轨道交通沿线的道路病害整治探究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 24 日 作者简介：董厚伯（1992），男，壮族，本科，华蓝设计（集团）有限公司，中级工程师，研究方向为道路桥梁。-197-轨道交通沿线的道路病害整治探究 董厚伯 李 行 华蓝设计（集团）有限公司，广西 南宁 530012 摘要：摘要：本文以南宁轨道交通 5 号线沿线道路整治工程为例，探究轨道交通线路在施工期间对沿线城市道路的病害影响。对沿线城市道路出现的修补、网裂、线裂、剥落、沉陷、坑槽等病害问题进行统计整理，分析不同的道路病害形成原因，并提出对症下药的道路病害整治方案，为降低日常道路维护成本、延长城市道路使用寿命、解决道路安全隐患、提高行车舒适度提供可行思路。关键词：关键词：轨道交通；城市道路；病害处治；维修整治 中图分类号：中图分类号：U459.1 0 引言 关于复合路面旧路改造阶段路面技术状况研判，目前在国内无统一的设计规范进行指导。本文以南宁轨道交通 5 号线沿线道路整治工程为例，对沿线道路的“沥青+混凝土”复合式路面病害整治进行探究。考虑道路的实际路面厚度及路面状况复杂，当前旧路检测手段具有局限性，病害检测报告中的病害面积、弯沉、雷达探测、结构厚度和强度等均为静态数据，且检测范围受地铁施工围挡限制采样点密度不足，成果具有不连续性，难以完整反映旧路的实际病害情况和病害发展趋势，未揭露病害存在潜藏风险。因此，如何结合轨道交通建设的项目特点，对轨道交通沿线道路病害成因及整治方案进行研究具有重要意义。1 轨道交通沿线道路概况 南宁轨道交通 5 号线于 2017 年 9 月开工建设，工期约 4 年，于 2021 年 12 月开通运营。轨道交通 5 号线沿线道路病害整治的总长度约为 16 公里，包括壮锦大道、明秀路、南梧路等。经调查，壮锦大道和明秀路于 2002 年 10 月竣工通车，南梧路（原南梧大道）于2003年竣工通车，原路面结构均为水泥混凝土路面，旧路水泥混凝土路面及路基使用至今约 20 年，后于2013 年进行“白改黑”沥青加铺。其中壮锦大道和明秀路原设计加铺沥青厚度为 1112cm，旧路水泥混凝土板厚度为24cm；南梧路原设计加铺沥青厚度为17cm，旧路水泥混凝土板厚度为 26cm。在“白改黑”工程中，已对道路局部病害进行整治，道路在 2013 年后未进行维修整治，因此现有病害是 2013 年后出现的，至今已通车使用约 10 年。2 轨道交通沿线道路病害调查 考虑轨道交通 5 号线沿线道路为“沥青+混凝土”的复合路面结构形式，下部以旧路水泥混凝土路面结构作为主要承载结构层，上部以沥青混凝土路面结构作为车载接触面层，目前在国内无统一的设计规范进行指导。以往水泥混凝土路面技术状况评价一般采用平整度及破损情况形成的综合评价指标 PQI 对旧路进行技术状况评价，本文建议以水泥混凝土路面技术状况评价指标作为主要指标，结合强度（弯沉）及抗滑能力（BPN、TD 或 SFC）作为辅助指标，对轨道交通沿线道路进行技术状况评价，进而评估出科学合理的道路病害养护对策。2.1 道路病害检测方法（1）路面损坏状况检测方法及评价标准 采 用ZOYON-RTM智 能 道 路 检 测 车，通 过40962048 像素影像记录各类路面损坏现象，最小识别为 1mm 以上裂缝与破损，识别准确率达到 90%以上，描述病害的具体位置、范围以及程度，人工调查对部分病害进行核对。依据城镇道路养护技术规范（CJJ 36-2016）相关要求，将沥青路面损坏类型分为裂缝类、变形类、松散类、其他类共四大类。路面损坏状况评价标准根据路面损坏状况指数（PCI），将道路路面损坏状况分为 A、B、C 和 D 四个等级。一般来说，A 级采用保养小修，B 和 C 级视病害情况分路段分区域采用保养小修、中修或局部大修，D 级采用大修或改扩建工程形式。（2）路面承载能力检测方法 中国科技期刊数据库 工业 A-198-路面承载能力是路面的主要指标之一。