1、关于石黄高速公路利用旧路存在的问题及理论浅析详解关于石黄高速公路利用旧路存在的问题及理论浅析中路集团第一公路工程局天津工程处 连佳机【内容提要】本文针对石黄高速公路辛沧段路面三标利用老307线旧路路面存在的问题、提出了解决办法及理论浅析。【关键词】老路利用、存在问题、理论浅析一、前言近年来，随着我国国民经济的高速发展，我国交通运输业特别是公路运输业显现出突飞猛进的态势，到了九十年代中后期公路客、货运输量已分别占总运量的90.6%和75.6%，客、货周转量分别占周转量的53.7%和13.5%，公路运输呈现车流量大（3000辆/昼夜以上）和轴载重（大型货运车辆自重加运输货物有的每辆达60t以上，汽
2、车轮胎的标准气压已增大到1.0MPa以上）的情况，许多原有的国道、省道（二级路、三级路）已不适应现代公路交通运输业的要求，所以必须对旧路进行改建、利用，提高路面等级。如何利用老路将存在许多技术问题和施工问题。石黄高速公路利用旧路修建高速公路在河北省是首次，在全国也不多见，本文详细介绍了石黄高速公路辛沧段路面三标如何成功地利用旧路方面的经验和理论浅析。二、工程简介一）旧路利用概况石黄高速公路辛沧段路面三标桩号K15+200K32+720设计是利用国道307旧路（二级路）作为高速公路北半幅改建成的高速公路。由于旧路宽度不够，旧路横坡也和设计不同，所以旧路利用分两种形式、在旧路一边加宽。、在旧路两边
3、同时加宽。设计上是旧路不做处理直接补强，补强结构为4cm多碎石改性沥青砼，5cm多碎石沥青砼，6cm沥青碎石底面层，沥青碎石整平层，原旧路结构，加宽部分按新建路设计结构。加宽及旧路补强的路面结构见图一。北半幅设计弯沉值为22.2(0.01mm)（新建段、旧路补强段一样）。新建段北半幅路面结构为4cm多碎石改性沥青砼表面层，5cm多碎石沥青砼中面层，6cm多碎石沥青砼底面层，20cm水泥稳定碎石基层，36cm水泥石灰土底基层。6cm沥青碎石底基层 玻璃纤维 土工格栅（图一）二）旧路补强原则原则上是利用旧路直接补强，补强层厚度计算以实测路面弯沉为依据，以弯沉及拉应力同时作为控制路面厚度指标，采用固
4、定上面层及中面层，反算整平层厚度的方法确定，以多层弹性体系理论编制的专用设计程序沥青路面设计与验算系统APDS97Ver 1.1进行设计，各补强路面段上面层与中面层结构同于新建路面，其下设一层沥青碎石整平层，施工时保证三层面层摊铺机都一次摊铺成型。以上补强原则仅作为路线纵断面设计依据，施工中以设计高程与原有路面高差作为实际补强厚度。 三、利用旧路普遍存在的问题一）旧路的不均匀性1、底基层、基层的不均匀性 由于旧路多是在80年代至90年代初修建的，当时的施工标准都很底，施工机械非常落后，加上当时施工人员的质量意思不强，主要存在以下问题：石灰布置不均匀，造成石灰土拌合不均匀。石灰土拌合不均匀（传统
5、的拌合方法是用东方红75拖拉机带铧犁拌合）常常出现夹层、灰窝现象。含水量控制不均匀造成压实度不均匀。标高控制不好，平整度很差。 2、沥青砼面层的不均匀性 传统的沥青砼拌合机都是人工手动式没有电脑自动计量系统，产量也低，所以常常出现沥青用量不均匀、混合料级配不均匀现象、出料温度控制很差，加上传统的沥青砼摊铺机没有电脑自动找平系统、基层高低不匀造成旧路的平整度很差，高低不平，又由于公路运输业近年来呈现车流量大和轴载重（大型货运车辆自重加运输贷物有的每辆达60T以上）远远超过二级路设计标准，导致沥青砼路面损坏，特别是臃包、泛油、车辙、下沉、开裂、松散等问题。 以上两方面原因造成旧路弯沉非常不均匀。3
6、、旧路纵断面和平面标准低 原二级路、三级路纵断面、平面等级很底，纵坡变化大、曲线半径小，也不能满足高等级路面要求，路面两边加宽出现的段落也非常多。加上原二级路、三级路是双面坡，要改成单面坡补强厚度也非常不均匀，造成施工非常困难，无法机械化拌合、摊铺、碾压，路面平整度、弯沉都很难保证。4、新旧路接茬问题 由于新旧路路基及基层压实度不一样，加宽段新旧路接茬如何接、如何保证不开裂、强度一致等问题。二）石黄高速公路辛沧段路面三标利用旧路存在的问题1、设计单位对原有307路基宽度调查不细，有的段落原有旧路北侧需要加宽路基，如K15+350K15+550、K22+550K23+050段落北侧路基不够宽，而
