水泥混凝土路面改造设计方案适用性分析

【摘要】上世纪80年代以来,我国大多数的交通路面修筑的形式主要为水泥混凝土路面，由于水泥混凝土路面具有强度高、刚性大、耐久性和稳定性好，且养护成本低、使用寿命长等优点，在进行旧路改造时，对原道路路面的改造处理、旧路路面上罩水泥混凝土面层以及与拓宽新建路面部分的处理衔接都是需要着重处理的问题。本文主要阐述了有关水泥混凝土路面改造设计方案适用性的一系列问题。

【关键词】混凝土，路面改造，设计方案

中图分类号： TU37 文献标识码： A 文章编号：

一.前言

随着国家经济的高速发展，交通运输量的急剧增加，汽车轴载日益重型化，导致出现了路面结构大量破损，道路承载力下降严重等情况，严重影响了道路的使用功能，同时也提高了车辆的运营成本。通过对旧水泥混凝土路面现有状况的调查与评价，根据对旧水泥路面的利用与改造，结合沥青路面设计的要点，提出适用于在一般旧水泥混凝土路面上加铺沥青结构层优化设计的原则和具体设计方案。

二. 水泥混凝土路面改造设计的设计要点

对旧水泥混凝土面板处治后，应使基层弯沉、综合模量达到规定值，最大满足加铺层结构设计的要求，以保证加铺层在设计期限内的使用和安全性能。

1.抗滑性。特征指标为横向力系数SFC60和构造深度TD。从集料选择和级配组成设计入手，提高面层抗滑性能，要求横向力系数和构造深度满足城市次干道的抗滑指标要求。

2.水损害问题。该道路年降雨量为1558.5～1876.5mm，属于多雨地区。我国沥青路面早期损害的一个重要因素就是水损害。评价加铺层沥青混合料水稳定性的特征指标有粘附性、试件冻融抗拉强度比。

3.反射裂缝。实践证明，旧水泥混凝土路面上沥青加铺层产生反射裂缝是无法避免的。为此，在旧水泥混凝土板处治好的基础上，采用优质沥青混合料，采取防裂措施或设置应力吸收层，以减少和延缓反射裂缝的产生。经试验研究，本项目路面上面层采用SBS改性沥青，下面层采用普通沥青。

4.沥青路面厚度。尽管对旧砼板进行了较为彻底的处理，但无法对原有基层、底基层及土路基进行全面的处理，不宜按正常新建沥青路面结构厚度进行设计。根据该市的气象、气候条件及交通量的实际状况，为防止车辙的发生，加铺层不宜太厚。沥青混凝土上面层宜为4～5cm，下面层5～9cm，加铺总厚度大于9cm为宜。

三. 水泥混凝土路面状况调查与评价

旧水泥混凝土路面状况是反映旧路面使用现状的基本资料，是旧混凝土路面改造设计的主要依据。通过对路面结构的完整性、强度以及表面功能的调查和检测，以取得各种损坏的类型、损坏程度的基础资料，作为旧水泥混凝土路面处理的依据。

旧路改造之前对路面表面损坏状况和结构承载能力状况进行详细的调查检测和正确的评估是制定改造设计方案所必须的，也是保证路面改造成功至关重要的一环。在以往对旧路进行改造的过程中，由于面状况缺乏深入调查，往往简单地采用直接加铺面层的方式进行修复，对材料、结构及厚度的选择仅凭借以往经验，或者对旧路面大积挖除重新修建路面结构，这样不仅不能有效利用旧路面的残余承载力，而且容易埋下隐患，既浪费又达不到功能要求，也无法恰当合理地选择加铺层结构、材料。

因此，当路面需要改扩建时，应对旧路面进行全面的技术检测和调查，充分了解旧路面产生各类病害的原因，为路面改造提供基础资料，使扩建方案设计具有较强的针对性。

根据检测单位对旧水泥混凝土路面的接缝传荷能力、顶面当量回弹模量、水泥混凝土板脱空、破损率（DR）、路面状况指数（PCI）、断板率（DBL）、错台情况、基层抗压强度（土的承载比CBR）、基层厚度及完整性（取芯）和路基含水量进行了检测调查、分析和研究，形成《道路检测报告》，根据报告对各种病害、破损状况的数量及其严重程度进行评价。

