賈國(guó)強(qiáng)

(北京中港路通工程管理有限公司，北京 101102)

改性瀝青路面結(jié)構(gòu)在公路改建工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

賈國(guó)強(qiáng)

(北京中港路通工程管理有限公司，北京 101102)

通過(guò)結(jié)合某高速公路運(yùn)營(yíng)情況，針對(duì)公路交通量，提出合理的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，采取改性瀝青路面結(jié)構(gòu)層，為同類(lèi)工程提供參考借鑒。

公路改建；路面設(shè)計(jì)；改性瀝青路面

1 項(xiàng)目概況

京港澳高速公路石家莊至磁縣段全線服務(wù)水平將進(jìn)入三級(jí)，該高速路面結(jié)構(gòu)層采用4 cm中粒式瀝青混凝土上面層+5 cm粗粒式瀝青混凝土中面層+6 cm瀝青碎石下面層組成；基層厚度均為20 cm二灰碎石。通過(guò)對(duì)該公路標(biāo)段采取檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明，路面使用性能指數(shù)PQI整體狀況良好，上行行車(chē)道平均值91.1，下行行車(chē)道平均值91.1。針對(duì)該公路不斷增加的交通量，需要對(duì)其采取改建處理。

2 路面使用性能分析

舊路從1998年通車(chē)，路面性能變化較大。本項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)階段通過(guò)對(duì)舊路性能的全面檢測(cè)及歷年病害養(yǎng)護(hù)歷史的分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)分層測(cè)試結(jié)果，采用多層彈性層狀體系理論對(duì)舊路路面強(qiáng)度進(jìn)行分析，分別通過(guò)PCI預(yù)估模型、疲勞方程、MEPDG分析軟件對(duì)舊路路面使用性能進(jìn)行了分析，均得出舊路路面狀況“良好”的結(jié)果，表明舊路仍具有較高的強(qiáng)度，可采用直接加鋪的方式進(jìn)行充分利用，對(duì)舊路路面病害處治后加鋪層厚度為10 cm時(shí)即可實(shí)現(xiàn)新舊路面性能協(xié)同一致，具有良好的抗疲勞性能。另外本路段瀝青混合料整體而言高溫穩(wěn)定性較好，僅部分路段略顯不足，在舊路處治時(shí)，對(duì)于高溫穩(wěn)定性不足路段根據(jù)車(chē)轍病害發(fā)育情況、歷年養(yǎng)護(hù)情況進(jìn)行特殊處理。

3 路面改擴(kuò)建設(shè)計(jì)原則提出

路面設(shè)計(jì)按道路等級(jí)、交通量、交通組成等使用要求，根據(jù)沿線氣候、水文、地質(zhì)及筑路材料的分布情況，本著因地制宜、合理選材、施工方便、利于養(yǎng)護(hù)及積極采用新技術(shù)、新工藝的原則，同時(shí)在結(jié)合本項(xiàng)目周邊高等級(jí)公路路面結(jié)構(gòu)、材料組成以及使用狀況總結(jié)和分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行路面技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較[1-2]。

根據(jù)舊路改擴(kuò)建的特點(diǎn)，本項(xiàng)目確定了“各行其道，各司其職；上下搭接、左右協(xié)調(diào)；物盡其用、低碳環(huán)保；加強(qiáng)檢測(cè)監(jiān)測(cè)，全面分析病害原因[3]；貫徹動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理念，加強(qiáng)施工過(guò)程中檢測(cè)和優(yōu)化設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)原則，力求實(shí)現(xiàn)：① 新舊路面使用性能和使用壽命協(xié)調(diào)一致。② 延長(zhǎng)初次維修期限，體現(xiàn)長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì)理念。③ 合理確定接縫位置和構(gòu)造措施，確保新舊路面協(xié)調(diào)受力。

