楊朝輝，溫 騰，陳浙濤

（浙江交工高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)有限公司，浙江杭州 310051）

1 項(xiàng)目概況

甬臺(tái)溫高速公路分水關(guān)長(zhǎng)上坡位于甬臺(tái)溫高速公路K348～K357即浙閩站與分水關(guān)段，長(zhǎng)約9 km，平均設(shè)計(jì)縱坡為3.8%（最大縱坡為4.8%），素有華東第一坡之稱。原面層結(jié)構(gòu)為：4 cmAC-13+5 cm AC-16+7 cmAC-20；橋面結(jié)構(gòu)層為：4 cmAC-13+5 cm AC-16。2003年12月底通車，2004年夏天出現(xiàn)車轍，由原施工單位進(jìn)行返工處理。2005年夏天又出現(xiàn)嚴(yán)重車轍，深度達(dá)10 cm，嚴(yán)重影響了行車安全。2005年11月，再次進(jìn)行車轍處理，處理深度為9 cm，上、中面層均采用改性瀝青，且上面層摻加了纖維。但在2006年6月下旬（處治只有半年后）該路段又出現(xiàn)了車轍、擁包、松散等病害，而且其發(fā)展速度迅速，7月初該路段路面部位已出現(xiàn)連續(xù)、大面積的擁包，凹槽深達(dá)15 cm，嚴(yán)重影響了行車安全性和舒適性，見圖1。

圖1 2006年路段車轍照片

2 病害原因調(diào)查分析

2006年7月30日，對(duì)長(zhǎng)上坡車轍路面進(jìn)行了外觀檢查、取芯檢查、瀝青用量及礦料級(jí)配分析、車轍試驗(yàn)等，對(duì)損壞原因進(jìn)行分析。車輛行駛速度降低造成的剪切變形是長(zhǎng)上坡路段車轍形成的主要原因，超長(zhǎng)坡、超載、路面溫度高、常年排水不暢等不利因素導(dǎo)致早期車轍破壞，具體為以下三個(gè)方面：

（1）交通量大，且以重載車為主，超載超限現(xiàn)象嚴(yán)重。加之地處山區(qū)，連續(xù)超長(zhǎng)上坡及彎道，交通荷載在這些路段的通行狀況與正常路段不同，路面受力模式發(fā)生改變，表現(xiàn)為荷載作用時(shí)間長(zhǎng)、水平作用力加大、側(cè)向作用力加大，這是瀝青路面車轍大面積產(chǎn)生的主要原因；

（2）分水關(guān)長(zhǎng)上坡位于浙江南端山區(qū)，早晚溫差大，夏天連續(xù)高溫時(shí)間長(zhǎng)，路面溫度高；

（3）沿海多雨，常年排水不暢，水損害破壞嚴(yán)重。

3 處治措施

針對(duì)浙江省山區(qū)高速公路長(zhǎng)上坡路段車轍嚴(yán)重的現(xiàn)象，從優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提高路面排水、降低路面溫度、加強(qiáng)施工質(zhì)量控制等共四個(gè)方面進(jìn)行處治。

3.1 優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采用抗車轍能力強(qiáng)、抗水損害能力強(qiáng)的瀝青混合料結(jié)構(gòu)模式，見圖2。上面層采用密實(shí)型SMA-13結(jié)構(gòu)，提高抗滑和抗車轍性及起到封水作用；中下面層采用Superpave-20型級(jí)配，粗集料間能夠形成骨架，內(nèi)摩阻力大，抗車轍性能良好；部分車轍嚴(yán)重路段中面層采用摻巖瀝青Superpave高模量瀝青混合料，在高溫條件下具有較一般瀝青混合料更高的模量，在路面結(jié)構(gòu)中可增加荷載向下傳遞的擴(kuò)散角，減少傳遞到底層的應(yīng)力，從而增加路面的抗車轍能力。表1比較了Superpave20（摻巖瀝青）與AC-20（改性SBS）的性能，可見前者的抗車轍能力與抗水損害能力均大于后者，特別是抗車轍能力提高1倍多。

