市政道路旧路改造设计研究

顾 蓉

（常德市建筑设计院有限责任公司，湖南 常德 415000）

0 引言

随着社会经济的飞速发展，城市内汽车数量不断增加，市政道路交通压力日益增加[1]；城市化进程的加快，也使城市内早期规划的路线及建筑物不能满足现有交通需求[2]；同时由于部分现有道路建设较早，使用年限较长，且当时建设水平较为落后，城市内部分老旧路段出现设施老化、道路狭窄且交通功能滞后等问题[3]。现阶段，根据市政道路中老旧道路的现状和城市发展对市政道路的需求，需要对部分老旧道路进行扩宽改造升级，以满足社会经济的可持续发展[4-5]。该文以实际工程中的具体问题为切入点，针对具体问题对旧路改造设计细节进行深入研究[6-7]，研究结果对今后市政道路旧路改造设计工作具有一定的指导意义。

1 工程概况

1.1 改造项目情况

该工程为市政道路旧路改造与新建道路相结合，其中A段为新建路段，B段为旧路改造路段。道路等级为城市次干道，设计速度为40km/h。该项目规划路幅红线宽度36m，规划绿线控制宽度46m。其中，旧路改造路段共计870m，设计内容包括道路、排水、管线综合、交通规划和生态景观等内容。旧路改造路段老路面为水泥混凝土结构，道路宽度约32m～34m，道路北侧为居民小区且临路侧为高挡墙。

1.2 工程地质条件

拟建场地原始地貌类型属沅水北岸Ⅰ级阶地范畴，场地内无活动性断裂通过，场地原有地貌已基本破坏。场地内分布的地层主要有混凝土、杂填土、淤泥质粉质黏土、粉土、粉质黏土、细砂以及圆砾，其中混凝土部分为老旧路段的混凝土路面，呈灰白色，坚硬。场地属中亚热带湿润季风气候向北亚热带湿润季风气候过渡的地带。

场地地下水主要分为赋存于杂填土及黏性土层中的上层滞水及赋存于细砂、圆砾中的孔隙承压水，以粉土、粉质黏土为相对隔水顶板。上层滞水主要由大气降水、地表水下渗等补给，水位较稳定，初见水位埋深为2.7 m～4.7 m；孔隙承压水主要由沅江及大气降水补给，承压水水位随河水位涨落而变化，以地下径流、井等方式排泄。场地内地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均有微腐蚀性。

2 旧路存在的问题

2.1 老路段病害

旧路改造路段现状老路宽度约32 m，中间车行道宽21 m，为水泥混凝土路面，两侧人行道各宽5.5 m，基本无建筑退让距离，另外北侧居民小区标高比道路高6 m～8 m，临道路一侧为高挡墙。根据现场踏勘情况，路面情况较好，根据《水泥混凝土面板弯沉值实验报告》，平均弯沉值为31（0.01 mm），弯沉值标准差为15.7（0.01 mm），原水泥混凝土路面病害主要表现为交叉裂缝和破碎板、拱起、修补，总体情况较好。因此对病害板进行病害处理后，与新建路段统一加铺沥青混凝土路面。

2.2 病害原因分析

该项目中老旧路段存在时间较长，其现状的路面损坏与大多数市政道路破坏模式一致，是在长期的作用下所形成。导致路面发生破坏的主要因素如下：1）行车荷载。在车辆荷载尤其是超载作用下，导致水泥板开裂、破碎、断板。2）施工。该路段施工年限较久，施工标准较低，土基和基层强度不够。3）筑路材料。质量差、不稳定，造成部分路段病害发育差异。4）水。路面的裂缝未及时修补，水分进入路面内部结构，同时竖向位移重复作用，使面层破坏、基层侵蚀脱空等。

3 旧路改造设计重要节点研究

3.1 设计原则

该项目中设计指标见表1。为保证两侧居民进出，采用倒边施工方案，施工期间保证双向通行，尽量减少道路施工对居民生活的影响[8]。

表1 技术标准表

3.2 旧路病害处理

3.2.1 破碎沉陷板、严重脱空板处理

对损坏严重的旧混凝土面板来说，如果板块出现严重的破碎、断裂与沉陷以及脱空板等情况，就需要挖除旧板浇注新板。具体施工方法如下所述。

对老旧板面进行的拆除工作包括以下2个部分：①放线。形状多为长方形或正方形，并平行于道路中心线位置，放线大小应比损坏部位宽30 cm以上。②切割。根据防线位置进行切割作业，切割深度应大于面板厚度的2/3，当放线位置距离道路缝不足1m时，将整块板进行切除。此外，在旧板拆除作业时，应注意在对裂缝进行切除作业时，要确保机械设备使用合理，沿放线位置仔细施工，避免超挖以及破坏基坑和周边混凝土。新板浇筑工作内容包括以下3个部分：①强度。新板强度应大于旧板，且抗拉强度应大于4.5MPa。②外加剂选择。添加剂的选择应保证混凝土板具有前期强度高，收缩性小、后期强度稳定，同时保证凝结时间符合要求。③后期处理。在混凝土浇筑完成后，对混凝土半面部进行捣鼓、拉毛、赶光以及养护工作。

3.2.2 路基、基层处治

如果混凝土板破坏是由于路基、基层原因引起的，即平均弯沉＞0.45 mm，就应该处理路基与基层。

大面积路基、基层的处理：如果路基、基层需要处治的范围超过总面积的50%，就应采用挖除重建方案。路基开挖换填的处理深度大致为基层以下0.5 m，应根据现场实际情况确定最终换填深度。换填材料采用级配良好的山砾土，并按要求分层压实。