7、设计上没有提出如何施工。 2、补强路面部分段落已位于原有307北侧土路肩上，即旧路面不够宽，如何处理，设计文件也没此项内容，如K15+30016+700、k22+450k22+500段等。 3、设计标高与旧路标高差值不能满足设计补强厚度此种情况设计中没有说明如何处理，具体段落如下： K15+550K16+400 最小高差为0.133m、0.122m。 K16+700K17+300 最小高差为0.058m、0.071m。 K17+650K17+800 最小高差为0.089m、0.116m。 K18+450K18+750 最小高差为0.121m、0.132m。 K21+750K22+400 最小高
8、差为-0.013m、-0.018m。 K26+950K27+900 最小高差为-0.010m、0.051m。 K28+250K30+400 最小高差为0.016m、0.068m。 K32+540K32+700 最小高差为-0.032m、0.009m。 其它段落也有个别点小于15cm。 4、原有307国道路面不同程度的存在着病害，如普遍的横向裂缝，局部的沉陷，局部的纵向裂缝，个别段落大面积的严重龟裂，臃包、松散等早期破损。 5、总监办汇同施工单位在1999年07月和2000年元月组织过两次对旧307线旧路弯沉进行检测发现旧路弯沉远远不能满足设计要求。具体见表-1、表-2。 综合上述情况，可认定旧
9、路路面底基层、基层乃至路基强度都不能满足设计弯沉要求。表-1 桩 号 代表弯沉值(0.01mm) 桩 号 代表弯沉值（0.01mm） K15+200K16+150 34.68 K25+000K25+950 105.41K16+200K17+150 36.87 K26+000K26+950 117.26K17+200K18+150 62.90 K27+000K27+950 89.46K18+200K19+150 43.03 K28+000K28+250 228.28K19+200K20+000 53.72 K28+300K29+250 53.35K20+050K21+000 110.38 K29
10、+300K30+250 56.76K21+050K22+000 86.34 K30+300K31+250 64.26K22+050K22+950 53.74 K31+300K32+000 70.08K23+000K23+950 96.00 K32+050K32+700 60.72K24+000K24+950 79.31 表-2 桩 号 百分表读数（(0.01 mm) 弯沉值(0.01 mm) 平均弯沉(0.01mm) 右外 右内左内左外右外右内左内左外右左初终初终初终初终K20+000 062100909122418181818+050210311123216242848362642+1000
11、707225317141454401447+150039042334119788474408157+200042045539121849088448766+250019114569248383014810034124+300020212572359402815412434139+350317283492394020104823093+40001127028124221856502053+45001306238019261280381959+5000120444002524888501669+5503100323912626682541668+6001060134002132286421764+
12、6500908239217181682381760+7000805122018161046361341+750010011326221202258462152+800 0807429323161466521559桩 号 百分表读数（(0.01 mm) 弯沉值(0.01 mm) 平均弯沉（0.01mm） 右外右内左内左外右外右内左内左外右左初终初终初终初终 K20+850 02509333227501872583465+900 02407034029481468583163+950 019213430127383068563462K21+00055014529016202868322450+80
