探析高速公路養(yǎng)護(hù)維修方案設(shè)計(jì)

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1工程概況

上海到重慶的高速公路G50，全長(zhǎng)1768km，是我國(guó)貫穿東部和西部之間的重要公路之一。沿途穿越許多高山深谷以及不少“工程禁區(qū)”，地質(zhì)特征極其復(fù)雜，施工難度大，施工質(zhì)量控制困難。在2009年12月建成通車投入運(yùn)營(yíng)使用后，由于交通量的急劇增長(zhǎng)，加之重載交通的影響，某些路段陸續(xù)出現(xiàn)車轍、裂縫、龜裂、波浪、擁包、沉陷等綜合病害。為提高路面的形式功能，減少因?yàn)槁访鎿p壞引起的交通事故的發(fā)生，需對(duì)某些路段進(jìn)行路面大修養(yǎng)護(hù)，以此改善公路的通行條件，滿足現(xiàn)行交通量和預(yù)測(cè)交通增長(zhǎng)的需求，提高高速公路的整體服務(wù)水平，本文中主要針對(duì)江北到長(zhǎng)壽段進(jìn)行調(diào)查分析。

2路況調(diào)查養(yǎng)護(hù)

工程中的路況調(diào)查不同于實(shí)時(shí)路況調(diào)查，在智能交通系統(tǒng)里面，實(shí)時(shí)路況調(diào)查時(shí)采集實(shí)時(shí)交通運(yùn)行期間道路通行狀況。養(yǎng)護(hù)工程中的路況調(diào)查除了交通量調(diào)查之外還包括路面結(jié)構(gòu)調(diào)查，為路面養(yǎng)護(hù)維修提供方案設(shè)計(jì)依據(jù)。

2.1交通量調(diào)查

(1)平均交通量交通量是公路設(shè)計(jì)、改造的重要控制指標(biāo)之一。為了給該路段高速公路大修工程提供可靠指標(biāo)，根據(jù)相關(guān)要求，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)江北到長(zhǎng)壽路段6個(gè)進(jìn)出口的日交通量進(jìn)行調(diào)查分析。調(diào)查結(jié)果顯示，該路段日平均交通量。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，項(xiàng)目區(qū)交通量相對(duì)較大，在混合交通中，部分重載交通運(yùn)輸工具形如掛車、重卡等存在超載現(xiàn)象。汽車超載會(huì)對(duì)路面施加更大的作用力，加速路面破壞。(2)交通量計(jì)算根據(jù)高速公路收費(fèi)按照車型分類各不相同，結(jié)合本大修養(yǎng)護(hù)工程所處區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，我們?cè)诜治鰵v史資料的基礎(chǔ)上對(duì)交通量進(jìn)行了計(jì)算，表2所示為近幾年交通量增長(zhǎng)速率狀況。在本項(xiàng)目中以設(shè)計(jì)彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，用瀝青混凝土層的層底拉應(yīng)力來驗(yàn)算，將各級(jí)軸載換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N。根據(jù)公式，路面大修工程設(shè)計(jì)年限按照6年作為基準(zhǔn)年進(jìn)行計(jì)算，維修后路面使用年限為5～8年。根據(jù)交通量計(jì)算結(jié)果評(píng)定出該路段屬于特種交通等級(jí)，該路段在大修工程中對(duì)瀝青混合料結(jié)構(gòu)性能要求比較高，路面結(jié)構(gòu)層加鋪或者翻修的設(shè)計(jì)厚度和結(jié)構(gòu)組合都應(yīng)當(dāng)根據(jù)此交通量計(jì)算結(jié)果進(jìn)行綜合分析考慮。

2.2路面結(jié)構(gòu)調(diào)查

由于該高速公路交通量以及軸載增長(zhǎng)速度都比較快，不少車輛存在超載現(xiàn)象，特別是大型貨車超載幅度比較大，對(duì)路面造成的損傷較大，加上原有路面的結(jié)構(gòu)層相對(duì)較薄，瀝青混凝土面層受到水的侵蝕、空氣陽光等條件的老化等方面的因素影響，路面發(fā)生不同程度的破壞，在重慶范圍內(nèi)的路段更是飽受高溫的考驗(yàn)，渝長(zhǎng)高速公路原有采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)，一般路段結(jié)構(gòu)層面層結(jié)構(gòu)總厚度為63cm，底基層與基層厚度為48cm，瀝青混凝土面層厚度為15cm。其中底基層主要是以碎石為主，基層主要為二灰穩(wěn)定碎石。隧道的原有路面屬于水泥混凝土路面，上層為24cm的C35水泥混凝土，下層為16cmC10水泥混凝土。在渝長(zhǎng)高速公路中，梁橋與拱橋的橋面鋪裝各不相同，梁橋與拱橋原有路面結(jié)構(gòu)層，不同橋面防水層材料各不相同，面層厚度也有所差異。

3路況評(píng)價(jià)與原因分析

3.1路況評(píng)價(jià)

采用落錘式彎沉儀、多功能檢測(cè)車、摩擦系數(shù)測(cè)試車對(duì)路面的破損情況、平整度、彎沉值、車轍、摩擦系數(shù)等評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，得到路面狀況指數(shù)(PCI)、行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)、路面車轍指數(shù)(RDI)，根據(jù)這些指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法，最終得到渝長(zhǎng)高速公路路況評(píng)價(jià)結(jié)果如表4所示。根據(jù)路面使用狀況評(píng)定結(jié)果，在渝長(zhǎng)高速公路中，上行超車道有17km路段不能達(dá)到優(yōu)良，主車道有13km達(dá)不到優(yōu)良。下行車道的超車道不能達(dá)到優(yōu)良的有13km。為更加深入評(píng)價(jià)該路段路面材料性能，特對(duì)上行超車道路面通過鉆心取樣進(jìn)行抽提和篩分試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，瀝青混凝土細(xì)集料偏多，AC－13C中，4.75mm以下通過百分率超過了級(jí)配上限53%的要求。此外，瀝青混合料的油石比偏小，對(duì)路面使用性能有影響。

