水泥混凝土路面加铺层结构应用经济效益分析(修改稿).doc

水泥混凝土路面加铺层结构应用经济效益分析
2002年水泥混凝土路面加铺层结构应用于湖北省荆州市省道公石线K11+300--- K15+100,K16+600---K20+400,K24+600---K29+200段，全长12.2km，该路段宽9m。试验路段全长10km，共含十种不同的加铺层结构。
具体结构如下：
（1）K11+500---K12+500为旧混凝土板破碎稳定+15cm水泥稳定砂砾整平层+15cm水泥稳定碎石基层（上洒透层油）+1cm沥青石屑封水层+7cm沥青混凝土（其中4cmAC-16I+3cmAC-13I）；
（2）K12+700---K13+700为旧水泥混凝土板+15cm级配碎石裂缝缓解层（上洒透层油）+8cm沥青面层（其中5cmAC-16I+3cmAC-13I）；
（3）K13+900-K14+900为旧水泥混凝土板+满铺玻纤格栅+10cm沥青混凝土面层（其中6cm中粒式AC-20I+4cm沥青混凝土AC-13I）；
（4）K16+800-K17+800为旧混凝土板破碎稳定+17cm水泥稳碎石基层（上洒透层油）+ 1cm沥青石屑封水层+24cm普通水泥混凝土面层（横向缩缝加传力杆钢筋）；
（5）K18+000-K19+000为旧混凝土板破碎稳定+17cm水泥稳碎石基层（上洒透层油）+ 1cm沥青石屑封水层+24cm连续配筋混凝土面层；
（6）K19+200-K20+200为旧混凝土面板（上洒粘层油）+2.5cm沥青砂隔离层+24cm连续配筋混凝土面层；
（7）K24+800-K25+300为旧混凝土板破碎稳定+15cm水泥稳定砂砾整平层+15cm水泥稳定碎石基层（上洒透层油）+1cm沥青石屑封水层+5.5cm沥青面层（其中4.5cmAC-16I+1cm沥青稀浆封层）；
（8）K25+300-K25+800为旧混凝土板破碎稳定+15cm水泥稳定砂砾整平层+15cm水泥稳定碎石基层（上洒透层油）+1cm沥青石屑封水层+5.0cm沥青混凝土AC-16I（3-4年后加铺1cm沥青稀浆封层）；
（9）K25+800-K27+300为旧混凝土板破碎稳定+15cm水泥稳定砂砾整平层+15cm水泥稳定碎石基层（横向每隔S切一道深度为5cm的横缝，上加铺1m宽的玻纤格栅，基层上洒透层油）+1cm沥青石屑封水层+5.5cm沥青面层（其中4.5cmAC-16I+1cm沥青稀浆封层）。a、切缝间距S＝10m，K25+800-K26+300，b、切缝间距S＝12m，K26+300-K26+800，c、切缝间距S＝15m，K26+800-K27+300；
(10) K27+500-K29+000为旧混凝土板破碎稳定+15cm水泥稳定砂砾整平层+15cm水泥稳定碎石基层（横向每隔S切一道深度为5cm的横缝，上加铺1m宽的玻纤格栅，基层上洒透层油）+1cm沥青石屑封水层+7cm沥青面层（其中4cmAC-16I+3cmAC-13I）。a、切缝间距S＝10m，K27+500-K28+000，b、切缝间距S＝12m，K28+000-K28+500，c、切缝间距S＝15m，K28+500-K29+000。