13、0 1140963008301872162444+850 93684544913890106106789892+900 8327410510358096102708886+950 220018329133443664684066K22+000121017438020443484403962+050 123217324019483854384346+100 022050907441018142716K23+00011321109525282618602739+050 111 3 904524 24 901257+100 5100134120583026321162874+150 01005213
14、2582010301201575+200 017150143603412281262377+250 126162132495414301023466+300 017 0 503134 10 621736+350 5121409128341018582238+400 1 4010032 10 2064542+450 060519029121020581139+500 014 0 503128 10 621436+550 01413132302888641836+600 271514428181210641537+650 15270322612186561531+700 0123541705024
15、16421002071+750 225020219339544042844763+800 11814021028381042562449+850 114214020133303240683154+900 21226012044281624882256+950 011012011139222422802351K24+00022017010136441620743047+050 12018014039421828783053+100 01306016047261232941963+150 0161508032321216642240+200 09032402918612581235+250 110
16、 0 712722 14 561135+300 0200708025401416502733注：实测弯沉数据很多，这里只列一些有代表性的数据作为计算说明。 四、利用旧路存在的问题的解决办法和理论浅析 石黄高速公路辛沧段路面三标是在路基标主体工程及上跨线桥已基本完成的情况下进场的。改变路线已不可能，把旧路全部破除按新路标准施工一来违背原定利用旧路原则，二来工期也无法保证。只能通过科学地计算，在确保设计弯沉的情况下尽量少破除。一）、合理地确定路面基层顶面设计弯沉值计算分两种理论进行，一种是按新建路面双层体系推算，另一种是按旧路补强理推算。路面面层厚度为15cm（4cm、5cm、6cm三层） A：按
17、新建路面双层体系计算参照设计图纸和公路沥青路面设计规范JTJ014-97、路面工程方福森主编确定下列数据：土基回弹模量 EO=33MPa底基层（水泥石灰土）抗压回弹模量E1=900MPa基层（水泥稳定碎石）抗压回弹模量E2=1500 MPa底基层厚度 h1=36cm基层厚度 h2=20cmBZZ-100当量圆半径=10.65cm1、底基层的厚度换算成基层的厚度 公式 H=hi(Epi/Ep2)1/2.4 现只换算一层 故 H=36（900/1500）1/2.4=29.1cm 2、由“一”可得EO/ E2=33/1500=0.022 h/=（29.1+20）/10.65=4.61查弹性双层体系双
18、圆均布荷载弯沉计算诺模图可得 L=0.119计算弯沉综合修正系数F： F=AF（EOLR/2P）0.38 =1.47(330.0222)/(20.710.65)0.38 =0.4678基层设计弯沉L容： L容=（2 P/EO）LF1000 =（20.710.65）/330.119 0.46781000 =25.152（0.01mm）B：按旧路补强理论计算 1、采用公式: （hi/i）=LRm（L0/LR-1）n 2、参照设计图纸和公路沥青路面设计规范JTJ014-97确定下列数据： LR=22.2（0.01mm） BZZ-100当量圆半径=10.65cm =0.8 h1=4cm h2=5cm
