城市水泥路面加铺沥青面层的设计要点
时间：2023-02-26 12:45:06 来源：千叶帆 本文已影响人
赵士强
（泉州城市规划设计集团有限公司，福建 泉州 362000）
相对于水泥混凝土路面，沥青路面具有表面坚实、抗滑耐磨、无接缝、行车平稳舒适、养护方便等优点，可以提高车辆的制动性能，提高交通安全指数；
同时沥青路面行车噪音小，景观效果好，有利于提高城市环境的质量；
从而达到环保、防尘、降噪和增添行车舒适性的效果，较适用于城市道路。目前，许多老城区或城区外围道路仍存在部分水泥混凝土路面，因其路面存在接缝多、行车噪声和振动大、路面颜色灰白、视觉效果差等缺陷，已无法满足人们对舒适、美观、静谧生活环境的要求，因此对现状水泥混凝土路面进行加铺沥青面层（白改黑）的改造是非常有必要的。本文结合实际工程案例，对路面病害的处理措施和加铺沥青方案进行分析总结。
进入21 世纪以来，泉州中心城区内部的城市建设用地发展空间已相对狭窄，这促使泉州市区的建设空间呈现自西往东由泉州老城、泉州中心城区向泉州湾海湾型大都市核心区迈进的形态。
本次研究的城东片区丰海路位于城东片区东部，是片区内部一条南北向的主干路，主要承担片区间的过境交通联系。现状丰海路为水泥混凝土路面，因道路早于周边地块建设，随着周边地块的基坑开挖和土方堆填，扰动丰海路下方的软弱土层，加上道路承载交通量大、重车多等因素，致使路面产生严重的不均匀沉降，2017 年道路管养单位对路面病害较为严重的路段进行了面层修复，但经过5 年的行车考验，路面病害愈加严重，严重影响了行车安全和城市景观效果。
丰海路的状况得到相关部门的重视，被列为旧路改造项目。立项时将道路等级定为城市主干路，设计起点为丰海路-金庄街交叉口北侧（K0+000），道路由北向南，终点为丰海路-山海路交叉口北侧（K3+360.014），道路全长3360.014m，道路红线宽度为50.0m，横断面形式为四幅路形式，双向六车道规模，设计速度为60km/h。
根据现状路面运行状况的不同，因地制宜、分段设计，道路共分两个标段进行路面改造：
（1）第一标段：起点（K0+000）至丰海路-青莲街交叉口（K2+590）。
该段现状道路为水泥混凝土路面，仅局部路面病害较为严重，路面整体起伏幅度大、平整度较差，局部不均匀沉降高达50cm，本次拟对道路重新进行竖向设计，竖向设计时尽可能保留利用现状路面较为完整的部份，重点对不均匀沉降较为严重的路段进行调坡。本段路面改造方案采用水泥混凝土路面病害处治后加铺沥青面层的方案。
（2）第二标段：丰海路-青莲街交叉口（K2+590）至终点（K3+360.014）。
现状机动车道已完成水泥混凝土路面加铺沥青层改造，整体路面平整度较好，局部存在路面不均匀沉降、车辙、龟裂等病害，本次拟对现状路面铣刨4cm 后重新加铺沥青面层。
本文主要针对第一标段水泥混凝土路面加铺沥青面层进行设计。根据现场调查，第一标段内部分路段路面沉降、破损严重，虽经多次修补，路面病害依然较为严重，且丰海路多为过境车辆通行，交通流量大、货车比例高，车辆行驶速度快，路面沉降、破损严重影响了行车舒适性，极易引发交通事故，同时也影响城市景观效果和周边居民的生活体验。
现状路面主要存在平整度差（局部不均匀沉降高程达50cm）、错台，板角破碎及裂缝等病害。
3.1 水泥混凝土路面加铺方案比选
路面设计根据道路的使用功能、等级、特点、使用要求及本地区的自然条件等因素，结合泉州本地路面设计及施工经验进行综合设计，本次结合丰海路现状路面状况，设计了3 个常用的改造方案进行比选，如表1所示。
表1 旧水泥混凝土路面不同加铺方案优缺点对比
该项目现状路面大部分保存较为完整，旧路尚可利用，且现状道路绿化景观较好，道路部分路段两侧地块已建设完成，加铺厚度过大需同步提升路缘石及绿化带标高，造成工程量增加较大，易造成工程浪费；
同时也会导致路面标高高于地块标高，不利于人行道及两侧地块的排水。
本次设计从道路现状出发，结合技术方案施工难易性、经济合理性及与沿线地块、相交道路的高程关系等因素综合考虑，本工程采用方案一（旧板处治后加铺沥青面层）。
