旧路改造路面加铺纵横坡方案优化及其施工控制

旧路改造路面加铺纵横坡方案优化及其施工控制（惠罗10标项目经理部毛锦波）[摘要]在国省道公路旧路改造中，由于原路面工后沉降等原因，导致旧路路面横坡和纵坡已经丧失了路表排水的能力，影响路面平整度指标，给旧路改造段路面加铺的设计和施工造成一定的难度，本文通过对旧路加铺改造工程实践的总结，从设计、施工、成本等方面提出一整套有效实用的控制方法，使旧路改造路面加铺施工方案更趋优化。[关键词]旧路改造横坡拟合纵断面拟合加铺调平层不均匀厚度一、工程概况某省道公路改建工程按二级公路技术标准设计，设计车速为60km/h，路面宽度12m。无中分带设计，路面设计标高以道路中心线标高控制，横坡2%（不设超高），超高方式以绕道路中心线旋转。原沥青路面经过多年运营，路面出现裂缝、龟裂，部分路段出现坑槽，现有路面结构难以满足要求。路面改造方案采取加铺新建路面结构层的方式对旧路面进行补强，旧路补强采用如下结构：上面层：4cm细粒式沥青砼（AC-13C）下面层：5cm中粒式沥青砼（AC-16C）基层：22cm水泥稳定碎石基层。二、原设计方案分析原路面改造方案采取加铺新建路面结构层（22cm水泥稳定碎石基层）的方式对旧路面进行补强，但该方案只是考虑了新铺层的厚度,忽略了路面横坡和平整度。由于原来路面横坡和纵断高程已发生变化,又在原有路面上加铺,加上施工误差,导致了加铺后路面横坡和纵坡变化较多，严重降低了加铺路段路表排水和路面平整的能力。为此在本项目我们通过实测高程的数据分析，对横坡和纵坡进行了拟合，优化了原设计路面改造方案。三、路面改造方案优化及其施工控制1、横坡拟合由于原路面工后沉降等原因,导致旧路路面横坡已经丧失了路表排水的能力，需要对路面横坡进行重新设计。正常路段路拱横坡设计为2%。根据JTGD20-2006公路路线设计规范规定了不设超高的圆曲线最小半径。由于原有路面经过多年的运营和维修，平面位置相对没有变化，但在旧路改造之前应对原有道路实测中线对照原设计图纸提供的平曲线要素进行复核，确保数据一致。依据本项目设计图纸，该省道设计时速60km/h,正常路段路拱横坡为2%，查表7.4.1得，本工程不设超高的圆曲线最小半径为1500m,查阅原设计图纸的曲线元素表后，可设计超高段落。根据JTGD20-2006公路路线设计规范要求各级公路圆曲线部分的最小超高值应该公路直线部分的正常路拱横坡度值一致，结合本项目的二省道二级路标准查表7.5.1可以得出超高横坡的范围为［2%，8%］。综合考虑加铺后的成本因素，对圆曲线半径小于1500m曲线路段横坡进行复测，可以取实测的横坡的平均值作为超高值（适当取整），但该超高值应在［2%，8%］之内，小于2%时取2%作为超高值，一般不存在超过最大超高值8%的情况。由双向路拱横坡渐变到圆曲线段的全超高单向横坡设置过渡段，设置长度为缓和曲线的长度。2、纵断面拟合由于原路面工后沉降等原因,导致旧路路面纵坡起伏较大，严重影响路面平整度的指标，需要对路面纵断面进行拟合。考虑到常用的最小二乘法在纵断面拟合时分别要将直线和曲线路段分离开来进行数据分析，造成纵断面拟合存在关联性较差的问题，且计算方法繁琐，这里就不再累述。其实纵段面拟合可采用道路软件重新进行纵断面设计，简单快捷。考虑加铺后的成本、质量等因素，需要在纵断面设计前计算出每个断面的最小控制厚度，重新采用道路软件拉坡后路面厚度应大于等于控制厚度要求。这里采用道路中线处厚度作为厚度控制点，当某一桩号对应断面的实测横坡小于设计横坡时，则该点中线处的控制厚度为H控=H极+10*B(i设-i实)（1）当某一桩号对应断面的实测横坡大于设计横坡时，则该点中线处的控制厚度为H控=H极（2）以上单位为mm，其中H极为根据JTGF08/1-2004质量检验评定标准中加铺路面结构层中厚度（正常新建路段）规定的极值，也可以为设计上计算的最小极限厚度，当图纸无说明时可参照前者。B为路面宽度（一个横坡内），i设为根据横坡拟合确定的设计横坡，i实为某一桩号对应断面的实测横坡的最小值，这样可以满足左右幅最小厚度的要求，当有中间带的公路，i实可简化为该断面的实测横坡。需要注意的是，在采用道路软件拉坡时除考虑上面提到的每个断面的最小控制厚度外，还应考虑旧路改造路面加铺在起终点与原有道路高程的顺接。3、加铺调平层工程量计算由于横坡和纵坡拟合后存在一个不均匀厚度的情况，相当于增加了加铺调平层。