局部路基、基层的处理：如路基、基层需要处治的范围仅涉及少量板块的局部，则应采用浅层挖补方案。清除局部松软路基、基层后采用低标号砼（C20）填筑并振捣密实、整平。

3.2.3 接缝错台处理

接缝错台处理包括以下内容：①当基层过软导致错台即弯沉差≥0.06 mm时，应首先处理好基层，防止进一步不均匀沉陷，处理方法与局部路基、基层的处理方法相同。②错台两侧接缝稳固即弯沉差＜0.06 mm时，错台高差＜1 cm仅采用打磨机磨平即可；错台高差≥1 cm则应切除≥1 m后浇筑新板。

3.2.4 原路面一般接缝、裂缝的处理

在沥青加铺层施工前，应对原路面的纵横向接缝及路面裂缝全部进行清缝。采用割缝机对缝隙进行割缝清理，然后用灌缝机向清理后的缝中灌注沥青胶泥，不能使用热沥青。在清缝时要保证锯深为8 cm～10 cm，清除后要及时清扫附近卫生并尽快进行灌缝，以免杂物再次进入缝隙。灌缝前要调整灌缝机，使其流出的沥青胶泥油细腻、均匀。

3.2.5 缺边、断角板块处理

对缺边、断角板的处理主要有两种方式，首先针对范围小于1m或仅发生断裂的面板可采取灌缝处理；对长宽大于1m，或随着下沉、破碎等问题的面板处理方式与破碎板相同。

3.3 路面工程

该项目路面设计采用双轮组单轴荷载100 kN（BZZ－100）作为标准轴载。表面层采用SBS（I-D型）改性沥青，其余采用A级70号道路石油沥青。人行道部分路面采用机制砼透水砖。此外，该工程中无障碍设施，并在道路路段上铺设有力残疾者行进盲道，行进盲道在路段上连续铺设，道路无障碍盲道铺设位置距道路边线0.6 m，行进盲道宽0.5 m。沿线单位出入口车辆进出少，出入口宽度小的，设置压低侧石的三面坡形式出入口，顺人行道行进方向坡度为1∶20。道路交叉口人行道在对应人行横道线的缘石部位设置缘石坡道，三面坡缘石坡道坡度为1∶12。

3.4 横断面

该项目现状路面为水泥混凝土结构，路面宽度约32 m，两侧存在居民小区和高挡墙。结合项目周边环境和设计要求，该阶段的旧路改造中横断面设计采用原有宽度进行设计，待后续周围居民小区拆迁至合适位置后在对道路中人行道及绿化带等内容进行二次改造。

道路标准横断面设计近期按32m实施，远期按标准横断面（36 m）进行加宽改造，远期只对绿化带及人行道进行加宽改造，机动车道近期与远期相同。近期横断面分布：3.5m（人行道）+2.0m（绿化设施带）+21.0m（机动车道）+2.0m（绿化设施带）+3.5m（人行道）=32.0m。图1为该项目中道路标准横断面图。

图1 道路标准横断面图

3.5 新旧道路拼接处理设计

该项目中新建路段车行道路面自上而下为4 cm厚细粒式改性（SBS）沥青混凝土、5 cm厚中粒式重交沥青混凝土、7 cm厚粗粒式重交沥青混凝土、1 cm厚SBS改性沥青同步碎石下封层、20 cm厚5.0%水泥稳定碎石、20cm厚4.0%水泥稳定碎石以及30cm厚精加工层，旧路改造路段车行道路面结构层自上而下为4 cm厚细粒式改性（SBS）沥青混凝土、5 cm厚中粒式重交沥青混凝土、7 cm厚粗粒式重交沥青混凝土、经编复合防裂布以及经过病害处理的水泥砼板。新旧路面衔接位置示意图如图2所示。

图2 旧路改造路段路面示意图

在施工中应注意以下2点：①新旧路面搭接时分台阶开挖，台阶宽度不应小于100 cm，台阶应稍向内倾斜。②在面层与基层台阶上应继续敷设经编复合防裂布，伸入新建结构层≥1.5 m。经编复合防裂布的部分指标见表2。

表2 经编复合防裂布部分指标

3.6 建筑材料

为适当兼顾高稳、低温两方面的性能，表面层采用SBS（I-D型）改性沥青，其余采用A级70号道路石油沥青。细集料应洁净、干燥、无风化和无杂质，有适当的颗粒级配，填料应干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流出，粗、细集料及填料宜采用黏附性好的碱性石料。沥青混凝土面层沥青用量建议在4.5%～5.5%。黏层油与透层油均采用乳化沥青，所使用的基质沥青标号宜与主层沥青混合料相同，黏层油与透层油品种和用量，应根据下卧层试洒确定。黏层油与透层油均采用沥青洒布车喷洒，并选择适宜的喷嘴，洒布速度和喷洒量保持稳定。填料宜采用石灰岩等憎水性石料经磨细后得到的矿粉。矿粉要求洁净、干燥。当采用水泥、石灰、粉煤灰作填料时，其用量不宜超过矿料质量的2%。其中沥青材料的要求见表3。

表3 沥青材料的要求

4 结论

该文以实际工程为背景，深入分析了市政工程中旧路改造设计中的要点，所得结论如下：1）分析了工程地质条件以及旧路存在的问题，并对病害产生的原因进行深入分析，得到市政道路中旧路病害产生的普遍性原因。2）对旧路改造中的设计细节进行深入研究，重点分析了旧路改造设计原理、路基、路面、横断面以及新旧道路拼接等方面的设计要求和设计细节，分析结果对今后市政道路旧路改造设计具有一定的指导意义。