張萬磊，成相飛

（1.江蘇中路工程技術研究院有限公司，江蘇 南京 211800；2.南京市浦口區(qū)公路管理站，江蘇 南京 211800）

農村公路環(huán)境友好型瀝青路面結構的應用探索

張萬磊1，成相飛2

（1.江蘇中路工程技術研究院有限公司，江蘇 南京 211800；2.南京市浦口區(qū)公路管理站，江蘇 南京 211800）

結合南京市浦口區(qū)農村公路提檔升級工程，以浦合線改造工程為例，在對瀝青路面典型結構與病害進行調查分析的基礎上，確定了現(xiàn)場水泥冷再生和泡沫瀝青廠拌冷再生綜合再生的處理方式，同時考慮路面抗車轍的要求，將成品橡膠瀝青應用到上面層結構中，通過工程的現(xiàn)場實施及后期觀測，表明所采用的路面結構方案是合理、可行的，保證了農村公路的建設質量。

農村公路；瀝青路面；環(huán)境友好；冷再生

1 概述

2003年起，江蘇省按國家統(tǒng)一部署，大規(guī)模開展農村公路建設，農村公路服務能力、建設質量和管理水平等不斷取得新突破。截至2012年底，全省農村公路總里程達到14.05萬km，占全省公路總里程的90.8%。

隨著農村公路網絡的逐步展開，農村經濟日益活躍，交通出行需求日漸旺盛，現(xiàn)有大量通村公路條件難以滿足安全通行的需要。為切實保障鎮(zhèn)村公交、校車以及城鄉(xiāng)客運班車等通行安全，進一步保障和改善農村民生， 2013年起，江蘇省政府下達了《關于實施農村公路提檔升級工程的意見》，計劃用6年時間，新改建農村公路3.4萬km。

截止2015年底，江蘇新一輪農村公路提檔升級已完成大半，期間針對農村公路建設面廣量大、資金投入緊張的問題，各地在路面結構方面，也是積極探索，有針對性地選擇路面結構類型和技術措施。在南京，浦口區(qū)從2013年開始率先在農村公路中引用就地冷再生、廠拌冷再生、廠拌熱再生及低碳環(huán)保材料等一系列新技術、新工藝，較好地完成了工程建設任務，且工程經濟環(huán)保效益顯著。本文結合南京市浦口區(qū)農村公路提檔升級改造工程，介紹農村公路環(huán)境友好型瀝青路面結構的應用情況。

2 浦口地區(qū)農村公路瀝青路面典型結構調查與分析

準確調查與評價原有農村公路路面結構與使用性能是提檔升級改造工程成功的基礎。對南京市浦口區(qū)不同道路等級、不同交通量等路段進行了路面結構調查，并對浦合線改造工程進行了全面的病害調查。

2.1 農村公路瀝青路面典型結構調查

調查顯示，浦口地區(qū)早期修建農村公路常采用18～25 cm二灰碎石基層。近些年，由于粉煤灰質量不穩(wěn)定，已逐漸用水泥穩(wěn)定碎石代替，在一些交通量大的道路，其下還有20～30 cm級配碎石，在鄉(xiāng)道等一些輕交通量道路，絕大多數基層為20 cm石灰土和泥結碎石。

面層材料一般為6～12 cm瀝青混凝土，根據現(xiàn)場調查，超過80%的瀝青面層都采用9～12 cm的兩層瀝青結構路面，其他一些輕交通量的鄉(xiāng)道大多使用單層瀝青層或瀝青貫入式路面。浦口區(qū)農村公路典型路面結構如表1所示。

表1 浦口區(qū)農村公路路面典型結構

2.2 農村公路路面典型病害及承載力調查

X302浦合線是南京通往合肥的傳統(tǒng)出省通道，現(xiàn)狀為雙向兩車道，該路修建年代久，目前部分路段仍承擔著較大的運輸重任。選取浦口區(qū)浦合線（高麗段，全長3.2 km），對其進行全面的病害調查及承載力檢測。

根據現(xiàn)場對浦合線路面病害處的調查，路面縱向裂縫、橫向裂縫及龜裂大量存在，局部位置伴有沉陷病害。從病害發(fā)生的范圍、程度來看，局部路段路面裂縫較為嚴重。通過現(xiàn)場取芯，發(fā)現(xiàn)：