圖2 路面結(jié)構(gòu)圖

表1 瀝青混合料抗水損害能力與抗車轍能力對(duì)比

3.2 提高路面排水能力

在行車道與硬路肩基層設(shè)置縱向碎石盲溝，將下滲到結(jié)構(gòu)層中的水收集，并及時(shí)排出，降低高動(dòng)水壓力對(duì)路面的反復(fù)作用。盲溝設(shè)置方法見圖3，盲溝深0.3 m，四周鋪設(shè)反濾土工布，底部中間設(shè)軟式透水管，沿盲溝縱向每隔120 m設(shè)置一道橫向排水盲溝。

圖3 盲溝設(shè)計(jì)圖

3.3 路面降溫措施

提出灑水降溫的技術(shù)措施，并對(duì)此進(jìn)行了專題研究。在分水關(guān)長(zhǎng)上坡路段現(xiàn)場(chǎng)建立氣象站。在行車道上選擇合適的位置開槽，在行車道輪跡帶位置的各結(jié)構(gòu)層中埋設(shè)溫度感應(yīng)片（見圖4）。通過測(cè)定溫度變化狀況，分析環(huán)境溫度與路面溫度的關(guān)系，研究溫度對(duì)路面結(jié)構(gòu)的影響。

圖4 埋設(shè)溫度感應(yīng)片示意圖

路面溫度與環(huán)境溫度的關(guān)系、路面結(jié)構(gòu)層間溫度的變化分別見圖5、圖6。由圖5可見，環(huán)境溫度越高，路面溫度就越高。由圖6可見，路面各結(jié)構(gòu)層的溫度以上面層最高，這是由于黑色路面大量吸收環(huán)境中的熱量，致使上面層的溫度遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度；對(duì)于不同測(cè)點(diǎn)，路面結(jié)構(gòu)層中溫度變化均有相同的規(guī)律，上面層至下面層溫度逐步遞減，減幅約為每層2℃～5℃。

圖5 路面溫度與環(huán)境溫度關(guān)系圖

圖6 路面結(jié)構(gòu)層間溫度變化圖

根據(jù)初步的統(tǒng)計(jì)，灑水前路面結(jié)構(gòu)層尤其是上面層的溫度會(huì)有5℃的降幅，其他結(jié)構(gòu)層隨之也有3℃的降幅，30 min后，路面結(jié)構(gòu)層的溫度逐步回升至灑水前的狀態(tài)。因此，在連續(xù)高溫季節(jié)高溫時(shí)段選擇合適時(shí)機(jī)采取灑水降溫措施。一般當(dāng)環(huán)境溫度高于35℃時(shí)，路面溫度高于60℃，通過每30 min左右灑水一次，采用附有預(yù)警設(shè)備的灑水車，高壓均勻噴灑。通過水蒸發(fā)帶走一定的熱量來達(dá)到降低路面溫度的目的，消減夏季路面溫度峰值。灑水量每次以噴濕路面且不產(chǎn)生沿路面流動(dòng)即可。

3.4 施工中的質(zhì)量控制

3.4.1 Superpave-20(改性瀝青+巖瀝青)施工質(zhì)量控制

Superpave級(jí)配設(shè)計(jì)方法提出了“S型級(jí)配曲線、控制點(diǎn)和限制區(qū)”等概念進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)；Superpave旋 轉(zhuǎn) 壓 實(shí) 儀 SGC（Superpa Gyratory Compactor）成型方法，與馬歇爾試驗(yàn)方法相比，能夠較好的模擬混合料的現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)，而且用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)機(jī)評(píng)價(jià)混合料時(shí)，不僅可以評(píng)價(jià)壓實(shí)過程中某一點(diǎn)的壓實(shí)狀況，還可以評(píng)價(jià)瀝青混合料在整個(gè)服務(wù)期間的壓實(shí)特征，且具有良好的抗車轍、抗?jié)B水的性能。

在Superpave-20中摻加一定量的巖瀝青，并通過添加適量的礦粉改善瀝青膠漿在混合料中的性能，使礦料表面具有合適的瀝青膜厚度。從而提高瀝青混合料的模量，增強(qiáng)路面抗車轍、抗?jié)B水的性能。

