不同结构形式的路面改造现状调查与分析

■郭剑平

（莆田市公路局，莆田 351107）

1 项目背景

省道 202线黄石至文甲公路 （K479+940～K513+673），路线长33.37km，是通往妈祖圣地——湄洲岛国家级旅游渡假区的必经之路。1998年按二级公路标准进行改建，铺设水泥混凝土路面，经多年的运营，出现不同程度的病害。为改善道路通行能力，2010年对该项目实施“白改黑”路面改造，路面宽度22.5m，铺设沥青总面积84.82万平方米，总投资1.93亿元。项目于2010年4月开工，2010年12月完工，工程质量评定合格。

2 路面改造方案

项目实施期间，根据原有的旧混凝土路面病害、弯沉等情况，分成“白加黑”、“白改黑”两种改造方案，采用四种不同的路面结构方案进行设计，具体如下：

结构一：K479+940～K480+800 路段，采用“白加黑”改造方案。先对旧水泥混凝土路面进行加固修补处理（压浆或挖补），而后再加铺沥青面层，路面结构型式为4cm AC-13SBS改性沥青混凝土+阳离子乳化沥青粘层油+6～8cm AM-20沥青稳定碎石混合料+1cm橡胶沥青应力吸收层+处治合格的旧水泥混凝土路面；

结构二：K480+800～K491+808.418 路段，采用“白加黑”改造方案。先对旧水泥混凝土路面进行加固修补处理（压浆或挖补），而后再加铺沥青面层，路面结构型式为4cm AC-13SBS改性沥青混凝土+阳离子乳化沥青粘层油+6～8cm AM-20沥青稳定碎石混合料+2cm橡胶沥青应力吸收层+处治合格的旧水泥混凝土路面；

结构三：K492+170～K508+120 路段，采用“白改黑”改造方案。先将四车道旧水泥混凝土路面击碎碾压，而后再加铺路面，路面结构型式为4cm厚AC-13SBS改性沥青混凝土+6cm厚AM-20沥青稳定碎石混合料+18cm厚5%水泥稳定碎石基层+25cm厚级配碎石垫层（新建加宽部分）；

结构四：K508+120～K513+673 路段，采用“白改黑”改造方案。先将六车道旧水泥混凝土路面击碎碾压，而后再加铺路面，路面结构型式为4cm厚AC-13天然湖沥青改性混凝土+6cm厚AM-20天然湖沥青改性的稳定碎石混合料+18cm厚5%水泥稳定碎石基层。

3 现状分析

3.1 “白加黑”改造方案3.1.1 路面病害调查

通过6年的运营，对“白加黑”改造过的路段进行调查统计，调查结果发现该段路面出现了大面积的麻面、裂缝现象，如图1、2所示，出现病害的段落占“白加黑”改造的比例汇总统计如表1所示。

图1 麻面

图2 反射裂缝

表1 “白加黑”方案病害情况调查结果表

3.1.2 分析及探讨

结构一、结构二总体上路面平整度尚可，最主要的病害就是反射裂缝及麻面现象。结合路面结构设计及建设过程所采用的施工工艺，总结如下：

（1）直接采用“白加黑”改造的路面，为防止出现大面积的反射裂缝，要重视旧水泥混凝土路面的加固修补处理（压浆或挖补），对压浆工艺要严格控制压浆压力及压浆材料的选择，设计单位应明确压浆材料及检测方法，确保压浆处理效果；

（2）重视旧水泥砼板的清灌缝，所有横缝及纵缝都要认真清灌缝及使用抗裂贴；

（3）橡胶应力吸收层从使用效果看，厚度2cm比1cm的反射裂缝会少些，所以设计2cm厚度为宜；

（4）重视排水设计，病害较为严重或集中路段，基本上存在排水不畅的现象；

（5）在麻面等病害出现时，可以考虑加铺稀浆封层，投资小，见效快，可有效提高道路使用寿命；

（6）为增加道路使用寿命，加铺的沥青层总厚度宜在12cm以上。

3.2 “白改黑”改造方案

3.2.1 路面病害调查

同时，对“白改黑”改造过的路段进行调查统计，调查结果发现该段路面出现了个别面积的麻面、车辙现象，如图3所示，出现病害的段落占“白改黑”改造的比例汇总统计如表2所示。

