季节性冰冻地区农村公路水泥路面养护措施研究

季节性冰冻地区农村公路水泥路面养护措施研究
季节性冰冻地区农村公路水泥路面养护措施研究
摘要：本文针对吉林省农村公路在使用过程中出现的问题进行了调查分析，针对农村村村通公路的建设过程中存在的问题进行了阐述，并针对辽源地区的村村通公路进行了病害破损的调查，形成破损与时间的关系曲线，提出村村通公路的处理方法和预养护方案，为有效改善和提高村村通公路的使用性能和使用质量提出建议，通过实践证明具有良好的使用效果。

Abstract：This paper researches and analyzes the problems in the use process of rural highway in Jilin Province，and expounds the problems in the construction process of rural village to village road. The disease damaged of village to village road in Liaoyuan Area is investigated to get the curve relation of damaged-time and the processing methods and maintenance plans of village to village road are put forward to provide the suggestions for effectively perfecting and improving the using performance and quality of village to village road. The practice shows that it has good effect.
关键词：水泥混凝土路面；公路施工；预养护；水泥混凝土路面破损
Key words：cement concrete pavement；highway construction；precurtion；breakage of cement concrete pavement
中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：
1006-4311（2015）22-0100-04
0 引言
近几年吉林省加快农村基本建设，促使农村公路里程的增长迅速，一般情况下农村公路中的县、乡公路已有现成的规范可循，基本上采用沥青混凝土路面面层，但一些小交通量的乡村公路路面，即俗称农
村公路或者村村通道路，在修筑时没有相关标准和规范来指导，也没有严格的质量检验和验收系统控制施工质量，基本上在路面结构的选择是结合本地实际、造价低、利于当地农民养护的水泥混凝土路面。

尽管水泥混凝土路面虽具有耐久性好的特点，但一旦出现损坏，要简单、快速地修补比沥青混凝土路面相对难得多。

本文通过调研发现这些农村公路水泥混凝土路面经过3～5年寒冷
交替影响，其使用性能易发生严重劣化，尤其是吉林省四季分明，致使全省农村道路已经全面进入养护维修阶段。

为提高农村公路的使用质量，有效改善农村公路的使用性能，本文针对吉林省农村公路进行调查、分析、提出处理的方案。

1 道路选择及调查
根据吉林省地形、地貌，自然气候环境条件，交通状况
等具体进行分析，首先对农村交通量调查，农村公路的主导交通荷载为农用车，拖拉机，小轿车等轻型荷载，部分路段为避免重车通过，还采用了混凝土拱、混凝土梅花墩等措施，在调查过程中发现交通量一般小于600辆/昼夜，荷载较少，因此路面结构荷载原因产生破坏基本较少，但是路面结构依然破损严重，如板体断裂、裂缝、接缝损坏、唧泥、表层破损等，针对这种情况，本文选定辽源地区公路进行调查分析。

辽源地区属半湿润温带大陆性季风气候，一年四季分明：3-5月为春季，寒暖交替，天气变化较大，升温迅速、干燥，多西南大风；6-8月为夏季，湿热多雨，盛行西南风；9-10
月为秋季，温凉短暂，多晴好天气，盛行偏西风，始降霜雪；从11月至翌年2月为冬季，严寒干燥而漫长，具有典型的
季节性冰冻特点，温差幅度大，对吉林省水泥混凝土路面研究具有显著特点。

2 破损调查
水泥混凝土路面结构在设计过程中具有非常高的设计
使用年限，一般为20年，路面结构最小厚度为18cm，作为村村通公路依然遵循这样的原则进行，在调查过程中，为是数据具有典型
性，我们分不同路段，相同或者相近的路面结构类型，不同的设计使用年限进行了路面结构调查评价。

评价结果如表1。

根据道路的等级，参考四级公路，主要考虑路面破损状
况指数和路面行驶质量指数对路段进行综合评价，计算结果如表2。

根据以上调查数据，得出的时间和相关评价指标之间的关系曲线进行拟合，拟合为PCI=105.8523e-0.1274t。

通过对
数据的分析，农村公路都存在一个显著的特点，就是在2年使用期内公路的技术状况保持较为完好，超过三年，则使用状况显著下降。

3 原因分析
3.1 设计方面存在因素分析
经过调查，采用20CM水泥混凝土+20cm二灰稳定碎石及20CM 水泥混凝土+20cm水泥稳定碎石（砂砾）在同等条件下路面的使用性能好于20CM水泥混凝土+山皮石（风化砂）等路面，主要体现在路面裂缝和断裂板上。