（1）取出的面層芯樣，大部分完整性較好；

（2） 共有10/14處芯樣的基層松散，表明水穩(wěn)碎石基層強度較低，承載力不足；

（3）所取芯樣總厚度平均值為28.1 cm，瀝青面層平均厚度為8.4 cm，瀝青層厚度普遍偏??；

（4）從面層底部與基層頂面粘結情況看，絕大部分芯樣基層與面層粘結性較差。

最后，對路面承載力檢測采用貝克曼梁進行彎沉測試，左幅車道彎沉代表值為64.3（0.01 mm），右幅車道彎沉代表值為87.1（0.01 mm）?？傮w而言，路面整體承載能力較弱。

3 農村公路路面結構升級改造方案選擇（以浦合線改造工程為例）

根據對浦合線（高麗段）的病害調查可知，該路段面層和基層均存在不同程度的病害，承載力不足，且層間粘結較差。根據原設計方案，則是將舊瀝青路面和舊結構層全部挖除，然后再重新做基層和面層，但這樣不僅工程造價較高、施工工期較長、污染環(huán)境、并且需要長時間中斷交通。為此，項目管理單位專門組織相關單位，對設計方案進行專題研究、論證，研究老路材料的循環(huán)利用及路面的抗車轍等問題［1-3］。

3.1 農村公路路面再生技術適用性分析

路面材料循環(huán)利用一直是公路交通行業(yè)節(jié)能減排工作的重點之一，材料循環(huán)利用不僅節(jié)約大量的集料、瀝青等原材料，而且節(jié)約工程造價，有利于處理廢料、保護環(huán)境等。隨著人們對環(huán)保、社會效益的關注，以及技術的進步，路面再生利用技術越來越受到行業(yè)的重視。幾種常用的再生方式如表2所示。

表2 常用再生方式的對比

由表2可見，在各種路面再生技術中，現(xiàn)場冷再生和廠拌冷再生的舊路材料利用率最高，且技術成熟，能夠修復路面的結構性病害，最符合農村公路建設的需要。但關于這兩項再生技術的應用，則還需要結合路面病害及結構層厚度的情況分別確定。主要考慮的方面有：

（1）基層存在松散、承載力不足等情況，考慮基層銑刨量較大，應優(yōu)先考慮使用水泥就地冷再生技術；

（2）基層破壞較為嚴重必須進行修復時，同時存在面層較厚超過10 cm以上的情況，采用全深式再生，再生厚度往往超過了30 cm，無法保證其碾壓質量，考慮先銑刨面層料，再對基層進行水泥就地冷再生；

（3）為保證廠拌冷再生級配的穩(wěn)定，通常選取規(guī)模較大的路段進行集中銑刨，廠拌冷再生混合料可作為路面的下面層使用。

3.2 瀝青材料的選擇

江蘇省在橡膠瀝青研究、應用方面在國內起步較早，開展了各種橡膠瀝青混合料的研究工作，形成了橡膠瀝青混合料技術體系。其中斷級配橡膠瀝青混合料性能良好，各項路用性能指標表現(xiàn)優(yōu)異，有效地提高了路面的抗車轍能力和抗疲勞性能，在高速公路與干線公路上得到了一定規(guī)模的應用。

為了更大范圍地推廣橡膠瀝青的應用，江蘇省又開發(fā)出了成品橡膠瀝青。成品濕法橡膠瀝青具有對現(xiàn)場生產干擾小、生產效率高、產品穩(wěn)定性好等優(yōu)點，重要的是，橡膠瀝青的成本也較SBS改性瀝青有所降低，適用的級配范圍更廣。

浦合線（高麗段）由于部分路段仍承擔著較大的運輸重任，路面抗車轍性能仍需要重點關注，綜合考慮農村公路建設成本和施工的便利，將成品橡膠瀝青應用于該項目的瀝青面層。

3.3 浦合線（高麗段）改造工程路面結構方案

浦合線（高麗段）路面結構為8～9 cm瀝青面層+22～24 cm二灰碎石基層，路面總厚度為32 cm左右。由于路面基層大多不成型，經過對路面改造方案的分析與論證，確定對原路面面層進行銑刨處理后對剩余25 cm基層采用水泥進行現(xiàn)場冷再生，再生后作為道路的基層使用。對銑刨的路面材料，進行（泡沫瀝青）廠拌冷再生，作為新道路的下面層，最后在再生完的下面層上加鋪4 cmAC-13C混合料，上面層瀝青采用成品橡膠瀝青。路面改造方案示意如圖1所示。

