327国道济宁-兖州段旧水泥路面改造方案综述
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作者: 张 琦 张 磊 陈志凌
摘要:本文结合327国道济宁至兖州段路面翻修工程,较详细阐述了其路面改造方案的设计、旧混凝土路面碎石化和打裂压稳等新技术的应用。
关键词:混凝土 路面 碎石化 打裂压稳
1、 旧路概况
327国道济宁至兖州段始于兖州市济微线路口,止于济宁市开发区北光府河桥,全长26.66公里。该路于1994年改建,主车道为水泥混凝土路面,慢车道为沥青碎石路面。经过10余年的运营,除柳行立交至路面状况较好处,其余路段损坏较严重,绿化带较宽,均无排水设计,雨水和正常养护渗水对路面结构造成很大的破坏。该路是连接兖州市和济宁市的主要道路,现有的路况已严重影响了车辆的正常运行,制约了经济的发展。
2 、 路况调查与评价
根据有关设计要求和规范,首先进行了外业测量和调查。在完成一般公路的空间线性测量以外,对桥涵结构物的设置、立体交叉的现状、绿化带的设置、特别是老路状况及作了细致的调查,将全线混凝土板进行统一编号。在此基础上选取五个具有代表性的1km路段进行详细调查。
经调查可以看出,除起点路段的状况较好外,其余路段的破损均比较严重,按照评定标准,以K313+300~K314+400为代表的柳行立交至北光府河桥(K312+970-K315+222.2)路段评为次等外,其余路段均评为差等。
3、 路面设计方案的确定
根据旧路在以往运行中出现的问题和目前的实际情况,首先明确了在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层的方案。
在旧混凝土面层上加铺沥青混凝土层,是改善其使用性能和提高其承载能力的一项常用措施。然而由于旧面层有接缝和裂缝,这种加铺层会出现反射裂缝问题。预防或延缓旧混凝土面层上沥青混凝土加铺层反射裂缝的措施,可以有以下几种:1.在沥青加铺层上锯切横缝;2.采用厚加铺层;3.裂缝缓解层;4.破碎和固定旧混凝土路面;5.设置各种夹层(橡胶沥青应力吸收夹层、土工织物夹层和隔栅等)。
针对本工程的实际情况,对损坏板块进行修复后再采取其他措施已经不经济、故采取了第4种方案,即破碎和固定旧混凝土路面。
本次路面加铺层厚度的计算采用美国AASHTO经验法,《AASHTO路面设计指南》采用补足厚度缺额的概念确定沥青加铺层的厚度,相对于美国陆军工程师部队(COE)提出的缺额法,放弃了F修正系数的考虑,即不考虑加铺后旧混凝土面层的进一步开裂。其加铺层设计的基本方程式为:
SCOL----加铺层所需结构能力;
SCY-----现有土基和地基情况,承受加铺层交通所需总的结构能力;
FRL------考虑旧有路面损伤以及加铺层在加铺层期末交通预计损伤程度的剩余寿命系数;
SCxeff----旧路面在直接加铺层前并考虑当时损伤的有效结构能力。
对拟定的7种加铺层方案进行了计算,结果见表,并根据实际情况选择采用。
注:LSPM---大粒径排水型沥青混合料;CTB---水泥稳定碎石;AC---沥青混凝土;
GA---级配碎石;单位:mm
4、路面设计要点
结合旧路的具体情况,分为以下几个阶段,采取不同的结构形式。
济微线路口至代家村段(K288+560~K296+622.2),长8.06km.路面结构为8cm沥青砼+12cm沥青大碎石+下封层+砼路面碎石化(原15m水泥砼路面)。
代家村至柳行立交段(K296+622.2~K312+970),长16.348km。主车道路面结构为10cm沥青砼+透层+2*15cm水泥稳定碎石+砼路面(打裂压稳),慢车道路面结构为4cm沥青砼+透层+15cm水泥稳定碎石+原沥青路面冷再生。
柳行立交至北光府河桥东头(K312+970~K315+222.2),长20252km。主车道对破损处进行普通维修(维修路面结构:26cm砼+12cm水泥稳定碎石+原石灰土基层)。新建慢车道,路面结构为4cm沥青砼+透层+15cm水泥稳定碎石+15cm石灰土。
由于旧路中央分隔带较宽(10.5m),缺乏排水措施,对旧有路面破坏较大,本次设计特别增加了详细的排水设计。
济微线路口至代家村(K288+560~K296+622.2)路段的标高为路面建成后的路中心标高。(K296+622.2~K315+222.2)路段的设计标高为中央绿化带边缘的标高。
5、水泥混凝土路面碎石化技术
所谓水泥混凝土路面碎石化,就是将水泥混凝土路面破碎成表面小于8cm、底部小于38cm的紧密结合、内部嵌挤的混凝土块,用于限制新铺的热拌沥青(HMA)罩面上出现反射裂缝,并产生一个用于HMA罩面的均质基层。其特点是:1.碎石化技术是目前解决反射裂缝问题的最有效方法。2.破碎并压实的混凝土路面是由破碎混凝土块组成的紧密结合、内部嵌挤、高密度的材料层,可以为HMA罩面提供很高的结构强度。3.可以完全利用原路结构层,环保,无污染。4.施工简便迅速。5.综合造价低。
6、水泥混凝土路面打裂压稳技术
打裂压稳技术,就是将原有的混凝土路面的打裂和压稳,以减少反射裂缝并稳定原路面。打裂设备应装配有宽度为205米的板式冲击锤,锤头重5吨,具备足够的能量使混凝土路面产生全深度的开裂。压稳设备为24吨的胶轮压路机。低于24吨时,应增加压实遍数,以达到规定要求。
7 、结束语
本改造方案是在研究国内外工程实例和研究成果以及经过专家论证后确定的,但在具体实施过程中,可变化因素很多,这些因素的变化对改造的效果影响很大,由于成熟的经验较少,只有经过较长时间的使用后才能明确方案的合理性和可行性。
参考文献
1.公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2002).北京:人民交通出版社,2002
2.公路水泥混凝土路面养护技术规范(JTJ 073.1-2001).北京:人民交通出版社,2001
姚康祖.公路设计手册-路面.北京:人民交通出版社,1999
3.(美)黄仰贤.路面分析与设计.北京:人民交通出版社,1998
4.周福杰、孙立军.旧水泥混凝土路面上沥青罩面设计方法.公路,1996(10)
作者简介:
张琦:浙江新昌人,34岁,工程师。张 磊:山东济宁人,32岁,助理工程师
陈志凌:山东泗水人,32岁,助理工程师。
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