3.2 自然因素分析
吉林省气候属温带季风气候，有比较明显的大陆性。

夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。

四季分明，雨热同季。

春季干燥风大，夏季高温多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷漫长。

从东南向西北由湿润气候过渡到半湿润气候再到半干旱气候。

吉林省气温、降水、温度、风以及气象灾害等都有明显的季节变化和地域差异。

冬季平均气温在-11℃以下。

夏季平原平均气温在23℃以上。

吉林省气温年较差在35～42℃，日较
差一般为10～14℃。

全年无霜期一般为100～160天。

吉林
省多年平均日照时数为2259～3016小时。

年平均降水量为400～600mm，但季节和区域差异较大，80%集中在夏季，以东部降雨量最为丰沛。

水泥混凝土路面结构受温度
影响比较大，水泥混凝土路面除受车辆荷载作用外还受到环境因素的影响，温度变化引起的翘曲是环境对路面结构的最主要的综合体现之一。

由于混凝土的材料热传导性能差，周围气温以及日辐射等作用，使得表面温度迅速上升（下降），但结构内部的温度仍处于原状
态，使结构内部形成较大的温度梯度。

温度分布不均引起温度变形，当被约束阻碍时产生温度应力；有时温度应力甚至超过荷载引起的应力，是促使混凝土面板破坏的直接原因之一。

3.3 基层结构施工存在的问题
①拌合，农村公路一般情况下由于里程短而且比较分散，在施工过程中，一小段一小段的进行施工，部分路段才有100-200米，而且工程造价较低，采用厂拌进行施工明显存
在问题，所以有些情况下进行路拌法进行施工，拌合不均匀，尤其是用水量的控制，不是多，就是少，部分水泥多，部分水泥少，造成了基层结构的强度不均匀。

②结合料的掺入量不足，在村村通工程建设过程中，由于工程资金来源问题，往往是一公里的工程造价是固定的，如30万/公里，这就造成既要完成公路里程，又要保证工程质量，存在了一定的矛盾，为降低工程造价，往往面层不能
省，就在基层的结合料掺配比例中做文章，降低了结合料的掺配比例，造成基层结构的强度不足。

③施工过程存在缺陷，在基层结构施工过程中，存在施工连续性不足，比如水泥稳定类结构，由于水泥本省的特性，要求工程施工必须是连续的，工艺要求比较高，而部分小的施工队伍，不能完成，水泥拌合后，未能及时的摊铺，造成水泥凝结后再打散，使结构的强度不足。

同时由于施工过程的仪器设备及施工工艺等跟不上，对基层结构的平整度控制达不到要求，水泥混凝土路面结构本身具有非常高的强度和稳定性能，对基层结构的强度要求不是特别高，尤其是轻中等交通，但是如果路面板的薄厚不均匀，往往会形成应力集中的现象，在较薄处容易出现板块的断裂。

④养生过程，对于半刚性基层结构来说，养生是结构形成强度的重要内容，但是在养生过程中，存在洒水不及时，养生时间不足等情况的存在，比如在调查中发现其中一条道路基层养生时间为五天，达不到规范规定的要求，在做水泥混凝土路面结构的时候，也没有充分进行洒水，造成混凝土中的水分流失，致使混凝土强度达不到要求。

3.4 路面工程存在问题
①原材料问题：原材料中的主要问题是砂的问题，由于施工简单，距离短，一般采用强制式拌合设备进行混凝土的拌合，就造成在拌合过程中，砂一般不进行清洗，造成含泥
量过高，降低了混凝土本身的强度。

②混凝土施工工艺，在村村通道路施工过程中，采用人工简易机械化、三辊轴等施工方法，采用轨道、滑膜施工的只占很少的一部分，在施工过程中主要的问题是振捣不密实或者过震的情况经常出现，尤其是边角常用振捣棒进行振捣，过震的情况经常出现，也是混凝土路面结构出现破坏的一个主要因素。

③养生时间不足，混凝土路面结构施工过程中要求最低养生时间为14天，而在实际施工过程中，由于总体工程造
价的限制，一般不设置临时的道路工程，村村通往往都是一条主要出行道路，受到出行需求的影响，混凝土路面结构往往养生7天左右时间就要开放交通，从而造成路面结构的强度没有达到规范要求。

