探析高速公路养护维修方案设计

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1工程概况

上海到重庆的高速公路G50，全长1768km，是我国贯穿东部和西部之间的重要公路之一。沿途穿越许多高山深谷以及不少“工程禁区”，地质特征极其复杂，施工难度大，施工质量控制困难。在2009年12月建成通车投入运营使用后，由于交通量的急剧增长，加之重载交通的影响，某些路段陆续出现车辙、裂缝、龟裂、波浪、拥包、沉陷等综合病害。为提高路面的形式功能，减少因为路面损坏引起的交通事故的发生，需对某些路段进行路面大修养护，以此改善公路的通行条件，满足现行交通量和预测交通增长的需求，提高高速公路的整体服务水平，本文中主要针对江北到长寿段进行调查分析。

2路况调查养护

工程中的路况调查不同于实时路况调查，在智能交通系统里面，实时路况调查时采集实时交通运行期间道路通行状况。养护工程中的路况调查除了交通量调查之外还包括路面结构调查，为路面养护维修提供方案设计依据。

2.1交通量调查

(1)平均交通量交通量是公路设计、改造的重要控制指标之一。为了给该路段高速公路大修工程提供可靠指标，根据相关要求，结合实际情况对江北到长寿路段6个进出口的日交通量进行调查分析。调查结果显示，该路段日平均交通量。根据调查结果，项目区交通量相对较大，在混合交通中，部分重载交通运输工具形如挂车、重卡等存在超载现象。汽车超载会对路面施加更大的作用力，加速路面破坏。(2)交通量计算根据高速公路收费按照车型分类各不相同，结合本大修养护工程所处区域经济发展情况，我们在分析历史资料的基础上对交通量进行了计算，表2所示为近几年交通量增长速率状况。在本项目中以设计弯沉值作为设计指标，用沥青混凝土层的层底拉应力来验算，将各级轴载换算成标准轴载P的当量作用次数N。根据公式，路面大修工程设计年限按照6年作为基准年进行计算，维修后路面使用年限为5～8年。根据交通量计算结果评定出该路段属于特种交通等级，该路段在大修工程中对沥青混合料结构性能要求比较高，路面结构层加铺或者翻修的设计厚度和结构组合都应当根据此交通量计算结果进行综合分析考虑。

2.2路面结构调查

由于该高速公路交通量以及轴载增长速度都比较快，不少车辆存在超载现象，特别是大型货车超载幅度比较大，对路面造成的损伤较大，加上原有路面的结构层相对较薄，沥青混凝土面层受到水的侵蚀、空气阳光等条件的老化等方面的因素影响，路面发生不同程度的破坏，在重庆范围内的路段更是饱受高温的考验，渝长高速公路原有采用沥青混凝土路面结构，一般路段结构层面层结构总厚度为63cm，底基层与基层厚度为48cm，沥青混凝土面层厚度为15cm。其中底基层主要是以碎石为主，基层主要为二灰稳定碎石。隧道的原有路面属于水泥混凝土路面，上层为24cm的C35水泥混凝土，下层为16cmC10水泥混凝土。在渝长高速公路中，梁桥与拱桥的桥面铺装各不相同，梁桥与拱桥原有路面结构层，不同桥面防水层材料各不相同，面层厚度也有所差异。

3路况评价与原因分析

3.1路况评价

采用落锤式弯沉仪、多功能检测车、摩擦系数测试车对路面的破损情况、平整度、弯沉值、车辙、摩擦系数等评价指标进行检测，得到路面状况指数(PCI)、行驶质量指数(RQI)、路面车辙指数(RDI)，根据这些指标的评价方法，最终得到渝长高速公路路况评价结果如表4所示。根据路面使用状况评定结果，在渝长高速公路中，上行超车道有17km路段不能达到优良，主车道有13km达不到优良。下行车道的超车道不能达到优良的有13km。为更加深入评价该路段路面材料性能，特对上行超车道路面通过钻心取样进行抽提和筛分试验，试验结果如表5所示。根据试验结果可知，沥青混凝土细集料偏多，AC－13C中，4.75mm以下通过百分率超过了级配上限53%的要求。此外，沥青混合料的油石比偏小，对路面使用性能有影响。