施工Superpave-20(改性瀝青+巖瀝青)與其他瀝青混合料的不同之處主要包括兩點(diǎn)：

（1）Superpave-20(改性瀝青 +巖瀝青)的拌和

巖瀝青投放：在集料放入拌鍋的同時(shí)加入巖瀝青（采用人工方式投放稱量好的巖瀝青），干拌延長(zhǎng)至15 s，濕拌時(shí)間延長(zhǎng)到45 s。

（2）Superpave-20(改性瀝青 +巖瀝青)的碾壓

與AC級(jí)配相比，Super pave-20路面相對(duì)較難壓實(shí)，因而碾壓主要以大噸位的輪胎壓路機(jī)為主，通過皮輪的反復(fù)揉搓至路面碾壓密實(shí)。

3.4.2 SMA施工質(zhì)量控制

瀝青瑪蹄脂碎石混合料（Stone Mastic Asphalt，SMA）是按照內(nèi)摩擦角最大的原則，以間斷級(jí)配的粗集料形成相互嵌擠的礦料骨架；然后按照空隙率較小的原則，以瀝青瑪蹄脂填充骨架的空隙，形成一種骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的瀝青混合料。施工SMA與其他瀝青混合料的不同之處和控制要點(diǎn)主要包括：

（1）SMA拌和

a.拌和時(shí)間控制

拌和順序及拌和時(shí)間：集料→纖維+礦粉→瀝青，即集料加入2 s后，纖維與礦粉同時(shí)加入，干拌20 s，再加瀝青濕拌40 s，總生產(chǎn)時(shí)間約65 s。

b.纖維投放控制

木質(zhì)素纖維投放均勻，是控制SMA質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，投放多造成混合料過干，過少則會(huì)析漏，造成路面泛油。纖維投放以機(jī)械投放為主人工補(bǔ)投為輔，采用電子稱重式投放機(jī)投送纖維均勻，能使拌和的SMA瀝青瑪蹄脂碎石混合料均勻、連續(xù)。在纖維出料口安排一人觀察纖維送料管是否正常工作，發(fā)現(xiàn)輸送停止及時(shí)由人工補(bǔ)投。

c.保證出廠的瀝青混合料質(zhì)量穩(wěn)定

如出現(xiàn)纖維機(jī)故障且人工投放不及時(shí)，應(yīng)用對(duì)講機(jī)及時(shí)通知拌合樓操作工，及時(shí)將此鍋混合料在小車未拉入成品倉(cāng)前廢棄，以保證出廠瀝青混合料的質(zhì)量穩(wěn)定。

（2）SMA碾壓控制要點(diǎn)

a.SMA必須采用鋼輪碾壓，不能采用輪胎壓路機(jī)碾壓，因?yàn)檩喬郝窓C(jī)的揉搓作用會(huì)使瑪蹄脂上浮，造成構(gòu)造深度降低，甚至泛油。按照“高頻率、低振幅”的碾壓原則，同時(shí)注意控制好碾壓遍數(shù)，防止過壓造成瑪蹄脂上浮。

b.“能否在高溫狀態(tài)下用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓而不產(chǎn)生推擁”是鑒別SMA是否碾壓成功的重要標(biāo)志，如果產(chǎn)生推擁現(xiàn)象，說明粗集料沒有充分嵌擠好，或者嵌擠作用沒有充分發(fā)揮，那就未能達(dá)到真正的SMA效果。

（3）SMA油斑處理

拌和SMA時(shí)纖維投放機(jī)出現(xiàn)異常波動(dòng)時(shí)導(dǎo)致纖維少投，造成瀝青混合料析漏，如拌和人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，攤鋪時(shí)會(huì)產(chǎn)生油斑，見圖7，應(yīng)及時(shí)處理。

