公路大修设计浅谈
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作者: 秦宝先
摘要：本文论述了公路大修设计中常采用的一些方法，期望对从事此行业设计的人以借鉴。
关键词：路面 计算
随着我国经济的高速发展，交通事业突飞猛进，公路在默默的贡献着自己的力量，在偏远地区，更有。一桥飞架南北，天堑变通途”之美誉，连接着各大城市，小城市，小山村……，。为人们的生产生活提供了方便，快捷的服务，但随着时间的推移，岁月的变迁，交通设施亦达到其使用年限并开始老化，逐渐失去其作用，因此，对旧路面的大、中、小修日益提到日程上来。
本人近几年来参与了北京为迎接第29届奥运会，对各区县公路的大、中、小修工程，总结出如下经验：
路面经过若干年的使用后主要表现的病害有车辙、波浪、拥包、泛油、沉陷、坑槽、龟裂、网裂、不规则裂缝、纵裂、横裂、松散、麻面、啃边、搓板、脱皮等。
分析其形成原因主要为：
(1)由于受温度变化，夏季高温，冬季严寒，特别是在融雪期冻融交加，直接导致路面和基层出现裂缝。
(2)在雨季降水的反复作用下，路面自由水通过沥青面层下渗到基层表面，致使基层含水量逐渐增多，逐步破坏沥青面层与结构层的粘结力，进而导致路面结构的强度降低，在行车作用下，面层出现网裂，并逐渐扩大为龟裂。
(3)由于路面及基层水稳性差，沥青面层及面层与基层的交界面上滞留有自由水。当高速行驶的车辆(特别是重载、超载货车)通过时，会产生相当大的水压力和抽吸力。这两种力的反复作用会使沥青面层孔隙中的自由水往复运动，并促使沥青首先从较大颗粒上剥落，逐渐使沥青面层强度降低，直至发生路面松散。
(4)路面及基层强度不足，或初期形成的板体基层破碎，路面产生裂缝、龟裂、松散等病害。养护不及时或养护不到位，病害在车轮荷载和水分的作用下继续发展扩大，最终造成路面混合料脱落而逐渐形成坑槽。
(5)局部路面及基层含水量过大，冬季冻结，春季融化，导致路面及基层松软，结构被破坏，造成翻浆。
(6)道路养护修补作业通常采用小型机械施工，难以与原路面形成统一的整体，造成路面承受车辆荷载的不均衡，进而导致修补过的路面再一次损坏。
(7)路拱横坡不满足要求，导致雨季道路积水，经重车碾压，逐渐使沥青面层强度降低。
(8)现有道路面层均已使用超限，老化现象十分严重。在车辆(特别是重载、超载货车)的反复作用下，结构整体强度下降，导致路面出现破损。
(9)纵坡大，两侧过街行人较多，重车行驶过程中加速或减速频繁，沥青层被重车挤压变形。
(10)旧路面较薄，耐久性差。
(11)路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填，致使水分渗入下层，尤其在融雪期间冻融交加，加剧了路面的破损。
(12)路面基本没有半刚性基层，从根本上无法保证路基的强度。
(13)道路排水系统不够完善，导致局部路面积水。
针对以上病害可采取的相应措施有：
1、对于沥青混凝土路面
1)若只是旧路面面层老化或损坏，则可将旧路面层铣刨或拉毛处理，然后罩面沥青混凝土即可，具体厚度经过计算而定；
2)若是旧路路面结构无法满足强度要求，则可将旧路豁松掺8％-12％灰，然后在其上加铺二灰碎石等半刚性基层或柔性基层材料(目前关于柔性基层路面的设计方法及施工工艺尚不完善)，再在基层上加铺沥青混凝土面层，各层具体厚度经过计算而定；
3)若是旧路路面结构无法满足强度要求，在技术条件允许的情况下，也可采取对旧路面进行冷再生处理后(这样可以减少基层厚度)，再在其上进行加铺基层及面层；
4)若是旧路路面结构破坏比较严重，已经无法使用，或受高程限制，则应将旧路结构挖除，新建路面结构，具体厚度经过计算而定；
5)对旧路路面结构需处理的严重病害处，可采取挖除旧路结构以下50厘米，换填35厘米天然砂砾，其上铺设15厘米二灰碎石，再铺新的路面结构措施。
2、对于水泥混凝土路面
1)若是旧路路面结构，面层破坏较严重，但仍能满足强度要求时，则可将旧路面层清理后在其上加铺沥青混凝土面层，具体厚度经过计算而定；
2)若是旧路路面结构面层只有个别微裂缝，则可用沥青油等材料进行灌缝封闭处理即可，从而阻止路面沿裂缝产生进一步破坏，
3)若是旧路面层板损坏较严重，需要更换时，可将旧水泥混凝土板破除，同时挖除部分厚度基层，然后铺筑15-20厘米贫混凝土，再铺筑一定厚度的水泥混凝土板路面；
4)若全线道路破坏均较严重，已经无法继续使用，则全线道路结构应重新设计。
以北京市顺义区富密路大修工程为例，对路面进行详细的大修设计。
1、交通量调查分析
富密路(K0+000-K2+335)位于顺义区牛栏山镇，由于近几年交通量明显增大，重车比例提高，路面面层疲劳开裂比较严重，路面的抗滑能力及平整度大幅度下降，对道路的通行能力和交通安全造成了很大的影响。为改善富密路的行车安全性和舒适性，需对此路段进行大修设计。
轴载换算及设计弯沉值计算(采用HPDS 2003A程序进行计算)设计年限8车道系数7交通量平均年增长率
6％路面竣工后第一年日平均当量轴次：3754设计年限内一个车道上累计当量轴次：9493127公路等级系数1.1面层类型系数1基层类型系数1路面设计弯沉值：29(0.01ram)2、路面结构设计
考虑本工程两侧建筑物的影响，路面高程无法抬高，故需将旧路结构挖除新建；根据路面设计弯沉值进行路面结构厚度的设计及计算，新建路面的层数：5标准轴载：BZZ-100路面设计弯沉值：29(0.01mm)路面设计层层位：4设计层最小厚度：15(cm)按设计弯沉值计算设计层厚度：LD=29(0.01mm)H(4)=15cm LS=30.7 0.01mm)H(4)=20cm LS=26.9(0.01mm)H(4)=17.2cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度：H(4)=17.2cm(第1层底面拉应力验算满足要求)
H(4)=17.2cm(第2层底面拉应力验算满足要求)
H(4)=17.2cm(第3层底面拉应力验算满足要求)
H(4)=17.2cm(第4层底面拉应力验算满足要求)
路面设计层厚度：
H(4)=17.2cm(仅考虑弯沉)
H(4)=17.2cm(同时考虑弯沉和拉应力)
通过对设计层厚度取整，最后得到路面结构设计结果如下：
中粒式沥青混凝土
4cm
粗粒式沥青碎石
6cm
石灰粉煤灰碎石
18cm
石灰粉煤灰碎石
18cm
旧路粒料掺灰12％
20cm
土基处理40cm
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