旧水泥砼路面技术改造设计方案的探讨
1、引言
204国道北起烟台，南止上海，全长1018Km，是联接山东、江苏、上海两省一市的国家级区域性重要的沿海交通主干道，也是江苏省公路网中南北走向的重要干线之一。我市境内线路长度215公里，超过全线长度的五分之一，占江苏境内长度的39.4％。204国道盐城境内道路质量的好坏，对江苏段乃至全线有着举足轻重的影响。盐城以南段100Km，在1992年之前，先后按中等交通等级要求的22cm厚水泥砼路面结构进行了改造。由于当时设计标准偏低，而交通量增长速度较快，加之超载、超限运输车辆较多，已远超出原设计所预期的容许标准轴载及作用次数。近十年来，又未对路面结构进行过大修，水泥砼路面损坏程度较大，使用品质急剧下降，严重影响道路使用功能。因此，江苏省交通厅为了完善省内干线公路网的功能，创建交通部部级文明样板路，提高通行能力，对我市下达了204国道盐城南段养护改善工程的建设任务。
2、线路技术改造的方案设计
204国道盐城南段养护改善工程，按二级公路标准实施，路基宽度15m，路面宽度12m.设计时速：80km/h，桥梁设计荷载：汽－20、挂－100，桥梁与路基同宽。同步实施GBM工程。
在本路段的技术改造中，原有路基宽度基本达到15m，路面宽度12m，平面线型完全利用老路走向，不作调整。因大部分桥涵亦能满足规定的技术指标，所以本次技术改造重点是道路的路面结构部分。
设计单位在综合考虑了技术可行性和经济合理性后，推荐采用的方案为：对原水泥砼板块进行处理，达到规定技术指标后，铺18cm二灰碎石基层、沥青下封层，加铺3cm细粒式沥青砼找平层和玻璃纤维网，再铺6cm中粒式沥青砼＋4cm细粒式沥青砼面层（以下简称为“方案设计”），断面结构如图1所示。
“方案设计”中，对原水泥砼板块处理的控制指标为：
（1）单点实测弯沉值Lr<20×10－2mm，不作处理；
（2）单点实测弯沉值20×10－2mm
（3）单点实测弯沉值Lr>40×10－2mm，凿除旧板块浇新板块；
（4）凿除所有断板和脱空板。
该方案设计审查批准后，设计单位完成了K672＋124～K700＋000和K740＋500～K769＋763路段的施工图设计。K700＋000～K740＋500段的改造方案为更换破损的水泥砼板块。我处于2001年8月份组织进入工程的实施阶段。
3、实施过程中对方案设计的反思
笔者作为建设单位的组织管理人员，参与了养护改善工程建设的全过程，结合本工程的实施情况，对“方案设计”提出的水泥砼板块处理方法进行了思考和分析，认为有以下几个问题值得商榷：
（1）水泥砼板块的不断损坏，增大了原设计的工程量。
方案设计时，设计单位对水泥砼板块进行了全面调查，得出路面综合评定指标（SI）为8.267，路面使用质量评定为良，总坏板率为12.98％。根据路面调查数据和板块处理的控制指标要求，设计单位提出对原水泥砼板块的处理工程量为：凿除旧板块重新浇筑新板块占总量的10％，钻孔压浆板块占总量的35％，并以此进行比选方案的经济分析和投资估算。施工后期，我们进行了统计，凿除重浇板块占21.4％，（此时按设计单位重新调整的单点实测弯沉值Lr>80×10－2mm或两点以上Lr>60×10－2mm进行控制，如执行“方案设计”控制指标则凿除量会成倍增加），钻孔压浆板块占57.7％，另对一部分板块也进行了不同程度的修补。实施前后两组数据相差较大。其原因如下：从方案设计阶段的外业调查到工程施工，前后间隔时间为12～21个月，在这段时间内会不断有砼板块损坏；加之半幅施工半幅通车，交通量成倍增长，加速了板块的损坏程度。所以，在设计阶段时，无法准确估算和确定板块处理的工程量。因此，到工程实施阶段，施工进度安排、经费投资控制等都出现了困难。
（2）施工工序多，机械设备投入多，相互干扰大，技术要求难以实现。
对水泥砼板块进行处理时，既要凿除部分旧板块重新浇筑新板块，又要修补部分板块，还要对部分板块进行钻孔压浆，工序多，工艺复杂，所需专用机械设备品种多，数量多，相互之间干扰影响大。特别是板块处理前要逐块进行弯沉检测，板块处理后还要逐块进行弯沉检测，且三天后才能复测，检测不合格还要重新返工处理和再检测，这对工程进度影响较大。另外在水泥砼板块上检测弯沉，受外界影响大，所测数据准确性、符合性难以保证。