圖7 由析漏造成的油斑

4 效果及成本分析

4.1 2007年觀測(cè)結(jié)果

甬臺(tái)溫高速公路分水關(guān)長(zhǎng)上坡路段車轍處治工于2006年8月中旬完成施工，2007年4月至10月對(duì)車轍較大的部位采用三米直尺進(jìn)行了連續(xù)的車轍觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)果見表2。由表2可知：

（1）至10月底兩種結(jié)構(gòu)試驗(yàn)段的最大車轍深度分別為3 mm和2 mm，表明試驗(yàn)段性能效果良好，摻巖瀝青的路段車轍相對(duì)要小、性能更好。

（2）兩種結(jié)構(gòu)的車轍變化，無論是左側(cè)還是右側(cè)車轍，都從4月至6月、8月至9月增長(zhǎng)較快，6月至8月增長(zhǎng)緩慢。

4.2 2012年觀測(cè)結(jié)果

2012年10月份再次對(duì)分水關(guān)長(zhǎng)上坡處治路段進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，路面狀況見圖8。經(jīng)過6年通行營(yíng)運(yùn)后，處治路段目前未出現(xiàn)較大的車轍和推擠擁包現(xiàn)象，可見長(zhǎng)上坡路段的抗車轍能力明顯提高，且耐久性優(yōu)良。

4.3 成本分析

目前路面車轍處治方法主要有三種：傳統(tǒng)的4 cm改性AC-13+6 cm改性AC-20+6 cm粗粒式AC-25；本項(xiàng)目推薦采用結(jié)構(gòu)5 cm SMA-13+11 cm摻巖瀝青 Superpave-20；4 cm復(fù)合改性摻纖維AC-13+6 cm復(fù)合改性摻纖維ATB-25+6c m復(fù)合改性摻纖維 ATB-25。成本分析見表3。由表3可見，方案二、方案三成本分別比方案一增加了12.4%、18%，但方案二、方案三耐久性增加了三倍多，因而方案二、方案三綜合成本更低、更經(jīng)濟(jì)。

表2 2007年車轍觀測(cè)結(jié)果

圖8 2012年路面狀況照片

5 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

綜合甬臺(tái)溫高速公路分水關(guān)長(zhǎng)上坡車轍處治經(jīng)驗(yàn)主要有以下幾方面：

（1）瀝青路面結(jié)構(gòu)選擇是重點(diǎn)。中下面層采用骨架密實(shí)型Superpave路面結(jié)構(gòu)層，抗車轍性能較為理想。若摻加巖瀝青或聚酯纖維等高模量材料，對(duì)提高長(zhǎng)上坡路段抗車轍能力效果更好。

（2）長(zhǎng)上坡路段防排水采用“封、堵、排”結(jié)合的處理方法。即在中分帶采用水泥混凝土硬化封閉處理，防止中分帶水滲入路面結(jié)構(gòu)層；上面層采用防水效果好的SMA結(jié)構(gòu)層，有效防止路表水滲入瀝青路面結(jié)構(gòu)層；在行車道與硬路肩下設(shè)置縱向碎石盲溝，每隔一定路段設(shè)置橫向排水盲溝，利用長(zhǎng)上坡縱坡大，及時(shí)排出積在路面中的水。

（3）做好長(zhǎng)上坡路段瀝青路面后期的跟蹤養(yǎng)護(hù)，通過在瀝青結(jié)構(gòu)層中埋設(shè)溫度感應(yīng)片，及時(shí)掌握瀝青結(jié)構(gòu)層溫度。在連續(xù)高溫季節(jié)，當(dāng)環(huán)境溫度高于35℃時(shí)，路面溫度高于60℃，每30 min灑水一次，以消減夏季路面溫度峰值，使路面溫度降低，延緩裂縫類、變形類主要病害的發(fā)生、發(fā)展。

表3 成本分析表

（4）長(zhǎng)上坡路段處治過程中，病害處治徹底，特別是車轍，應(yīng)處理至未發(fā)生車轍的結(jié)構(gòu)層。

（5）加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)工作，勤灌縫、常補(bǔ)洞，發(fā)現(xiàn)病害立即處理，防止病害發(fā)展。

[1]JTG D50-2006,公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2006.

[2]JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004.

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