3.2病害成因分析

該路段經(jīng)使用狀況綜合評(píng)定，現(xiàn)有路面行駛質(zhì)量較差，近30%的平整度(RQI)評(píng)價(jià)等級(jí)為中級(jí)以下標(biāo)準(zhǔn)。部分路段存在車轍、破損、強(qiáng)度不足、排水不良、抗滑性能較差等問題。造成這些病害產(chǎn)生的原因主要有以下幾點(diǎn):從設(shè)計(jì)方面看，該路段所選擇的指標(biāo)相對(duì)較低，路面整體結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱，附屬設(shè)施不夠完善;從鉆芯取樣結(jié)果看，瀝青混合料細(xì)集料偏多，4.75mm篩孔的通過率偏大，0.075mm含量相對(duì)較多是導(dǎo)致?lián)p害的重要原因;從交通量變化看，就是由于交通量的迅猛增長(zhǎng)，特別是重型汽車及超載車輛的破壞作用;從施工養(yǎng)護(hù)角度看，常年的連續(xù)修補(bǔ)損傷了路面的行駛質(zhì)量。

4大修方案設(shè)計(jì)

4.1設(shè)計(jì)參數(shù)

該路段屬于高速公路等級(jí)，設(shè)計(jì)車速為8km/h，大修工程設(shè)計(jì)使用年限為5～8年，計(jì)算時(shí)以6年為基準(zhǔn)，路面設(shè)計(jì)彎沉為24.9(0.01mm)，并根據(jù)2.1節(jié)交通量計(jì)算結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。

4.2大修方案

(1)一般路段加鋪方案由于原有路面結(jié)構(gòu)層相對(duì)較薄，對(duì)主線一般路段加鋪兩層改性瀝青混合料，如圖3所示，在原有路面上加鋪5cm厚改性瀝青AC－20C，然后在面層采用4cm厚的改性瀝青SMA－13加鋪，提高路面抗滑性能和高溫穩(wěn)定性能。(2)特殊路段置換方案對(duì)于一些特殊路段，設(shè)計(jì)了專門的改造方案，在橋與橋之間連接段的距離小于150m的情況下，為保證縱坡協(xié)調(diào)，這些路段不進(jìn)行加鋪，這些路段首先將原有路段的上面層銑刨后，用SMA－13進(jìn)行鋪設(shè)恢復(fù)，對(duì)于橋面鋪裝同樣采用銑刨置換方案進(jìn)行修復(fù)。(3)立交匝道罩面方案對(duì)于立交匝道而言，由于車速相對(duì)較小，而且坡度較大，排水順暢，病害產(chǎn)生相對(duì)較少，為了既能改善路面使用性能，又能與下道后平穩(wěn)銜接。首先將原有道路路基和路面出現(xiàn)的病害進(jìn)行維修處理，然后采用加鋪5cmSMA－13瀝青混合料進(jìn)行維修，加鋪后，路面標(biāo)高提高了5cm，總體厚度達(dá)到68cm。(3)隧道“白改黑”方案由于隧道內(nèi)屬于水泥混凝土路面，在此次大修工程中，通過“白改黑”方式提高路面使用功能。首先將破損混凝土板塊進(jìn)行修復(fù)、鑿毛、灌封處理，在板塊之間的接縫處設(shè)置防水卷材，然后對(duì)路面進(jìn)行加鋪處理，在兩層面層之間加鋪1cm厚的橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，增強(qiáng)瀝青混合料與水泥混凝土板塊之間的連接力。加鋪后，路面標(biāo)高整體抬高10cm。(5)病害維修方案對(duì)于原有路面上面層和中面層出現(xiàn)裂縫、車轍隧道面層“白改黑”方案龜裂等病害的情況，首先病害進(jìn)行維修處理，將瀝青結(jié)構(gòu)層清除后，將工作面清理干凈，然后撒布0.5cm的乳化瀝青透層，緊接著分兩次鋪設(shè)普通瀝青混合料ATB－25，如果基層存在部分損壞情況，可事先采用C15混凝土處治。

5結(jié)語

高速公路路面養(yǎng)護(hù)維修是保證公路適應(yīng)交通量增長(zhǎng)需要的重要手段，而道路使用狀況評(píng)價(jià)則是確定維修方案的重要依據(jù)。本文就滬渝高速公路重慶至長(zhǎng)壽段大修工程對(duì)路面性能評(píng)價(jià)做了詳細(xì)的介紹，然后針對(duì)該路段實(shí)際情況以分段、分項(xiàng)的方式提出不同的維修方案，通過大修后，提高了路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、平整度、抗滑性能等指標(biāo)，滿足了交通量迅速增長(zhǎng)的需要。針對(duì)不同路段，不同結(jié)構(gòu)提出專項(xiàng)維修養(yǎng)護(hù)方案的思路在類似工程中具有較好的借鑒參考價(jià)值。

作者：李 順 秦杰君 單位：中交二航局第二工程有限公司 華北水利水電大學(xué)