本項(xiàng)目除匝道收費(fèi)站采用水泥混凝土路面外，主線路段及其余匝道均采用瀝青混凝土路面，瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層連續(xù)彈性層狀體系理論，以設(shè)計(jì)彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算路面結(jié)構(gòu)厚度，對(duì)瀝青混凝土面層，半剛性基層及底基層進(jìn)行層底彎拉應(yīng)力驗(yàn)算[4]。瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)采用以雙輪組單軸軸載100 kN為標(biāo)準(zhǔn)軸載，設(shè)計(jì)使用年限15 a。水泥混凝土路面設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為30 a。

4 基于設(shè)計(jì)彎沉下的路面設(shè)計(jì)

鑒于本工程特殊性，結(jié)合以往工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本工程改擴(kuò)建采用分車(chē)道設(shè)計(jì)的原則，大型車(chē)行車(chē)道設(shè)置于最右側(cè)車(chē)道，大型車(chē)超車(chē)道則設(shè)置于旁邊車(chē)道。同時(shí)，另外四道車(chē)道供小客車(chē)靈活行駛[5-6]。針對(duì)本工程最右側(cè)車(chē)道為大型車(chē)道，因此基于規(guī)范八車(chē)道分布系數(shù)取值基礎(chǔ)上，考慮增大車(chē)道分布系數(shù)，最終取值為0.4，具體交通量分配如下：

8車(chē)道分車(chē)道設(shè)計(jì)：自中央分隔帶向外第一、第二車(chē)道為舊路面改建利用車(chē)道，按行駛小型車(chē)、中型車(chē)進(jìn)行設(shè)計(jì)(分配小客車(chē)、大客車(chē)、小貨車(chē)、中貨及25%大貨車(chē))；第三、第四車(chē)道和硬路肩全部新建路面，按行駛大、中型車(chē)進(jìn)行設(shè)計(jì)(小貨車(chē)、中貨車(chē)、大貨車(chē)、拖掛車(chē))。根據(jù)預(yù)測(cè)交通量計(jì)算本合同段累積當(dāng)量軸次如表1和表2所示。

表1 設(shè)計(jì)參數(shù)表(以設(shè)計(jì)彎沉和瀝青層層底拉應(yīng)力為指標(biāo))

表2 設(shè)計(jì)參數(shù)表(以半剛性材料層層底拉應(yīng)力為指標(biāo))

5 改性瀝青路面設(shè)計(jì)

5.1 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)層厚度計(jì)算

根據(jù)《公路自然區(qū)劃圖》，本項(xiàng)目屬Ⅱ4海灤中凍區(qū)。瀝青路面使用性能氣候?qū)傧难谉岫錆駶?rùn)區(qū)。本項(xiàng)目所在地區(qū)屬Ⅱ4海灤中凍區(qū)，參照文獻(xiàn)[7]，考慮路床部分壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的提高，本項(xiàng)目土基回彈模量取為40 MPa。對(duì)主線舊路改建路面采取加鋪補(bǔ)強(qiáng)，路面結(jié)構(gòu)層為：上面層：4 cmSBS改性瀝青SMA-13；上封層：SBS改性瀝青封層；下面層：6 cmSBS改性瀝青AC-20C；下封層：SBS改性瀝青封層；調(diào)平層(根據(jù)路線縱坡與原路面標(biāo)高擬合高差而定)。

原舊路面結(jié)構(gòu)層為10 cm+調(diào)平層+原舊路面厚度[8]。對(duì)于加鋪補(bǔ)強(qiáng)方案是針對(duì)現(xiàn)有檢測(cè)路況(2010年和2011年)而定的，實(shí)際路面施工時(shí)，應(yīng)對(duì)當(dāng)時(shí)的路面進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)實(shí)測(cè)代表彎沉值<34(0.01mm)時(shí),采用上述加鋪方案，當(dāng)實(shí)測(cè)代表彎沉值在>34(0.01 mm)時(shí)，需根據(jù)實(shí)際檢測(cè)彎沉值重新計(jì)算路面結(jié)構(gòu)，并報(bào)設(shè)計(jì)部門(mén)審核進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

