浅谈公路路面大修工程中的水泥砼路面设计

【摘要】公路路面大修工程的水泥砼路面结构设计根据旧路的路面损坏状况确定，路面设计的好坏将严重影响公路工程造价、路面耐久性，本文提出在旧沥青路面上加铺水泥砼路面的结构计算及其设计过程中应注意的一些事项。

关键词：公路 路面大修 沥青路面 水泥砼路面设计

公路路面大修工程是指沿旧路局部加宽、罩面或翻修路面，对视距不良的急弯陡坡等路段进行局部线形调整，改善桥涵等设施及行车条件，提高行车安全性。

公路路面大修工程的路面设计有其特殊性，一是旧路已有路面结构层；二是旧路的破损状况、强度不一，相差较大；三是路面结构设计受圩镇、桥梁等路段的标高控制。因此，公路路面大修工程的路面设计是根据旧路路面状况、旧路标高控制设计不同路面结构，使之满足在设计基准期内所承受预期的交通荷载作用。笔者根据自己的经验结合实例对公路路面大修工程中的旧沥青路面加铺水泥砼路面的结构设计提出一些看法。

1、某路面大修工程的工程概况

（1）、起点位于德庆县河村，接S265线平交范围，桩号为K0+000，途经江头村、任村口、艳村、武垄镇、播荫村、豆岭村、云楼村，终于武垄镇云楼与高要交界处，桩号为K14+244.97，路线全长14.245km，除为武垄镇圩镇路段（K6+111.17～K6+943.50）为水泥砼路面外，余均沥青碎石路面。

（2）、技术标准：旧路原有的技术标准为山岭重丘区三级公路，计算行车速度30km/h。路线长14.245km，路基宽7.5m，横断面布置为：土路肩0.75m+行车道2×3.0m+土路肩0.75m，路面横坡为1.5%。

2、旧路路面状况

对旧路为沥青碎石路面路段，对其进行路面病害详细调查，发现旧路面主要病害是龟裂、裂缝、破碎、沉陷、坑槽。调查结果显示：沥青路面综合破损率最小为73.1%，最大为82.6%；路面状况指数PCI最大为12.1，路面破损状况评定等级均为差。用贝克曼梁（后轴100kN的车辆）检测旧路弯沉，旧沥青路面计算弯沉值最小为208.5（0.01mm），最大为288.1（0.01mm）。结果表明，沥青路面破损状况已非常严重。

对旧路路面结构进行抽芯，沥青面层厚度在2～3.5cm之间，基层材料为水泥稳定石屑或水泥稳定砂砾，厚度为11.0～13.5cm，平均厚12.5cm，垫层材料为石渣。

3、设计参数的确定

根据《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）确定相关的设计参数，公路等级为三级公路，安全等级为三级，设计基准期为15年，目标可靠度采用80%，目标可靠指标为0.84，变异水平等级采用高，可靠度系数为1.07，最重轴载为220kN。通过交通量计算得出设计车道使用初期的设计轴载作用次数为251次/日。本项目为旧沥青路面加铺水泥砼路面，按照新建水泥砼路面进行加铺层设计。

（1）、设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计次数计算如下式：

―设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计次数（轴次/车道）；

t ―设计基准期（a），取t=15；

―基准期内货车交通量的年平均增长率（已分数计），取0.05；

―临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，取0.62。

通过计算，可以得出设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累计次数为1225690次，交通荷载等级为重。

（2）、旧沥青路面顶面当量回弹模量的计算

本项目为旧沥青路面上加铺水泥砼路面，原沥青路面顶面的地基综合当量回弹模量Et根据《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）中附录B式（B.2.5-2）计算。详见下表。

4、路面设计

根据项目所在地区，初步拟定路面结构采用24cm水泥砼面层+18cm5%水泥稳定级配碎石+15cm未筛分碎石，用《公路路面设计程序系统》验算路面结构，相关参数如下：水泥砼面层板厚为24cm，水泥砼面层板长度为400cm，混凝土弯拉强度采用5MPa，接缝应力折减系数采用1.0，混凝土弹性模量为31000MPa，地区公路自然区划为Ⅳ，面层最大温度梯度采用88℃/m，混凝土线膨胀系数采用10（10-6/℃），5%水泥稳定级配碎石的材料模量采用1500MPa，未筛分碎石的材料模量采用180Mpa，土基回弹模量采用40MPa。经计算，采用24cm水泥砼面层+18cm5%水泥稳定级配碎石+15cm未筛分碎石可满足设计基准期内设计轴载荷载和温度梯度的综合疲劳作用，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次极限作用。

5、路面设计注意事项

（1）、应根据交通量观测点的数据确定交通量及标准轴载累计次数。

（2）、根据现场调查轴载情况和最重轴载。

（3）、根据贝克曼梁（后轴100kN的车辆）的弯沉测定结果，换算得出原沥青路面顶面的地基综合当量回弹模量，代入《公路路面设计程序系统》中进行结构验算。

6、结论

通过对旧路面进行详细的调查，取得详尽的数据，用于水泥砼路面结构设计中，使路面结构满足设计基准期内设计轴载荷载和温度梯度的综合疲劳作用，以及最重轴载在最大温度梯度时的一次极限作用。

参考文献：

1、《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011）；

2、《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ 073.2-2001）；

3、《公路工程技术状况评定标准》（JTG H20-2007）；

4、《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）

5、《公路路面基层施工技术规范》（JTJ 034-2000）

6、《广东省路面大修工程管理技术规程》。

7、《公路路面设计程序系统》使用手册