图3 麻面、车辙

结构形式 病害描述 破损率（%）结构三 局部网裂沉陷、坑槽、脱皮 12.5结构四 无大面积严重病害，仅小部分出现网裂沉陷 3.5

从上表可知，结构三出现病害面积超过相应路段总面积的10%，而结构四路面病害面积占比小于5%。

3.2.2 路面结构强度分析

路面承载能力测试采用自动落锤弯沉车检测，在典型路段每20m一个测点，每公里计算路面结构强度指数（PSSI）。

路面结构强度指数（PSSI）是评价路面结构承载能力的重要指标之一，其评价标准见表3。本次检测以1km路段为评价单位，不同改造结构路面的PSSI统计结果见表4，路面每公里结构强度指数柱状图如图4所示。

表3 路面结构强度指数（PSSI）评价标准

图4 路面每公里结构强度柱状图

结合表4及图4可以看出：结构三路面部分路段各车道路面结构强度指数PSSI整体较好，仅K495、K507路段评定结果为差，表现为局部承载能力不足；结构四路面各公里结构强度指数PSSI均大于90，评定结果为优，表明该改造结构路面仍具有较好的承载能力，能够满足运营要求。

3.2.3 弯沉值统计

根据《公路技术状况评定标准》中路面结构强度指数的计算公式可知，弯沉值等于 53.5（0.01mm）时，PSSI≈60。故以50（0.01mm）为弯沉控制临界点进行统计分析（如图 5）。

图5 各改造结构路面单点弯沉值统计

从图5的统计结果可知，结构三路面单点弯沉值大于50（0.01mm）的测点数占相应路段总测点数的7.2%，局部承载力不足。结构四路面单点弯沉值仅个别大于50（0.01mm），占比3.9%，承载能力基本较好。

3.2.4 取芯分析

通过对不同弯沉值的路面进行取芯，结果显示：

（1）路面无病害处，弯沉值在 20～30（0.01mm）左右，芯样完整，如图6。

图6 路面无病害，弯沉值19.0（0.01mm）

（2）路面网裂处，弯沉值在 30～50（0.01mm），芯样大部分完整，部分上面层开裂、下面层松散，如图7、图8。

（3）路面网裂沉陷处，弯沉值＞50（0.01mm），芯样通常松散严重，弯沉值越大的点，网裂沉陷病害越严重，取的芯样越不完整，如图9至图11。

图7 路面无病害，弯沉值30.2（0.01mm）

图8 路面轻微网裂，弯沉值44（0.01mm）

由此可见，弯沉值和路面病害程度相关性较高，根据弯沉值统计结果（见图5）可推断：结构三路面局部路段存在严重病害，而结构四路面基本保持完好。

图9 路面一般网裂沉陷，弯沉值56（0.01mm）

图10 路面较严重网裂沉陷，弯沉值87（0.01mm）

图11 路面严重网裂沉陷，弯沉值153（0.01mm）

4 结语

根据现状调查结果分析可知，运营六年后，四种不同路面结构形式均出现不同程度的病害。结构一、二采用直接加铺改造的路面，最后出现了大面积反射裂缝、麻面等结构性破坏，降低了行驶安全性和舒适性，亟需养护维修。虽采用了应力吸收层，但效果并不理想，只能延缓裂缝的产生。结构三、四采用击碎后加铺稳定层改造的路面仅局部出现病害，整体路况较好，路面破损率低，未出现较大面积的严重病害，仍具有较好的使用性能，能够满足道路运营要求。在道路改性沥青的选择上，经过本项目实践比较，天然湖沥青优于SBS改性沥青，更适合南方湿热且雨水充沛的地区使用。

综上所述，进行旧路改造时，如标高未受限制，可优先考虑先将旧水泥混凝土路面击碎碾压，而后再加铺路面的改造方式，在沥青的选择上，可优先考虑天然湖沥青。路面结构推荐型式：4cm厚AC-13天然湖沥青改性混凝土+6cm厚AM-20天然湖沥青改性的稳定碎石混合料+18cm厚5%水泥稳定碎石基层；这种路面改造结构经过实践运营六年后仍呈现良好的路用性能，无需大中修，减少了维修养护费用，使用寿命更长，具有良好的改造效果，在旧路改造中应用前景广阔。

[1]JTG F40-2014，公路沥青路面施工技术规范[S].

[2]JTG H20-2007，公路技术状况评定标准[S].