路面的弯沉检测拟采用落锤式弯沉仪（FWD）进行，其工作原理是 FWD 通过计算机控制下的液压系统提升并下落一重锤，对路面施加脉冲荷载。荷载的大小通过改变锤重和提升高度可在相当大的范围内调整，路面的变形由 9个传感器测定。（3）路面平整度检测方法 路面平整度检测采用道路检测车激光平整度测量系统进行检测。激光平整度测量系统使用 2 个激光测距器和 2 个加速度计，分别安装于两后车轮前方，可测量两边轮迹上的平整度；采用加速度计惯性补偿的国际平整度测量方法，输出国际平整度指数。（4）路面车辙检测方法 路面车辙采用 ZOYON-RTM 智能道路检测车自身配备有激光结构光车辙测量系统检测，激光结构光车辙测量系统安装于车身尾部上方的红外激光发射器和 2台 MDR26 接口 CCD 相机在同步控制器的触发控制下对道路变形进行测量，实时输出测量结果，不保留中间数据。可结合路面损坏和路面平整度一并检测，根据检测车得到的断面数据计算路面车辙深度。（5）路面构造深度检测方法 路面构造深度采用 ZOYON-RTM 道路综合检测车激光构造深度测量系统进行检测，连续采集测区全线每个行车道构造深度数据，将道路检测车检测结果按相关关系式换算成铺砂法构造深度检测值 SPTD。（6）路面结构参数检测方法 通过钻孔或挖取芯样测定各层厚度及路面材料的相关参数，了解各个结构层组成材料的性质和力学特性。（7）路基路面结构层病害调查 采用探地雷达对路基路面结构层病害进行检测。探地雷达法是利用探地雷达发射天线向目标体发射高频脉冲电磁波，由接收天线接收目标体的反射电磁波，探测目标体空间位置和分布的一种地球物理探测方法。其实际是利用目标体及周围介质的电磁波的反射特性，对目标体内部的构造和缺陷（或其他不均匀体）进行探测。拟推荐采用探地雷达检测频率为：左右幅各三个车道，每个车道布设 800 MHz 和 250 MHz 两条测线，对不同深度的结构内部密实状况进行探测。2.2 道路病害检测结果（1）道路路基检测结果 使用探地雷达对北段现状道路进行检测以判别路基路面结构层的病害区域，测线总长度为 192520m。本次雷达检测测线分别采用 250MHz 天线和 800MHz 天线沿检测车道的中线进行。检测路段有主车道、辅助车道、加宽段以及交叉路口段。主线机动车道测线总长度 114096m，通过雷达反射信号特征推断判别病害异常区共有 202 处，主线病害长度总计 7729m，病害类型均为不密实，病害深度在 0.253.0m 范围内不等。辅助车道测线总长度 66574m，病害异常区 8 处，病害长度总计 234m。交叉路口测线总长度 11060m，各路口病害异常情况为：秀灵路口病害异常区 5 处，病害长度总计 124m，友爱路口病害异常区 8 处，病害长度总计 292m。邕武路口病害异常区 12 处，病害长度总计 655m。北湖路口病害异常区 2 处，病害长度总计 63m。针对不密实病害类型，建议进行相应的维修处治方案，如注浆或换填材料等，以提高该结构层的强度及整体稳定性。（2）道路路面检测结果 根据道路路面检测报告数据，从路面损坏状况指数（PCI）、路面承载能力（弯沉）、路面平整度（IRI）、路面结构参数等方面进行综合评价，需对 51195m2沥青面层进行维修整治，59593m2旧路水泥混凝土板进行维修整治，总计路面病害处治面积为 110788m2。3 轨道交通沿线道路病害成因分析 3.1 道路路基病害成因分析 病害原因分析：路基结构层松散、不密实、下沉、脱空是常见的路基病害，其发生的原因较多，本项目路基病害主要为：（1）因周边地块施工，导致路基土产生过大压缩变形，最终导致路面产生沉陷。（2）降雨影响：降雨时，地表水未及时排泄，沿着路面裂缝下渗至填土层，导致路基填土受雨水浸泡后强度下降，从而导致混凝土硬路面下沉破坏。（3）部分旧路基经反复开挖施工，回填土为高液限土，含水率偏高，局部为高压缩性土，承载能力偏低。（4）路基不均匀沉降：由于路基结构物的材料组成、地质构造、地貌、地表水、气候及地下水等条件存在着差异，这将不可避免地导致路基产生不均匀沉降。