圖1 浦合線（高麗段）路面改造方案

改造后的新路全部使用了老路材料，就地冷再生實現(xiàn)了100%基層材料利用，廠拌冷再生實現(xiàn)了70%左右的面層材料再生，具有節(jié)約工程造價、施工工期時間短、環(huán)保效益好等特點。瀝青路面上面層采用了橡膠瀝青路面，高溫穩(wěn)定性好。

4 工程應用及路面使用性能觀測

4.1 水泥就地冷再生

（1）配合比設計結果

按照文獻［4］中T0842—2009振動成型方法進行水泥冷再生配合比設計，混合料設計級配與設計水泥劑量、最大干密度和最佳含水量分別如表3與表4所示。由表可見，設計混合料強度滿足文獻［5］無機結合料穩(wěn)定冷再生混合料用作路面基層的無側限抗壓強度（2.5～3 MPa）要求。

表3 水泥冷再生級配設計結果

表4 水泥冷再生配合比設計結果

（2）工程實施

就地冷再生施工的特點是大型機械密集施工和高生產率。對冷再生機械及配套設備要求是有足夠的生產能力并且處于良好的工作狀態(tài)。就地冷再生施工中最重要的就是再生機械的選擇，浦合線再生機械選擇維特根WR2500S型，該就地再生機是目前使用最為廣泛的一種機型，其工作寬度達到2.438 m，最大工作深度可達50 cm，施工過程中可實現(xiàn)添加用水量及再生深度的自動控制。

此外，現(xiàn)場共配備碾壓、整形設備3臺套，單鋼輪壓路機、平地機與膠輪壓路機各1臺?，F(xiàn)場銑刨、拌和后，單鋼輪壓路機緊跟再生機靜壓1遍，接著強振壓實3遍。在完成一個作業(yè)段的再生和初壓后，立即用平地機整形。平地機整平后，單鋼輪壓路機再強振2遍，最后，采用膠輪壓路機進行收光。

施工期間，同步進行了水泥劑量、混合料級配、含水量、混合料無側限抗壓強度、壓實度等檢測，各項指標滿足施工控制要求?；鶎羽B(yǎng)生7 d后，進行完整性取芯，芯樣上、下部完整，無松散脫落現(xiàn)象。

4.2 泡沫瀝青廠拌冷再生

（1）配合比設計結果［5-9］

配合比設計前分別對所用材料，包括銑刨料（RAP）、新添加集料、水泥、70號道路石油瀝青等進行相關試驗。道路石油瀝青發(fā)泡特性試驗表明，所用道路石油瀝青發(fā)泡性能良好，最終選用瀝青發(fā)泡溫度為160 ℃，發(fā)泡水量2.0%，膨脹量22，半衰期10.4 s。

礦料設計合成級配與混合料設計結果分別如表5、表6所示。設計的泡沫瀝青冷再生混合料性能良好。

表5 泡沫瀝青冷再生混合料設計級配

表6 泡沫瀝青冷再生混合料設計結果

（2）工程實施

為了進一步利用老路銑刨料，配置了破碎設備，根據銑刨料的尺寸設置了10 mm和20 mm兩道篩網，將銑刨料分成10 mm以下細集料部分、10～20 mm粗集料部分和20 mm以上大顆粒部分，對于20 mm以上大顆粒部分進行再次破碎，破碎后的銑刨料經篩網過篩后分成粗細兩檔，可以得到較好的利用。

泡沫瀝青廠拌冷再生拌和采用維特根KMA220型專用設備，配備有泡沫瀝青發(fā)生裝置。現(xiàn)場攤鋪與常規(guī)瀝青路面施工類似，根據情況配備一臺或多臺攤鋪機。本項目壓實施工流程為：單鋼輪壓路機前靜后弱振壓實1遍、前后弱振1遍—雙鋼輪壓路機前后振動3～4遍—輪胎壓路機搓揉6～8遍收光。

