严重，基层芯样完整。

3.6 室内试验

通过钻芯取样对面层（水泥混凝土面板）芯样进行了饱和抗压强度试验，试验结果多数满足规范要求，但离散性较大。

3.7 地质雷达检测

针对水泥混凝土路面脱空情况，采用了地质雷达扫描，取芯机钻芯验证的方法来判定。检测发现基层位置有空洞异常，整个剖面基层存在连续脱空异常。

4 路面破损原因分析

4.1 超载超限运输现象严重

根据调查，大多数载重车辆实际的载重大大超过了设计荷载，长期在高应力作用下疲劳寿命急剧降低，发生断裂破坏。

4.2 路面各结构层层间结合不好

从钻芯取样情况来看，路面表征破损严重的路段，路面各结构层层间结合均比较差，形不成整体式路面结构，导致路面发生极大的弯拉破坏。

4.3 路面基层稳定性较差

从钻芯取样中发现，水泥稳定碎石基层厚度偏薄，局部没有形成完好的整体，混合料不均匀，随意增大水泥剂量，导致基层过早开裂，造成面层的水损害。

4.4 排水设施不完善

中央分隔带是开放式的绿化带，水经分隔带下渗路基，造成路基强度下降。

5 处治方案设计

根据《公路工程技术标准》（JTG B01—2003），本项目不提高原有公路的技术等级，仅对路面结构进行维修处治恢复其功能。大同绕城高速路面结构方案见表5。

表5 大同绕城高速路面结构方案

依据《公路技术状况评定标准》，根据PQI（路面使用性能）评价结果，对PQI评价为优、良的路段，仅对沉陷、破碎板进行换板处治；对PQI评价为中的路段，需对沉陷、破碎板、裂缝进行处治；对PQI评价为次、差的路段，需对路面上的所有病害进行处治[3]。

6 结语

通过对大同绕城高速公路路面的检测，根据检测评价结果，对破碎板采用换板，脱空采用注浆，纵横缝采用灌缝，露骨采用沥青稀浆封层修补等措施进行处治。此外，水泥路面处治工程涉及项目多，内容广，在施工实施之前，由于路面的运营，路面破坏的严重程度可能会有所发展，因此必须贯彻动态设计的原则，确保处治目标的实现。

图1 处治方案设计图