沿海地区软土地基沥青砼路面病害与养护设计

阙毅慧

（漳州通正勘测设计院有限公司，漳州 363000）

0 引言

软土地基在我国沿海地区分布广泛， 沿海地区一般又是经济发达地区，对公路交通需要迫切，沥青路面因行车舒适、 修复方便等优点而被广泛用于大量的高等级公路。 然而由于日益严重的超载和软土地基问题本身的复杂性，软土地基质量控制并没有得到很好的解决，道路变形沉降依然存在，导致后期养护要花大量物力、财力、人力和时间进行勘察设计和施工， 给工程质量带来极大的影响和考验。

1 工程概况

国道357 线东山路段沥青混凝土路面改造工程（K9+000～K12+100），路线全长3.1km。 二级公路，设计时速60km/h，路基宽度40m，双向四车道，为半刚性沥青混凝土路面，其结构为4cm 厚SBS 改性SMA-13 沥青玛蹄酯碎石上面层+5cm 厚SBS 改性AC-20C 中粒式沥青混凝土中面层+7cm 厚AC-25C 粗粒式沥青混凝土下面层+20cm 6%水泥稳定碎石基层+20cm 厚4%水泥稳定碎石基层+15cm 级配碎石。项目通车至今运营已有7 年，现状沥青路面已出现龟裂和沉陷等病害， 严重影响路面使用性能。

2 旧路调查

为了更有针对性提出合理的养护方案， 在进行养护设计前，针对旧路路况水平、结构及材料老化程度和交通状况等因素进行深入分析。因此，对全线沥青混凝土路面病害类型及程度进行详细调查， 并逐桩绘制病害及其分布图；对旧路面弯沉进行检测；对路面结构层进行取芯分析；同时调查项目范围内交通量及轴载等。

2.1 旧路面状况评定

2.1.1 路面状况指数PCI 评定

根据对旧沥青路面的病害统计， 路面累计损坏面积7095.9m2，调查面积68200m2，破损率为10.4%，路面状况指数PCI 和PCI 评定等级如下(见表1)：

表1 路面状况指数PCI 汇总表

从表1 可以看出，左幅路面状况优于右幅，总体路面状况指数PCI=60.6%，路面破损状况评定等级为“次”。

2.1.2 旧路面弯沉检测

为了解路段整体路面结构强度， 采用激光自动弯沉仪对全线行车道进行弯沉检测， 检测频率为50 点/（km·车道），检测结果见表2：

表2 路面结构强度指数PSSI 一览表

从弯沉检测结果可看出， 左幅路面结构强度优于右侧，但总体来说，路面整体结构强度不足。

2.1.3 旧路面取芯

路面取芯检测采用钻孔取芯法对路面典型病害进行分析。 本次钻取芯样直径为150mm，对全线进行筛选，共取病害断面6 个，根据芯样厚度、外观、孔壁和孔底情况综合分析该路段的病害发生层次，具体如表3 所示。

表3 路面取芯汇总表

根据现场取芯结果，行车道上面层结构完整，中面层和下面层的沥青混合料出现不同程度的松散，6%水泥稳定碎石层局部松散。

2.2 交通荷载调查及交通量预测

2.2.1 车辆分布系数及轴载换算系数

通过现场车辆调查，大型客车和货车交通量为5983辆/日， 交通量年增长率为5.0%， 方向系数取50.0%，车道系数取60.0%。车辆类型分布系数如表4 所示。根据公路的车辆满载情况及现场数据的调查分析， 得到各类车型当量设计轴载换算系数如表5 所示。

表4 车辆类型分布系数

表5 车辆当量设计轴载换算系数

2.2.2 计算轴载累计作用次数

2.3 路面病害原因分析

公路沿线范围内沿线分有软弱土层、液化砂层分布。原设计针对软土地基有进行专项设计， 处治的措施包括换填碎石垫层、碎石桩等，并铺筑了试验路，但在运营了多年后，仍然存在路基不均匀沉降的情况。

通过现场附近的走访， 了解到之前公路附近建有采砂场一座，砂车超载现象较为普遍。

右幅是砂车满载出场的必经路，左幅是空车进场。这与现场调查右侧车道病害较为严重相吻合。 加上近期该公路二期建设，工程车进出，加速了路基的不均匀沉陷，进而使路面产生沉陷及龟裂等病害。

因此， 该路段路面病害的原因是软土地基结构承载力不足，强度较弱，再加上重载、超载车辆荷载作用，导致路面局部沉陷。

3 加铺沥青砼路面结构设计

3.1 加铺方案比选

加铺方案的选用主要考虑不同软基处理措施和面层加铺厚度来选择， 拟定以下三种加铺比选方案，见图1：

三种方案的优缺点比较见表6：

图1 三种路面加铺方案

表6 三种路面加铺方案优缺点比较表

根据旧路面状况评定结果，且从投资、工期、交通影响等诸多方面综合考虑，确定本项目采用基层注浆处置+加铺12cm 沥青混凝土面层修复方案。

3.2 路面结构设计

3.2.1 加铺沥青面层厚度的计算

根据轴载试验及交通量的预测， 计算得出设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为6273765， 交通等级属于中等交通。 采用东南大学HPDS公路路面计算程序进行计算，确定加铺沥青面层的厚度。

设计参数取值如下表7：

表7 沥青混合料、基层材料的设计参数

根据计算，得出计算结果见表8：

表8 路面设计计算结果表

3.2.2 沥青混凝土面层结构

3.2.2.1 路面抗滑表层

改性SMA-13 与改性AC-13C 沥青混合料的性能对比如表9 所示：

表9 表面层性能对比表

考虑到施工水平和经济性要求， 本项目抗滑表层采用4.0cm 厚SBS 改性AC-13C。

3.2.2.2 中面层

中面层大多采用4～10cm 的中粒式连续级配组成的沥青混凝土。 根据《福建省普通公路精细化设计指南》及工程实际情况， 本项目中面层选用7.0cm 厚中粒式改性沥青混凝土（AC-20C）。

经过上述分析计算， 确定本项目加铺沥青的结构层为：5cm 厚SBS 改 性AC-13C 上 面 层 沥 青 砼+7.0cm 厚SBS 改性沥青砼AC-20C 中面层，每m2造价约232 元。

4 改造后路面性能指标

路面的使用性能是反映路面能否持续为行驶车辆提供安全、舒适、经济的服务水平的特性。 本项目交工前进行了相关路面性能指标的检测验收， 其结果如下(见表10)：

表10 路面性能指标

从表10 可知， 各验收指标值都符合规范或设计要求，加铺后路表弯沉值均不超过0.22mm，平均弯沉值为0.14mm，说明加铺后路面承载力较高，结构层整体性好，满足远景交通量要求；路面平整度不超过1.0mm，平均值为0.92mm，说明加铺后沥青路面行车舒适性较好；路面构造深度均大于0.55mm，平均值为0.94mm，说明加铺后沥青路面抗滑性能较好，行车安全性较高。通过以上实测路面性能指标，说明本设计方案是可行的，达到预期的路面修复效果。

5 结语

本文结合国道357 线东山路段沥青混凝土路面改造工程，全面介绍在旧沥青混凝土路面养护修复设计过程。通过对旧沥青混凝土路面进行病害调查、弯沉检测、交通量预测、方案比选，确定旧路处治方式和加铺沥青路面的厚度及结构组成， 为今后修复类似沥青路面病害提供借鉴。