④人为因素，由于工程规模小，工程造价低廉，工程建设过程中不能达到等级公路的工料机的配置，从而造成人员情况相对来说技术水平较低，在处理工程一些质量控制和特殊情况处理过程中采取了较为随意的方法，降低了工程质量，为工程埋下了隐患。

3.5 养护过程存在的问题
①村村通工程往往在建设过程中，只管建，不管养，没有成建制的养护管理，基本依靠地方交通管理单位和村民自管自养，从而使公路受到自然因素等影响过程中，没有采取
及时有效的处理方法，刚性路面结构出现破坏后会急速的发展，从而造成整个路面结构出现严重破损。

②排水设施养护不到位，在调查过程中发现，村村通公路两侧尤其是通过村镇路段90%以上都设置了相应的排水设施，但是在实际中，边沟、排水沟等都严重的淤塞，起不到排水的作用，反而由于积水、排水不畅，造成路基路面结构中含水率达到了饱和或者过饱和的状态，使路基结构的强度和稳定性下降，从而使路面结构出现问题。

③村村通道路等级一般都是参照四级公路的标准进行
设置，在我省冬季除雪过程中是允许将积雪压实到路面结构上，从而造成路面结构积雪现象较为严重，第二年春融期间，融雪水会造成路基结构出现严重的强度不足，也会造成路面结构出现问题。

4 预养护对策选择流程
水泥混凝土路面预养护对策的选择过程为：首先进行路况调查，确定该路面是否满足预养护路况标准。

一般来说，根据PCI指数进行确定是否进行预养护，尤其是农村公路建设，当值PCI路面破损状况指数达到70-75时，即可进行预养护，水泥混凝土路面预养护的方法和进行养护维修基本一样，选择的是养护的时间。

4.1 工程应用
以辽源地区一条长1033m 的村村通公路和一条长
640m的村村通公路（2013 年路况见表3）为例，阐述水泥混凝土路面预养护对策的选择过程。

经过计算，PCI指数为：路段1的PCI路面评价指数为69.90，路段2的PCI路面评价指数为71.2。

经过评价对路段1采用封层的方式进行养护维修，采用3cm沥青混合料AC-13对路面进行封层处理，路段2由于多种原因没有进行处理。

经过三年的使用，2015年5月对两个路段进行调查，路段1的路面结构出现了脱皮，局部板的破碎，接缝反射形成大规模裂缝，对道路的通行能力产生了一定影响，但是路面结构整体完整，经确定评价路段1重新罩面4.0cm沥青混合料处理，路段2由于当时没有进行处理，经过两年多的继续使用，路面结构破损严重，通行能力急剧下降，部分路段混凝土完全破碎，经调查评价确定采用重新加铺水泥混凝土路面结构，并加铺水泥稳定砂砾20cm用以提高路面结构的整体稳定性。

两种不同的养护维修方案，所得到的结果是完全不同的。

4.2 经济比较
目前公路工程建设水平对两种不同的养护方法和施工技术上基本上是没有任何问题的，都能够做到，表4为从经济角度进行的列表比
较。

5 结语
①农村公路由于受到资金、技术等原因路面结构的质量受到影响，包括在路面结构设计过程中受到资金的限制结构厚度及结构层的设置不是很合理，施工过程中由于工程造价低、工程量小、采用的施工方法和施工工艺受到限制，工程质量相对较低，在运营管理阶段，受到养护资金的限制，基本没有养护，或者由于养护队伍和养护方法受到限制，养护的作用有限，致使农村公路使用的年限下降。

②本项目根据实际工程建设进行调查分析，确定公路破损和时间之间的关系函数PCI=105.8523e-0.1274t，并根据关系函数确定当PCI指数评价为中时，即可进行水泥混凝土路面的预养护，并进行了技术经济评价，本着节省工程建设费用，维持公路的良好使用性能，可采用封层、罩面的方面进行预养护，可提升道路的使用性能，同时降低道路的养护费用。

参考文献：
[1]刘燕，刘剑峰，王宁宁.山区农村公路路面使用性能预测研究[J].公路与汽运，2008（05）.
[2]王保定.水泥路面使用性能综合评价指标体系的改进[J]. 公路与汽运，2008（03）.
[3]林辉煌.水泥路面病害分析与处治对策的探讨[J].公路交通科技（应用技术版），2008（02）.。