5.2 舊路縱面找平及加鋪方案

本合同段經(jīng)縱面擬合，路線縱坡與原路面標(biāo)高擬合高差路基最大填高32 cm，最大下挖11 cm[9]。結(jié)合舊路路面結(jié)構(gòu)和加鋪方案，對(duì)于不同擬合高差范圍相應(yīng)找平方案如下(下列數(shù)值表示設(shè)計(jì)標(biāo)高與原路面標(biāo)高的差值，高于為正，低于為負(fù)，單位為cm)：

差值為(-11,4)時(shí)采取銑刨掉原路面結(jié)構(gòu)，采用右側(cè)拼寬的路面結(jié)構(gòu)。注：對(duì)于舊路因設(shè)計(jì)標(biāo)高過(guò)低導(dǎo)致全部挖除重建路段，路基頂面強(qiáng)度及壓實(shí)度要求同拼寬新建部分土基頂面強(qiáng)度和壓實(shí)要求；差值為(4，6)時(shí)銑刨8 cm(至原上面層底面)，采用4 cmSBS改性SMA-13+8～10 cmSBS改性AC-20C的路面結(jié)構(gòu)，調(diào)平層為SBS改性AC-20C；差值為(6，10)時(shí)銑刨4 cm(至原罩面層底面)，采用4 cmSBS改性SMA-13+6～10 cmSBS改性AC-20C的路面結(jié)構(gòu)，調(diào)平層為SBS改性AC-20C；差值為(10，14)時(shí)不銑刨，采用4 cmSBS改性SMA-13+6～10 cmSBS改性AC-20C的路面結(jié)構(gòu)，調(diào)平層為SBS改性AC-20C；差值為(14，18)時(shí)銑刨4 cm(至原罩面層底面)，采用4 cmSBS改性SMA-13+6 cmSBS改性AC-20C+8～12 cmAC-25C的路面結(jié)構(gòu)，調(diào)平層為AC-25C；差值為(18，26)時(shí)不銑刨，采用4 cmSBS改性SMA-13+6 cmSBS改性AC-20C+8～16 cmAC-25C的路面結(jié)構(gòu)，調(diào)平層為AC-25C；差值為(26，38)時(shí)不銑刨，采用4 cm SBS改性SMA-13+6 cm SBS改性AC-20C+8 cm AC-25C+8～20 cm ATB-25的路面結(jié)構(gòu)，調(diào)平層為ATB-25。同時(shí)根據(jù)具體舊路路面標(biāo)高和縱斷面拉坡情況，結(jié)合施工方法，合理調(diào)整施工長(zhǎng)度。

5.3 舊路病害處治

結(jié)合檢測(cè)結(jié)果表明，本項(xiàng)目舊路依然具有較高強(qiáng)度，同時(shí)其指標(biāo)良好。通過(guò)結(jié)合當(dāng)前規(guī)范設(shè)計(jì)方法對(duì)舊路采取加鋪設(shè)計(jì)，然后對(duì)其采取檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明，加鋪后舊路完全能夠滿(mǎn)足使用期強(qiáng)度要求[10]。因此，針對(duì)于舊路段本工程通過(guò)結(jié)合點(diǎn)病害處治措施進(jìn)行處治后，直接加鋪4cm SBS改性SMA-13+6 cm SBS改性AC-20C。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)某高速公路交通量增長(zhǎng)等情況，對(duì)公路采取改建設(shè)計(jì)，基于新舊路面使用性能和使用壽命協(xié)調(diào)一致等原則，通過(guò)進(jìn)行路面技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，提出采取改性瀝青路面結(jié)構(gòu)。從本工程實(shí)施效果表明該路面結(jié)構(gòu)層方案應(yīng)用可行，改建后的公路運(yùn)營(yíng)情況良好，滿(mǎn)足路面使用要求。

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2016-07-06

賈國(guó)強(qiáng)(1970-)，男，河北灤縣人，北京中港路通工程管理有限公司高級(jí)工程師．

U416.217

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1673-5781(2016)04-0476-03