四.水泥混凝土路面改造设计方案适用性分析

为了更深入地探讨旧路路面改造修复处理技术，提出更具优异性的方案，为决定何种旧路修复技术而提供参考，笔者对两种旧路路面改造处理技术从各方面进行深入分析：

1.路面寿命。在相同设计、施工水平下，水泥混凝土路面到大修的使用年限比沥青路面长一倍，据工程实践表明，一般水泥路面设计寿命30年，而沥青路面设计寿命则只有15年。而且水泥混凝土路面具有耐久性、耐高温性、耐腐蚀性、耐候性、抗冻性强等优点。由于水泥混凝土全部是无机材料，它仅有风化问题，但没有沥青等有机材料的老化问题，而风化是老化时间的100倍。沥青路面主要存在老化、耐水性差的缺点，以及存在较高的温度敏感性。在夏季强度下降，会较易导致沥青路面发软泛油或推移剪切破坏。低温时沥青材料变脆可能引起路面开裂。通常沥青路面运营到大修约5年，而水泥路面则可以维持到10~15年之间，由此可以看出混凝土路面寿命仍然长1倍。

2.路面质量及舒适性。同等平整度时的舒适性水泥路面明显比沥青路面差。沥青路面平整，驾驶舒适性高，汽车行驶过程中乘客感觉十分舒服，没有颠簸，噪音低。水泥混凝土反弹颠簸大，荷载、温度、干湿变形较大，设置的接缝很多，接缝极易破坏。刚度大，同时带来减振效果差，噪声较大，车辆行驶起来会相对颠簸，影响路面的舒适性。即使它的施工工艺再好，也不能具备沥青路面的柔软性。

3.施工机械的采购（租赁）、原材料的采购。水泥混凝土路面施工机械较为常见，无论是采购还是租赁都比较方便，商品砼供应亦充足。而沥青混凝土路面施工则需要大型的沥青混凝土拌合站及沥青混凝土摊铺机。

4.施工工期。由于水泥混凝土路面浇筑后还需要养护数日才能开放交通，因此其施工工期相对较长，而沥青混凝土路面铺筑后1小时即可开放交通。

5.日后养护及维修。沥青路面局部修复或加铺时，需要的机械多而全，必须动用沥青混凝土搅拌楼、摊铺机和压路机，其局部修复养护费用比新建费用大致高4倍～5倍，而水泥路面局部换板可使用三辊轴机组或小型机具施工，动用的机械设备少而轻巧，其局部修复的养护费用是建造费用的2倍～3倍。

6.环保及降耗。在相同的平整度水平下，沥青路面比水泥路面要舒适。但是，舒适是要付出高油耗的代价的。车轮在沥青路面这种柔性结构上，每个车轮的下部在重力作用下出现“弯沉盆”现象，这就相当于每个车轮在运动中都在爬“弯沉盆”形成的纵坡，水泥混凝土刚性路面在任何等级的轴载作用下，均无柔性路面的弯沉盆，不像沥青路面重车行驶始终在爬弯沉盆。所以在使用期内车辆的燃油消耗比沥青路面节省15%～20%，刚性路面的运营经济性远高于柔性路面。当水流经或渗透过水泥混凝土路面时，路面的水对周围土壤和地下水无污染，水泥混凝土路面是环保型路面类型。

7.工程造价。结合工程实践经验，笔者对该两者路面造价进行计算，计算结果表明水泥混凝土路面每平方米造价约为190元，而沥青混凝土路面每平方米造价约为120元。

8采用沥青加铺面层的施工方法，现有路面的标高将增加10cm左右，从而使得新路面与两侧的人行道、出入通道和交叉路口等均产生错位的高差，主便于衔接和发挥功能。根据以上对两种方案的对比分析，建议市政府组织住建、市政、公路、交通、环保等有关单位论证确定最终的施工方案。

通过以上研究得出结论，最终对该旧路路面采取直接加铺法（加罩沥青混凝土面层）改造处理技术。结合工程经验，笔者认为在加铺沥青混凝土面层之前，必须事先需要处治不稳定板块，以及对原路面板底压浆、贴缝等处治。

五.结束语

对旧水泥混凝土道路进行改造和旧沥青混凝土道路进行水泥混凝土面层罩面改造。通过结合新建路路面改造工程进行分析，提出可行的修复处理技术方案，同时深入分析不同处理技术方案的优缺点，提出应注意的处理技术，使得工程实践效果明显，效益得到最大化。

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