摘要 本文结合武汉市三环线南环段工程实例，论述现状武黄高速公路在纳入城市快速路系统时，如何进行路面结构设计与路基拓宽设计的问题。
关键词 高速公路 路面状况评价 弯沉 橡胶沥青应力吸收夹层 路基拓宽
一、 前言
由于历史条件的限制，我国二十世纪80～90年代修建的高速公路几乎都是双向4车道的断面形式。从目前看来，部分发达地区的高速公路已经明显出现通行能力不够的情况，不久该现象将会在全国范围内出现，道路改扩建问题将提到议事议程。
由于路网结构等条件的制约，改扩建方案大都是在原有公路基础上实行单侧或双侧拓宽的形式，面临的问题和技术难点具有许多共性：如老路路基、路面的强度、稳定性如何？可否利用，怎样利用？新老路基的拼接工程措施如何？
武汉市三环线南环段（关山二路～老武黄公路）工程—武黄高速公路共线段的扩建，拉开了湖北省现有高等级公路改扩建工程的序幕。本文以该项目为实例，结合扩建设计，对道路状况进行了全面、系统的分析，提出了合理的工程措施，希望能对今后类似工程提供有益的经验和参考，以期发挥一定的社会效益和经济效益。
二、工程概况
三环线是武汉市总体规划中城区边缘的一条规划快速路，设计车速80km/h，全封闭、全立交，路基宽度为32米，双向六车道。三环线南环段（关山二路～老武黄公路）工程起点至武黄高速立交，为现有武黄高速公路，根据武汉市路网规划，作为武汉市三环线的一部分，对现状应进行改造，将其纳入全封闭城市快速路系统。
共用段道路长约3.44公里，是沪蓉国道主干线的重要路段，也是湖北省“大三角经济区”高速公路主骨架的重要组成部分。现有高速公路按平原微丘区四车道高速公路设计，设计车速为100km/h，路基宽24米，行车道宽为2×7.5米，设计荷载：汽—超20级，挂—120，道路全线设1.5米宽中央绿化带。武黄高速公路于1987年4月动工兴建，1990年12月建成1991年2月正式通车，
工程范围内： K0+420.67～K0+560为现状武黄高速公路收费站（正在拆除，改造后将外移10公里至武东收费站）， K0+560～K2+563段为水泥混凝土路面，长约2公里； K2+563～K4+000，长约1.44公里，为
工程改造内容：将原有路基由双向四车道扩建为双向六车道，路基宽度由24米拓宽至32米，道路两侧各扩宽4米，路面统一为沥青路面，改造工程将涉及旧砼路面加铺沥青砼和拓宽新建沥青砼路面两部分内容。
三、武黄高速公路检测简况及现有路面状况评价
旧水泥混凝土路面状况是反映旧路面使用现状的基本资料，是旧混凝土路面改造设计的主要依据。通过对公路修建和养护技术资料的查阅，对路面结构的完整性、强度以及表面功能的调查和检测，分析已承受的交通荷载及预计的交通需求，考虑道路沿线气候条件、地下水位以及路基和路面的排水状况，其目的主要是了解路面现有结构状况和承载能力，分析路面损坏的原因，作为评定路面使用性能的依据，为路面改造设计提供可靠的设计参数和方法。对老路的检测评价是解决上述问题的基础。
1.检测简况
目前，对现有高速公路路况进行大范围的检测评价在国内开展得较少，尤其是对高速公路的路肩部分更是如此，湖北省内还没有先例。本项目采用了①路况调查：对全线进行分幅、分车道、逐板外观普查，记录并初步确定路段损坏分布情况和做出评价。②路面弯沉
2.现有路面状况评价
检测结果表明，在武黄高速公路建成通车至今的15年内，水泥混凝土路段的现有板块有一半以上先、后做过整板更换，并且部分板下基层也做过维修，路面总体上已经接近稳定状态。除了明显施工缺陷和路面结构损坏以外，多数石屑基层和混凝土面板的强度符合设计要求，可以直接采用。
现有沥青路面段系武黄高速公路大修工程改造后的一段，经过两年的正常运营，检测结果表明其现状路面结构及观感是令人满意的。
全线路肩处强度偏低，同时，从地质钻探报告显示，填土的含水量普遍偏大，部分位置的压实度不够，作为路基拓宽后的行车道的现状硬路肩，应采取措施予以加强。
四、路面改造设计
由于沥青加铺层能有效地改善旧水泥路面的使用性能，同时充分利用旧水泥路面作为一个稳定、坚实的基层，造价相对较低，施工方便，且对交通、环境影响小，因此在国内外旧水泥路面改造工程中应用最多。
水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土这种路面结构普遍存在这样一个问题：沥青加铺层中出现反射裂缝，反射裂缝本身对罩面层的使用性能影响不大，但环境因素的负效应常常使裂缝迅速扩散，从而缩短罩面层的寿命，那么如何控制反射裂缝产生的时间和扩展的速度将是设计中必须解决的关键问题。
1.反射裂缝防治措施
对于防治反射裂缝，往往采用以下措施：
(1)在沥青加铺层上对应旧路面的横缝位置锯切出新的横缝，适用于旧路面结构状况良好，接缝处板边弯沉量较小的混凝土路面。
(2)加厚加铺层，但单纯依靠增加厚度的方法有其弊端：一方面增加厚度必将增加路面造价；而且在夏季高温情况下，沥青混合料高温蠕变易产生车辙，也没有充分利用旧水泥混凝土板做基层的强度优势，故而这一方法对于高等级公路改造是不可取的。