根据本项目工程实际，设计为在老路上加铺22cm水稳基层和9cm沥青面层，根据JTGF08/1-2004质量检验评定标准表7.2.2，二级公路水稳基层的厚度极值的允许偏差为-20，即加铺路面结构层中水泥稳定碎石厚度的极值为200mm，由表1可以看出，横坡和纵断面拟合后的厚度最小值能够满足厚度极值的要求。表1厚度控制表桩号路面设计高程(m)设计横坡（%）下承层顶加铺层施工控制厚度(mm)下承层设计高程(m)下承层实测高程(mm)偏差(mm)1m5m1m5m1m5m1m5mK128+400288.430-2.00288.100288.020288.031288.029-699289211K128+410289.030-1.80288.702288.630288.634288.639-689288211K128+420289.630-1.60289.304289.240289.244289.260-6020280200K128+430290.230-0.85289.912289.878289.847289.886-658285212K128+440290.830-0.10290.519290.515290.445290.531-7416294204K128+450291.4300.65291.127291.153291.074291.148-53-5273225K128+460292.0301.40291.734291.790291.683291.773-51-17271237K128+470292.6302.15292.342292.428292.279292.393-63-35283255K128+480293.2102.90292.929293.045292.880293.050-495269215K128+490293.7703.45293.495293.633293.451293.624-43-9263229K128+500294.3104.00294.040294.200293.997294.191-43-9263229平均厚度：249mm根据纵断面拟合后的高程作为设计高程，拟合后的横坡作为设计横坡，再根据下承层的实测高程就可以从上面的厚度控制表计算出加铺调平层的平均厚度249mm，而路面的设计宽度为6m，段落长度100m，从而计算加铺调平层工程量为149.4m3。需要说明的一点是，当摊铺厚度过大不满足压实要求时，应采取分层摊铺分层碾压的方案进行，以确保工程施工质量。4、不均匀厚度路面高程控制方法钢丝放样的时候检测出加铺层两侧放样点的实测高程，根据设计高程计算出铺筑层的实测厚度Z＇。其中Z＇按下式计算：Z＇=S-（Z-T）-(L-F)+C（3）由于钢丝放样的横断面是一个标准的水平面，故只需根据两侧的厚度及高程就能对整个横断面高程进行精确控制。考虑不均匀铺筑层厚度的影响，则钢丝高度的计算公式为：H=S-Z-（Z＇-T）+Z＇*K+C+M-（L-F）（4）其中，Z＇为放样点实测需铺筑的厚度，H为钢丝高度，S为路面设计高程，Z为下承层到路面设计顶的总厚度，T为铺筑层的设计厚度，K为松铺系数，C为包括由横距、横坡引起的高差组成的常数，M为钢丝预留高度，L为视线高；F为前视读数。需要指出的是，在应用考虑不均匀铺筑层厚度的影响的钢丝放样方法时，要确保每个断面的放样点都能够反映下承层实际摊铺厚度的情况，否则需要单独对下承层进行检测，计算出距离放样点最近处下承层需摊铺的实测厚度。四、结论1、通过原有道路测量基础数据的分析,对横坡拟合和纵断面拟合后重新拉坡设计，能够达到了与新建道路相同的运营功效。保证了路面路表正常排水的需要，防止横坡过小形成路面积水,造成安全隐患，同时纵断高程重新设计后有利于路面平整度的要求。2、综合考虑每一断面最小控制厚度要求和成本因素，既保证了工程质量，也避免了因加铺厚度过大产生的不必要成本增加。3、目前关于加铺调平层的计算方法均不够明确，很多都是在施工过程中通过实际产生的工程量来计量，致使施工预算中工程量不好控制。本文根据厚度控制表的方法精确计算出加铺调平层工程量的方法，解决了目前设计及施工预算中计量困难的问题，可供设计及施工计量时参考。4、对于沉降等原因引起的不均匀厚度路面结构层高程的控制，也提出了有效的控制方法，具有实际应用价值。参考资料1、JTGD20-2006公路路线设计规范.北京：人民交通出版社，2006：27-312、JTGF08/1-2004公路工程质量检验评定标准.北京：人民交通出版社，2005：27-313、毛锦波.连续不均匀厚度路面结构层高程施工控制.交通标准化，2012,14:46-47.4、张永军，钟军.浅谈高速公路改扩建项目线形拟合与横坡调整.公路工程，2010,35(4):103-111.