导致城市道路破损的因素及改造措施

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摘要：城市快速发展带来城市交通量快速增长，道路负荷徒增，城市道路破损问题日益严重，并具有一定的普遍性。本文结合沈阳市2013年迎全运会城区道路改造工程，对多条道路实施调研，对路面破损现状进行了详细的分类分析，研究了导致路面破损的因素，从而为道路改造提供依据，并确定改造措施。

关键词：道路改造路况调查病害分析路面结构设计

中图分类号： U41文献标识码： A

近年来，随着城市道路的迅速发展，我国北方城市道路的建设大多采用半刚性基层沥青路面。沥青路面投入使用已多年，出现了各种各样的裂缝，由于路表水的侵入，裂缝量迅速增加，路基、路面承受不了超载车辆荷载的作用，加快路面的裂缝的产生，大大缩短沥青路面的使用寿命。本文从设计、自然条件、交通状况、施工因素对路面的破损成因和改造措施进行分析和总结。

沈阳素有“一朝发祥地，两代帝王都”之称，是一座文化古城。老城区道路修建历史久远，道路结构参差不齐，因此旧路改造需对不同区域、不同路面结构、不同病害的路基、不同开裂程度的面层进行现场勘查、钻芯取样和弯沉测试试验，并组织业内专家对改造措施进行论证，分析旧路结构特点及导致旧路破损的因素，分别对旧路路面结构改造进行综合评价。最后，通过专业技术人员的论证、研究探讨，有针对性地制定科学合理的结构改善方案，充分利用旧路结构，并根据各个道路的具体情况提出相应的改造措施。

一、道路改造原因

由于交通车辆的快速增多及路面破损严重，旧路已不适应城市快速发展的需要，急需进行改造。每条道路等级不同、地理位置不同、路况不同，故改造的原因也不同。就改造原因大致归纳以下几种：

1、道路断面不合理，无法满通需求。

2、由于道路已接近或超过使用年限，路况较差。

3、重载车、超载车较多，道路虽未接近使用年限，但已不堪重负，出现大面积损毁现象。

4、早期道路路面结构层设计较薄，或结构层设计不合理，导致道路路面损坏严重。

5、随着生活水平的提高，人们对道路景观和舒适度也有了更高的要求，很多道路外观陈旧，与城市风貌和周围环境不协调，有损城市形象。

二、道路改造原则

1、以城市总体规划为指导，统筹考虑，理想与现实兼顾，近远期结合，立足当前，着眼长远，并适度超前原则。

2、技术规范框架内高标准设计的原则。

3、景观环境与道路功能协调一致的原则。

在完善交通功能的同时，加强景观环境设计，融入现代化城市道路的先进设计理念。

4、充分考虑城市景观要求及城市环境保护需求的原则。道路建材不但要绿色环保，还要优选本地材料。

5、既要重视前期投入，又要注重后期维护费用。

三、工程实例

1、泰山路道路改造工程

工程起点为黄河大街道路中心，工程终点为陵东街道路中心，道路全长为1972米。黄河大街～北陵大街区间机动车道宽度27m，长度806m；北陵大街～陵东街区间机动车道宽度15m，长度1166m。

路况调查。机动车道路面平整度较好，出现一些稀疏的裂缝，经弯沉检测，代表弯沉值为27.1（1/100mm）。此类裂缝属于非荷载型裂缝，是温度裂缝。机动车道路况如图1。

图1泰山路机动车道路况

病害原因分析。温度裂缝的产生有两种情况即低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝。

低温收缩裂缝。沈阳市属温带半湿润大陆性气候，全年气温在-29℃～36℃之间，温差较大，四季分明。沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不致于产生过大的温度应力。但当气温大幅度下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩。此时半刚性基层的底部将产生拉应力，当拉应力沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力增长，混合料劲度急剧增大。由于沥青面层在路面中是受到约束的，面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度，沥青面层就会开裂。这种情况在沥青面层与基层的附着力不够好，允许有一定的自由收缩时，裂缝就更容易发生。由于沥青路面宽度有限，收缩受路面结构的相互约束小，所以低温裂缝主要是横向的。

温度疲劳裂缝。这种裂缝主要发生在日温差大的地区。由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变（或劲度模量）变小，加上沥青老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。

改造措施。对机动车道作补强处理，补强结构： 2cmSBS改性沥青超薄磨耗层+洒改性乳化沥青粘层油（PCR）（1.1升/平方米）+清扫路面。对于较小的横向、纵向裂缝，缝宽在6mm以内，将缝隙刷扫干净，并用压缩空气吹去尘土后，用灌入热沥青或乳化沥青材料加以封闭处理；缝宽大于6mm的，将裂缝内杂质处理干净后，用沥青砂或细粒式沥青混凝土填充、捣实，并用烙铁封口，撒砂，扫匀；也可以用乳化沥青混合料填封。如图2。