19、h3=6cm 查补强层材料参数建议值表： 1=2=3=89 取=8.5 3、计算基层设计弯沉 公式中m参数取-0.25，n参数取0.35 按一层层反算连续算三层: 第一层: (h1/1)= LRm(L1/LR-1)n 0.84/8.5=0.222(-0.25)( L1/0.222-1)0.35 L1=0.227mm第二层: (h2/2)=L1m(L2/L1 -1) n 0.85/8.5=0.227(-0.25)( L2/0.227-1)0.35 L2 =0.236 mm 第三层: (h3/3)=L2m(L3/L2 -1)n 0.86/8.5=0.236(-0.25)( L3/0.236-1)0
20、.35 L3 =0.2524 mm =25.24(0.01 mm)故基层设计弯沉L容=L3=25.24(0.01 mm) 综合二种方法可知,石黄高速公路路面基层设计弯沉：L容=25.20(0.01 mm) 1、查表-1、表-2知原旧路结构都不能直接直接做为基层，这说明原设计图的补强层已不能满足北半幅设计弯沉要求。必须再加厚补强层或破除按新路结构施工。 二）、确定破除段落为了尽可能利用旧路，又要满足上跨线桥净空要求，我们认为只有当旧路结构的强度相当于30cm水泥石灰土强度时才有利用价值（主要是净空要求）。具体计算如下： 1、参照设计图纸和公路路面施工技术规范JTJ0342000附录A确定下列数据
21、及计算公式和数据 土基回弹模量 E0=33MPa 水泥石灰土的回弹模量 E1=900MPa =10.65 h=30 =0.7MPa h/=2.82 E0/ E1=33/900=0.0367 计算公式 L1=2/ (E0K1)L F(cm) F=3.643L0.8519 K1取1.3 2、根据h/=2.82 E0/ E1=33/900=0.0367 查弹性双层体系双圆均布荷载弯沉计算诺模图得 L=0.214 按上面公式知 L0=2/ （E0K1）3.643L1.8519 =73.5（0.01mm） 根据计算得知弯沉代表值大于70（0.01mm)段落必须全部破除。 3、具体破除段落 根据弯沉代表值
22、大于70（0.01mm）必须破除的原则，查表-1、表-2，并汇同总监办、业主现场调查确定破除段落如下： 全断面破除段 K20+000K20+650 K21+800K22+050 K25+800K28+435 K32+414K32+720 部分破除段 K23+000K24+100 北侧破除2m宽 K25+000K25+800 北侧破除2.5m宽 三）、确定弯沉代表值小于70（0.01mm）段落补强层厚度 1、补强层结构的确定原则 在保证路面设计弯沉和面层平整度的前提下，尽可能降低成本和减薄补强层厚度（主要是考虑上跨线桥净空要求）。我们选用了回弹模量很高的水泥稳定碎石半刚性基层替代沥青碎石整平层和
23、6cm沥青碎石底面层，保留5 cm中面层和4 cm上面层，水泥稳定碎石基层的厚度由旧路弯沉代表值决定。 2、路面补强层的计算 从上面计算和查表-1、表-2知没有破除的段落都必须补强，为了简化计算，我们把弯沉代表值化分为四种情况分别计算补强厚度，旧路弯沉小于40（0.01mm）旧路弯沉为40（0.01mm）50（0.01mm）旧路弯沉为50（0.01mm）60（0.01mm）旧路弯沉为60（0.01mm）70（0.01mm）。然后再根据表-1、表-2的弯沉值对纵断面重新拉坡设计，设计时要充分考虑上跨线桥净空要求，同时也要保证拉坡后高差最小厚度满足设计的补强层厚度要求。对不能满足要求的，要求破除旧
24、路沥青砼老油面来保证水泥稳定碎石补强层厚度要求。 计算分三步进行，先计算当路面面层为9 cm（两层）设计弯沉为22.2（0.01mm）时,路面基层顶面设计弯沉值，然后计算当旧路弯沉为40（0.01mm）、50（0.01mm）、60（0.01mm）、70（0.01mm）分别相当于路面水泥稳定碎石底基层的厚度，最后计算水泥稳定碎石基层的补强层厚度。计算以旧路弯沉50（0.01mm）为例。 A、计算路面基层顶面设计弯沉值 计算方法同前（合理地确定路面基层顶面设计弯沉值）所述，只是路面面层厚度为9 cm（两层），通过计算路面基层顶面设计弯沉值L容=24.0（0.01mm）。 B、计算当旧路弯沉为50（0.0