3.2 路面结构验算及设计
3.2.1 路面结构验算
本次路面结构验算采用《公路路面设计程序系统》HDPS2017软件计算。
（1）改建路段原路面当量回弹模量计算。根据现状路面弯沉检测资料，随机选取具有代表性的弯沉数据进行验算，数据选取要每车道平均分布，以保证数据的准确、可靠，本次以选取50 组弯沉数据为例进行验算，如表2所示。
表2 原路面实测弯沉代表值（0.01mm）
舍去过大或过小弯沉值后，原路面平均弯沉值：11（0.01mm），原路面弯沉值标准差：3（0.01mm）。根据道路等级、季节影响系数、湿度影响系数、温度修正系数及与保证率有关的系数进行路面弯沉修正，得出原路面的计算弯沉值为25（0.01mm），原路面的当量回弹模量为656MPa。
（2）设计弯沉值和容许拉应力计算。设计采用标准轴载BZZ-100kN进行验算，根据交通量调查资料，第一年双向日平均当量轴次为6900，设计年限为15a，交通量平均年增长率5%，计算车道累计当量轴次为1.902096×107，交通等级属重交通，路面材料参数取值见表3。通过软件计算后对设计层厚度取整，最后得到中粒式沥青混凝土结构层厚度为60mm，交工验收弯沉值和层底拉应力计算结果，见表3。
3.2.2 路面结构设计
根据路面结构验算结果，机动车道路面结构加铺方案采用旧板处治后加铺沥青面层，其路面结构层自上而下依次为：4cm AC-13C SBS 改性沥青混凝土+6cm AC-20C 中粒式沥青混凝土+2cm 橡胶应力吸收层+现状水泥混凝土旧板处治（铣刨2cm）。
局部路段因道路竖向调整使路面抬升较大时，可根据抬升高度采用ATB-25 或水泥稳定性碎石等材料进行调平，路面弯沉值和容许拉应力可根据上述验算方法进行计算，故不再赘述。
3.3 现状路面病害处理
3.3.1 路面病害调查
路面破损状况是路面的物理状况和承载能力的外观反映，其调查结果是确定处理措施的依据。
路面破损状况调查分类：水泥混凝土路面的损坏类型共分为四大类：裂缝类、接缝破坏类、表面破坏类、其他类。裂缝类可细分为线裂、板角断裂、边角裂缝、交叉裂缝和破碎板；
接缝破坏类可细分为接缝料损坏、边角剥落；
表面破坏类可细分为坑洞、表面裂纹、层状剥落；
其他类可细分为错台、拱胀、唧泥、路框差、沉陷。路面破损状况可通过现场调查、实测、雨后观察、弯沉检测等方法调查，计算断板率、错台高度、板底脱空位置及状况、路面承载力和接缝传荷能力。
3.3.2 旧路面病害处理方法
为保证沥青加铺层有一个稳定的工作条件，需根据路面破损状况采用不同的方案进行处理。
（1）裂缝类病害处理方法：根据裂缝宽度可采用直接灌浆法、扩缝补块法、全深度补块法处理。
（2）接缝破坏类处理方法：板角断裂的应先根据断裂面确定切割范围，切割后采用混凝土进行补强，并按原路面设置路面接缝。
（3）表面破坏类处理方法：坑洞深度＜30mm 且数量较多时，或成片的坑洞应采用适宜的材料进行修补；
坑洞深度＞30mm时，应局部凿除面层后采用混凝土修补。表面裂纹、层状剥落深度较浅时，因加铺沥青前需对旧路面铣刨10～20mm，这些表层损坏对路面承载力无影响，故无需处理。
（4）其他类处理方法：当板边弯沉0.2mm＜L＜1.0mm或面板错台、沉陷时应进行压浆处理。压浆完成3d 后应进行弯沉复测，其板边弯沉L≤0.2mm，板缝弯沉差不大于0.06mm。当板中弯沉值L＞1.0mm 时，将面板破除换板。对于损坏严重的旧板，如板块出现整板破碎、沉陷＞20mm 等，应换板处理；
若因路基、基层破损导致路面破损的，应分别采用深层注浆、路面层全深度切割补块的方法处理。
旧水泥混凝土路面病害处治及加铺沥青方案应根据道路的运行状况，通过对道路的交通特性、路面病害及病害产生的原因进行综合分析，结合泉州本地的路面病害处理经验和建设单位对工期及投资控制要求，本着“安全可靠，经济合理，施工方便”的设计指导思想，通过不同路面加铺及病害处治方案的比选，明确各方案的优缺点，综合专家、市政管理部门意见择优选取。
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