图2 缝宽大于6mm的裂缝

2、五爱街道路改造工程

工程起点为文体路道路中心，工程终点为南关路道路中心，道路全长为2676米。机动车道宽度27m。

路况调查。机动车道路面出现网裂现象，如图3。未出现松散、车辙、沉陷。经过钻芯取样调查，原路面结构为4cm细粒式沥青混凝土+5cm中粒式沥青混凝土+6cm粗粒式沥青混凝土+30cm水泥稳定砂砾+20cm天然级配砂砾。路面检查井周边的碎裂、沉陷问题严重，如图4。

图3 路面网裂现象

图4 检查井沉陷现象

病害原因分析。路面出现网裂现象，此类裂缝属于非荷载型裂缝，是温度裂缝和反射性裂缝。半刚性基层结构整体性保持较好，宜选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下，应采取改善沥青性质的措施。在稳定度满足要求的前提下，优先选用针入度较大的沥青作沥青面层，采用合适的沥青面层厚度可确保半刚性基层不再产生干缩裂缝和温缩裂缝。

改造措施。根据路面弯沉检测数据、路面病害特征，以及取芯结果，进行路面补强结构计算，确定补强厚度。补强结构设计为：4cm细粒式沥青混凝土（AC-13C、0.4%全效高性能沥青添加剂、玄武岩骨料）+洒粘层沥青（0.4升/O）+5cm中粒式沥青混凝土（AC-16F）+中粒式沥青混凝土（AC-16F）调拱+洒粘层沥青（0.4升/O）+高压风机除尘、病害处理+铣刨旧有沥青路面（平均铣刨厚度2cm）。

造成检查井病害的原因很多，大致可归纳为主观因素和客观因素。检查井周围的回填土与周边道路面层材料难以压实，路面竣工通车后，沿井盖的四周出现放射性裂纹，随后出现凹陷现象，每逢下雨，雨水通过裂纹渗入路面结构层，车辆反复水平的震动、冲击促使路面面层开裂、剥落，同时增加了附加应力，造成井盖下强度较低的衬垫材料压碎和无固定措施的井盖座向车行方向滑移。检查井处路面的高低不平和车辆的反复冲击作用，最终造成检查井的沉陷。检查井沉陷问题是目前国内难以解决的技术难题。全面分析其结构受力特点的基础上，通过多项工程检验后，确定一种行之有效的加固措施，保证了检查井盖周边路面平整度及耐久性。即增设了现浇正方形钢筋混凝土护板（C30砼、150×150×30cm）。取得显著效果，值得推广，见图5所示。

3、宁山路道路改造工程

工程起点为淮河街道路中心，工程终点为松花江东街道路中心，道路全长为5057米。机动车道宽度15m。

路况调查。1986年修建，机动车道路面出现龟裂、松散、车辙、沉陷现象，如图6。经过钻芯取样调查，原路面结构为4cm沥青混凝土+7cm沥青半贯入式+15cm三合土+30cm石灰土。

病害原因分析。早期道路路面结构层设计较薄，超过道路设计年限，属于行车荷载引起的结构性破坏。在车轮荷载作用下，大于半刚性基层材料的抗拉强度时，半刚性基层的底部就会很快开裂。在行车荷载的反复作用下，底部的裂缝会逐渐扩展道上部，并使沥青面层也产生开裂破坏，整个路面结构已无利用价值。

改造措施。根据路面弯沉检测数据、路面病害特征，以及取芯结果，进行路面翻建结构计算，确定翻建结构设计为：4cm细粒式沥青混凝土（AC-13C、0.4%全效高性能沥青添加剂、玄武岩骨料）+洒粘层沥青（0.4升/O）+5cm中粒式沥青混凝土（AC-16F）+洒粘层沥青（0.4升/O）+7cm粗粒式沥青混凝土（AC-25F）+1cm同步碎石封层+洒透层沥青（1.0升/O）+20cm水泥稳定碎石（厂拌,水泥重量比5%）+20cm水泥稳定碎石（厂拌,水泥重量比5%）+20cm级配碎石(最大粒径3.15厘米)+ 碾压路床（重型击实压实度≥95%）。

图6 路面龟裂、松散、车辙、沉陷现象

道路改造还应综合考虑平、纵、横。旧路改造道路的平面线形一般与旧路一致，局部不符合规范的路段做些微调。由于沿线相交道路、建筑物、单位门口较多，应确保其排水顺畅，一般纵坡拉坡时要就底不就高。遇到个别点过低时，要通过其他排水设施，解决其排水。

四、结语

城市道路改造因其位于市中心，地下管线错综复杂，限制因素比较多，最大程度地利用旧路结构，进行科学、合理的设计，以节约造价、缩短工期，最大限度地降低对城市环境、交通及市民生活的影响。