3.2病害成因分析

该路段经使用状况综合评定，现有路面行驶质量较差，近30%的平整度(RQI)评价等级为中级以下标准。部分路段存在车辙、破损、强度不足、排水不良、抗滑性能较差等问题。造成这些病害产生的原因主要有以下几点:从设计方面看，该路段所选择的指标相对较低，路面整体结构相对薄弱，附属设施不够完善;从钻芯取样结果看，沥青混合料细集料偏多，4.75mm筛孔的通过率偏大，0.075mm含量相对较多是导致损害的重要原因;从交通量变化看，就是由于交通量的迅猛增长，特别是重型汽车及超载车辆的破坏作用;从施工养护角度看，常年的连续修补损伤了路面的行驶质量。

4大修方案设计

4.1设计参数

该路段属于高速公路等级，设计车速为8km/h，大修工程设计使用年限为5～8年，计算时以6年为基准，路面设计弯沉为24.9(0.01mm)，并根据2.1节交通量计算结果进行计算。

4.2大修方案

(1)一般路段加铺方案由于原有路面结构层相对较薄，对主线一般路段加铺两层改性沥青混合料，如图3所示，在原有路面上加铺5cm厚改性沥青AC－20C，然后在面层采用4cm厚的改性沥青SMA－13加铺，提高路面抗滑性能和高温稳定性能。(2)特殊路段置换方案对于一些特殊路段，设计了专门的改造方案，在桥与桥之间连接段的距离小于150m的情况下，为保证纵坡协调，这些路段不进行加铺，这些路段首先将原有路段的上面层铣刨后，用SMA－13进行铺设恢复，对于桥面铺装同样采用铣刨置换方案进行修复。(3)立交匝道罩面方案对于立交匝道而言，由于车速相对较小，而且坡度较大，排水顺畅，病害产生相对较少，为了既能改善路面使用性能，又能与下道后平稳衔接。首先将原有道路路基和路面出现的病害进行维修处理，然后采用加铺5cmSMA－13沥青混合料进行维修，加铺后，路面标高提高了5cm，总体厚度达到68cm。(3)隧道“白改黑”方案由于隧道内属于水泥混凝土路面，在此次大修工程中，通过“白改黑”方式提高路面使用功能。首先将破损混凝土板块进行修复、凿毛、灌封处理，在板块之间的接缝处设置防水卷材，然后对路面进行加铺处理，在两层面层之间加铺1cm厚的橡胶沥青应力吸收层，增强沥青混合料与水泥混凝土板块之间的连接力。加铺后，路面标高整体抬高10cm。(5)病害维修方案对于原有路面上面层和中面层出现裂缝、车辙隧道面层“白改黑”方案龟裂等病害的情况，首先病害进行维修处理，将沥青结构层清除后，将工作面清理干净，然后撒布0.5cm的乳化沥青透层，紧接着分两次铺设普通沥青混合料ATB－25，如果基层存在部分损坏情况，可事先采用C15混凝土处治。

5结语

高速公路路面养护维修是保证公路适应交通量增长需要的重要手段，而道路使用状况评价则是确定维修方案的重要依据。本文就沪渝高速公路重庆至长寿段大修工程对路面性能评价做了详细的介绍，然后针对该路段实际情况以分段、分项的方式提出不同的维修方案，通过大修后，提高了路面结构的强度、平整度、抗滑性能等指标，满足了交通量迅速增长的需要。针对不同路段，不同结构提出专项维修养护方案的思路在类似工程中具有较好的借鉴参考价值。

作者：李 顺 秦杰君 单位：中交二航局第二工程有限公司 华北水利水电大学