该课题对严重破损的水泥混凝土路面主要维修措施采取换板,从现场调查情况来看，公石线水泥混凝土路面的断板率高达20～60%，若采用大面积的换板维修方法已不经济，而且仅通过换板并不能解决由于路基、基层及水泥混凝土强度及厚度偏小而引起的路面整体强度不足的问题,因此对破损严重的水泥混凝土路面进行加铺改造是一种行之有效地路面改造方法。目前加铺沥青层或水泥混凝土加铺层是旧水泥混凝土路面常用的两种修复措施，其主要作用有两个：一是恢复路表使用功能，提高路面平整度和抗滑性能，全面提高公路的服务水平,确保安全畅通；二是对路面结构进行补强，提高路面的承载能力。经研究表明，加铺改造技术可有效地利用旧水泥混凝土路面板的剩余强度，相当于节省了一个半刚性基层的费用。假设连续配筋混凝土加铺结构的使用寿命为20年，其他沥青加铺层均按12年计算，则连续配筋混凝土加铺层年均造价为7～7. 5万元/年，设置级配碎石裂缝缓解层的加铺层结构为7万元/年，而设置双层15cm水泥稳定类基层的沥青加铺层结构年平均造为8～10万元/年。由此可以看出，按年平均造价来计算，连续配筋混凝土加铺层、级配碎石裂缝缓解层的造价都较低，且从路面使用情况来看，这两种路面目前均未出现任何病害，此外，连续配筋混凝土加铺层结构的后期养护费用极低。因此，从长期使用性能来看，连续配筋混凝土加铺层具有一定的优势,而设置级配碎石裂缝缓解层的加铺层结构总厚度较薄、造价也较低。目前，由于旧水泥混凝土路面加铺层结构、材料的选择及理论计算缺乏深入系统地研究，且由于加铺层设计方法不完善及缺乏相应的施工技术指导，致使许多地方对加铺层材料、结构及厚度的选择仅凭以往的经验，带有较大的盲目性，往往造成加铺效果不理想，并因此造成经济上的损失及不良的社会影响。如果将水泥混凝土路面结构全部废弃修建新路，则施工工期较长，交通影响大，消耗材料多，甚至对周围环境造成一定的污染，不利于公路建设的可持续发展。对水泥混凝土路面进行加铺改造能降低工程造价、大大加快施工进度，缩短工期，且减少了废弃旧水泥混凝土路面板对环境所带来的不良影响。本课题研究充分考虑了地方资源，在推荐的几种典型加铺层结构中，以使用性能良好，施工快捷、对环境干扰小及合理的经济成本等特点成为水泥混凝土路面维修改造中较为可行的一些方法。这一技术可以较好地解决目前湖北省乃至全国水泥混凝土路面保持持续安全运营，维持较高服务水平和通行能力，满足交通持续增长等关键技术问题。这一技术的推广应用，其意义和影响都是深远的。
由于该课题的顺利实施，荆州市在03、04年207国道、汉沙线、公石线路面改善工程项目中，广泛采用了旧混凝土板破碎稳固+15cm水泥稳定砂砾基层+15cm水泥稳定碎石基层（横向每隔20m切一道深度为5cm的横缝，沥青灌缝后上加铺1m宽的玻纤格栅，基层上洒透层油）+1cm沥青石屑封水层+5.5cm沥青面层（其中3cmAC-16I+2.5cmAC-13I）的结构。以上路段经过一至两年的营运，路面状况良好，基本无裂纹。基层预切缝防反射裂缝处理路段与其余一般情况的旧水泥混凝土路面加铺结构（旧水泥混凝土路面破碎稳固+15cm水泥稳定砂砾基层+15cm水泥稳定碎石基层+1cm沥青石屑下封+5.5cm沥青碎石路面）比较，增加了水泥稳定碎石基层切缝、灌缝、加铺1m宽的玻纤格栅三道工序，其经济成本每公里（按9m宽计算）仅增加7200元左右，而后期的养护成本却大大的降低（基层未实施的路面每年需处理表面裂缝15000元以上），同时较一般结构更为美观。对于直接在旧混凝土板上加铺沥青面层的结构，即避免了城市道路因下挖带来的环境污染，又有效的控制了经济成本，9m宽路面每公里大概节约20万元（旧混凝土板按照10％的破损率计算），效益相当可观。
综上所述，水泥混凝土路面维修、加铺改造技术可广泛应用于旧水泥混凝土路面的各种病害处治及大修改造工程。同时针对交通组成、当地自然资源、管理技术等提出了日常维修养护技术及加铺改造技术的设计方法、施工技术，为该技术在旧水泥混凝土路面改造领域的推广应用奠定了理论基础，避免了因无章可循而导致的浪费。同时随着对该技术研究的不断深入及推广应用，对尽快实现纲要目标、确保公路安全运营、保证公路畅通具有重要的现实意义，而由此产生的社会经济效益是不可估量的。
二00五年四月