或由于接缝等局部范围内地表水渗入路基时，产生了路基局部土体的强度软化。中国科技期刊数据库 工业 A-199-3.2 道路路面病害成因分析 病害整体分布的表现特征为：靠近轨道施工范围段存在大量线裂、网裂、龟裂等大量发展，修补病害及板块破碎的情况较多；其余路段局部存在不同程度裂缝、脱空及不密实等病害。路面病害出现主要原因有：（1）交通量过大。随着南宁市城市的快速发展，承担的交通量逐年增加，超过了预期的交通量增长。（2）本项目沿线存在大量重载车辆和超载现象。由于存在大量重载车辆，同时由于时常出现超载现象，且运行频繁，非机动车车道路面由于受轨道交通 5 号线施工期间交通疏解影响，破坏也较为严重。（3）路面使用年限较久，之前老路为水泥混凝土路面，路面强度和厚度均存在一定不足；（4）部分路段的沥青面层混合料中，细集料过多，含油量过大，在行车水平推力作用下，容易产生拥包，特别是在公共汽车站、交叉口附近容易出现。（5）地铁施工、管线开挖施工、周边地块施工对路面病害的形成和加剧有重大的影响。4 轨道交通沿线道路病害整治方案 4.1 旧路路基病害整治方案（1）类型一：路基灌浆加固 由于路基病害一般较为隐蔽，不易从路表观测出来，处治较困难。考虑本项目为已通车的市政主干路，为减少施工难度、加快施工进度，拟对路面无裂缝、车辙等明显结构层病害，但雷达检测显示路基松散、不密实、下沉、脱空等造成的路基软弱沉陷路段，采用不开挖的处治方案，仅进行路基注浆加固。路基注浆补强是采用固化剂（浆液）沿路基软弱部位渗透充填、压密固结、劈裂置换、胶结固化，消除地质缺陷，改善路基受力性状，提高承载力，减少不均匀沉陷。路基加固的目的是要形成复合地基，通过土体强度的改良，以提高地基承载力，主要是减少土体的压缩变形或减少土体侧向位移引起的路基沉降。（2）类型二：开挖换填（深层病害处治）类型二处治方案主要对路面存在裂缝、车辙等明显结构层病害，且雷达检测存在路基不密实、沉陷、脱空区域，采用开挖换填的处治方案。破除路面结构层后若发现路基或破损，或压实度达不到设计要求，或破除旧路基层后发现软基，则挖除软基土后回填级配碎石并分层压实至路槽顶面，挖除深度 H 根据现场软基土层厚度确定，回填级配碎石的压实度要求应满足设计要求，再重新施工路面结构。4.2 旧路路面病害整治方案（1）旧路沥青路面病害处治方案 对沥青面层存在线裂、剥落、网裂、车辙、拥包、坑槽等病害的区域，切割出病害处治范围后对沥青层铣刨，铣刨厚度根据病害扩散情况而采用动态处治方案，确保现有的沥青层病害能够处治彻底，不影响后期沥青面层加铺。（2）旧路水泥混凝土路面结构的病害处治方案 对因水泥砼板开裂、破碎、断裂、不密实或路面基层松散、空洞、破碎、沉陷等路面下部结构层反射引起的沥青层病害区域进行处治。根据旧路水泥混凝土板病害形式的不同，主要采用以下三种方案：整板更换：板块破碎、凿除基底清理补设拉杆、传力杆混凝土浇筑接缝设置养生；板块局部修复：切割板角、板边基底清理干净基底设防水层混凝土拌和及运输混凝土浇筑接缝设置养生；板底脱空灌浆：采用“围、挤、压”方法，先将注浆区围住，再在中间插孔挤密，灌浆是按照由低到高，由外向内的顺序进行，即先灌注地势低再灌注地势高的，先灌注外车道再灌注内车道，这样易于保证注浆质量。5 结语 城市轨道交通建设具有周期长、影响大、覆盖广等特点，因此沿线道路进行维修整治时，需结合轨道交通施工周期、疏解围挡、建设时序等问题综合考虑，沿线道路的病害维修不仅仅是对单一病害类型进行维修整治，还需考虑与轨道交通建设诱发道路病害的因素，避免“旧病刚愈，新病又出”的情况，造成道路反复维修，影响市民出行，道路管护成本持续增加。参考文献 1孙宇杰.市政道路路基路面病害现象的应对探讨J.产业科技创新,2023,5(02).2樊祥龙,马顺芳.浅析市政道路沥青混凝土路面病害及检测技术J.科技与创新,2023(06).3孙俊洲.城市道路沥青路面病害成因分析及修复方法J.建材技术与应用,2023(05).