(3)把旧的混凝土板打碎以减少板长，并碾压固定，适用于路面损坏严重路段。
(4)铺设土工织物及格栅。
(5)铺设橡胶沥青应力吸收夹层：为了防止和延缓反射裂缝，同时防止地表水再度下渗，在旧水泥混凝土路面与沥青加铺层之间设置橡胶沥青应力吸收夹层，厚度为10～50mm，模量为10～100MPa，其作用为降低旧混凝土面层与沥青加铺层之间的粘附阻力，从而减少温度下降引起的反射裂缝。
同时，国内外大量工程实践表明，当旧路面板传荷能力很差时，采用任何处理措施防治反射裂缝都显得无能为力。因此，治本重于治标，旧水泥混凝土路面的综合处治对加铺沥青面层成败至关重要。为了有效地改造旧水泥混凝土路面，改善路面使用性能，应从提高面层、夹层性能，处治好旧板块等多方面考虑改造方案。
2.路面改造方案
综合考虑经济上的合理性和技术上的可行性以及新材料的运用等因素，本工程采用旧混凝土路面上铺设STRATA橡胶沥青应力吸收夹层，同时，由于武黄路沿线地区年平均气温16.6℃，极端最高为41.3℃，极端最低为-18.1℃。年平均降水量为1200～1385.8毫米，属多雨区，因此加铺层应具有较高的强度和稳定性以及较好的路用性能。加铺层上面层设计采用4厘米SBS改性SMA-13沥青混凝土(纤维掺量2.25kg/t)， 下面层采用7cm AC-25C粗粒式沥混凝土，其下铺设2.5cm的STRATA橡胶沥青应力吸收夹层。
对于现状路面的综合处治，则以旧水泥混凝土板块的单点实测弯沉值和板间实测弯沉差来控制。
(1)现状水泥板块弯沉控制指标(单位0.01mm)为：
①左右轮弯沉差△L＜6，左右轮弯沉均值L＜14, 且横缝前后弯沉差△L＜6或△L≥6但弯沉值较小的混凝土板，不予处理。
②左右轮弯沉差△L＜6，左右轮弯沉均值L＜14, 且横缝前后弯沉差△L≥6弯沉值较大的混凝土板；左右轮弯沉差△L＜6，左右轮弯沉均值14≤L＜40；左右轮弯沉差△L≥6，单点实测弯沉值L＜40的板块，钻孔压浆处理。
③左右轮弯沉差△L＜6，左右轮弯沉均值L≥40；左右轮弯沉差△L≥6，单点实测弯沉值L≥40。
处理方案：整板破碎，处理基层，新浇混凝土板块单点实测弯沉值Lr＞40，整板破碎，处理基层，新浇混凝土板块。
④灌浆后两相邻板间弯沉差控制在0.06mm以内。
(2)水泥混凝土路面与沥青路面过渡段（估计长度100m）的弯沉控制：单点实测弯沉值L＜14，不予处理；单点实测弯沉值L≥14，处理基层（压浆）
(3)现状沥青路面段的弯沉控制：鉴于这段路面属武黄高速公路大修工程以后的路面，路况调查资料反映该段路况很好，不需要做路面结构维修工作，路面表层平整度、抗滑性能都相当好，故该段路面完全保留。
(4)全线硬路肩，通过路肩弯沉检测、承载板实验、地质钻探及土工试验都表明，其整体强度及土基压实度均不足满足车行道设计要求，因此在路基拓宽时，予以破除后新建，采用复合式路面结构实施。
通过上述处理措施，可以有效提高旧水泥混凝土板的承载力，增强板体稳定性，改善板块之间接缝的传力效果，为加铺沥青面层提供根本保证。
五、路基拓宽结构设计
由于原有路基需由24米拓宽至32米，道路两侧各需拓宽4米，因此，新老路基将存在拼接后如何解决差异沉降的问题。
老路堤在经过多年的荷载作用，可以认为已经沉降完成，故只将荷载加在拓宽路堤上进行考虑。根据以上思路，考虑加筋处置，进行了相关地基沉降计算，根据计算成果，工程设计主要从以下几个方面来减少差异沉降的产生：
①新旧水泥路面间增设拉杆。
②路基加筋：新老路基间铺设土工格栅。
③路基拓宽工程中，为改善拓宽路基的稳定性，需要在老路基边坡上进行台阶开挖，放缓横坡以减小滑动力。并且，老路基边坡开挖台阶便于新路基压实，防止因为结合部位新路基填土的压实度不够而造成的结合部强度不足。
④拓宽路基填料及压实度控制。
路基拓宽工程中，新路基的填料及压实度一方面影响新路基的自身压缩变形，另一方面影响新老路基的模量比，进而影响结合部路面结构的力学响应，因而进行填料合理选择和压实度控制极其重要。
路基填土必须符合规范要求，要求填土压实度≮96%，土基回弹模量不小于35MPa，弯沉值不小于250（1/mm）。
⑤路面的损坏很大程度上取决于路基排水的设计，从地质报告来看，现有硬路肩部位（即拓宽后行车道）路基土含水量较高，因此，在对现状硬路肩进行改造后，在新建土路肩下设置纵向渗沟，汇集路面结构层的层间水，将其排出路基范围以外，以保持路基干燥状态。
六、结束语
目前，该项目尚未实施，新老路基的差异沉降还不得而知，而STRATA橡胶沥青应力吸收夹层在武汉市内道路的应用也尚属首次。随着近几年武汉市内道路“黑色化”的普及，为尽量减少伴随着沥青加铺路面而产生的反射裂缝，我们将跟踪项目的实施效果，为武汉市沥青混凝土加铺和老路拓宽改造工程积累经验。
参考文献：
1.姚祖康《路面》人民交通出版社1999年7月
2.公路水泥混凝土路面设计规范 JTJ D40-