施工完成后，項目立即進行封閉養(yǎng)生，待再生層可以取出完整芯樣或再生層含水率低于2%時，結束養(yǎng)生。

4.3 使用性能觀測

為評價浦合線（高麗段）長期路用性能，對該項目分別進行了路面外觀調查和路面完整性調查。

從目前路面外觀情況調查來看，浦合線（高麗段）已用兩年時間，交通量較大且陡坡、急轉路段較多，目前路面使用情況良好，無明顯病害。路面完整性調查采取取芯的方式，主要檢測芯樣的厚度、完整性以及層間粘結情況，浦合線（高麗段）采取隨機取芯。從現(xiàn)場情況看，路面取芯隨機芯樣均完整密實，層間粘結情況良好。

5 結論

本文以南京市浦口區(qū)浦合線（高麗段）農村公路改造工程為例，介紹了農村公路升級改造中路面結構方案的選擇及實施情況，得出以下主要結論：

（1）根據對浦口區(qū)農村公路的路面結構調查，浦口地區(qū)農村公路多采用18～25 cm二灰碎石基層，面層材料一般為6～12 cm瀝青混凝土。

（2）針對浦合線（高麗段）存在不同程度的破壞、承載力不足等問題，對路面適宜的再生技術進行了分析，并確定了現(xiàn)場水泥冷再生和（泡沫瀝青）廠拌冷再生兩種綜合再生的處理方式。改造后的新路全部使用了老路材料，該方案具有節(jié)約工程造價、施工工期時間短、環(huán)保效益好等特點。

（3）考慮到浦合線（高麗段）部分路段仍承擔著較大的運輸重任，路面抗車轍性能需要重點關注，將成品橡膠瀝青應用到項目的瀝青上面層。

（4）為評價浦合線（高麗段）長期路用性能，對該項目進行了路況調查與取芯評價。從路面外觀調查情況來看，項目已使用兩年時間，交通量較大且陡坡、急轉路段較多，目前路面使用情況良好，無明顯病害。通過現(xiàn)場隨機取芯，路面取芯芯樣均完整密實，層間粘結情況良好，表明采用的路面結構方案是合理的，保證了農村公路的建設質量。

［1］江蘇省人民政府.關于實施農村公路提檔升級工程的意見（蘇政發(fā)［2013］27號）［R］. 2013.

［2］江蘇東南交通工程試驗檢測有限公司.農村公路瀝青路面再生技術體系研究［R］. 2015.

［3］JTG E60—2008公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程［S］.

［4］JTG E51—2009公路工程無機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程［S］.

［5］JTG F41—2008公路瀝青路面再生技術規(guī)范［S］.

［6］李強，馬松林，王鵬飛.水泥穩(wěn)定廢舊瀝青路面材料路用性能試驗研究［J］.公路交通科技，2004，21（5）：25-28

［7］曹翠星，何桂平，韓海峰.泡沫瀝青及其混合料的研究現(xiàn)狀［J］.石油瀝青，2003（2）：54-59.

［8］DH Chen，F(xiàn) Hugo. Comparison of Two Pavement Rehabilitation Strategies［J］. Journal of Transportation Engineer，2001，127（1）：47-58.

［9］ CT Jahren，BJ Ellsworth. Constructability Test for Cold In-Place Asphalt Recycling［J］. Journal of Construction Engineering & Management，1999，125（5）：325-329.

Explore on Application of Environmentally Friendly Asphalt Pavement Structure for Rural Highway

Zhang Wanlei1, Cheng Xiangfei2
（1. Jiangsu Sinoroad Engineering Research Institute Co，LTD，Nanjing 211800, China; 2. Nanjing Pukou District Highway Management Station，Nanjing 211800, China）

According to rural road upgrade project of Pukou District of Nanjing, taking Puhe line reconstruction project as an example, typical structure and the damage of the asphalt pavement, and confirmed the treatment method of the cement cold regeneration and the cold recycling of the foamed asphalt plant. Considering the requirements of anti-rutting asphalt pavement, factory rubber asphalt was applied to upper layer structure. The implementation and post project on-site observation showed that the pavement structure scheme was reasonable and feasible, which could ensure the construction quality of rural highway.

rural road; asphalt pavement; environmentally friendly; cold recycling

U416.217

A

1672-9889（2016）06-0026-04

2016-06-28）

張萬磊（1983-），男，江蘇贛榆人，工程師，主要從事瀝青路面科研、技術服務和試驗檢測工作。