（3）成本高，可靠性没有保证，且路面结构不太合理。
设计要求对水泥砼板块进行处理，并经弯沉检测合格后在其上铺筑二灰碎石基层，但此时设置二灰碎石基层的目的，并非砼板块强度不足，而是为了防止水泥砼板块的反射裂缝。为避免砼板块的纵、横缝引起二灰碎石产生反射裂缝，并波及到沥青砼面层，设计者又在二灰碎石沥青封层上，增加3cmAC－10I型沥青砼找平层，并再加铺一层玻璃纤维网，希望起到双保险的作用。经计算，仅铺设细粒式沥青砼找平层和玻纤网，每km就增加经费达35.4万元。花如此大的代价，能否达到预期的防裂效果，并非有十分的把握，还有待于车辆荷载通行的考验。
另外，目前市场上AC－10I型沥青砼粗骨料供应较为困难，施工不易控制。同时，在6cm厚的AC－20I型沥青砼中面层下设置一层3cm厚的AC－10I型沥青砼，结构上也显得不够合理。
（4）按照“方案设计”原水泥砼路面上必须增加33cm的高度，这造成许多不利的影响，表现如下：
a由于路面增高33cm，使得原来与路面同高且结构完好的桥涵也必须作相应增高。设计中对单孔跨径8m以下的小桥涵采取在原桥梁板上增设叠合梁的加高措施，对单孔跨径大于10m的桥梁采取顶升板梁，增加墩、台帽厚度的加高办法。 这样做，增加了桥梁施工工程量和经费投入，平均每座桥的增高经费约为10万元。全线这类桥涵达76座，增加高度所需经费相当可观。而且路桥还要协调同步半幅施工才能保证另半幅通车，相对延长了工期，还有不安全因素存在。另外，集镇段和居民区的原盖板矩形排水沟也需作相应的增高，施工较为麻烦。
b由于路面增加33cm高度，要保持原1∶1.5的边坡，须将原来宽14m的路基顶拓宽到15m，即在两侧各拓宽0.5m，这样小的拓宽尺寸，机械施工无法作业，路基密实度难以达到设计指标。尤其是局部临河地段，还必须设置或加高挡土墙，才能同步实施路基拓宽。增加了施工难度，也增加了工程支出。
c由于路面增加33cm高度，使得与之平交的公路道口、乡村道路搭接道口，集镇过境段行车道与人行道以及部分靠近路边的机关单位和居民门口形成陡坡，衔接顺适则工程量较大。社会矛盾较为突出，施工时常受到干扰。
d由于路面增加33cm高度，使得原来符合规定高度的横跨公路的供电、邮电、广电等线路和供热管道其净空高度不足，须作相应升高。否则既影响行车安全也影响线路结构的安全。有关单位已多次找公路部门，要求作线路升高经费的补偿。
综上所述，笔者认为有必要对目前采用的水泥砼板块处理后加铺二灰碎石基层和沥青砼面层的“方案设计”进行调整和完善，以达到符合标准、经济合理、技术可行、施工方便、因地制宜的老路改造目的。
4、对水泥砼路面改造的建议方案
目前，国内对水泥砼路面进行改造，基本上选用沥青砼面层结构，实践证明这是对的。但是对于旧水泥砼板块的处理则有不同的办法。笔者通过对多条水泥砼路面改造项目的调查和分析和 204国道盐城南段养护改造工程的实施，从经济性、可行性、结构稳定性等综合考虑，认为对水泥砼路面进行技术改造，宜采用凿除所有砼板块，修补原基层后（原水泥砼板块下边为二灰碎石基层，80年代修建的有石灰土基层），加铺二灰碎石基层给予补强，再铺筑沥青砼面层的“建议方案”，断面结构如图2所示。
此“建议方案”和204国道盐城南段实施的“方案设计”相比较，具有以下几个方面的优点：
（1）节约成本，减少工程量，缩短工期
按照“建议方案”须凿除所有旧的水泥砼板块，这从根本上消除了反射裂缝产生的隐患，在二灰碎石基层上可不再设置AC－10I型细粒式沥青砼找平层和铺设玻纤网。仅此项，每公里可节省工程经费35.4万元，而且还解决了半刚性（柔性）、刚性、半刚性、柔性交叉混杂的路面结构型式的矛盾，使得现有路面结构与设计理论更加协调、吻合。另外“建议方案”比“方案设计”减少了路面结构层次，且无需做砼板块修补、浇筑、钻孔压浆，可大大减少工程量及多种机械设备的投入，也减少了弯沉检测工作量。经计算，每公里可节省的工程经费绝对不会少于60万元（不含板块回收加工利用价值）、若204国道盐城南段养护改善工程全部实施“建议方案”，则可节省工程投资3600万元以上，其效益非常可观，同时方便了施工，缩短了工期， 加快了工程进度。
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