高輝

干線公路長壽命路面結(jié)構(gòu)在S206滁全一級(jí)公路改造工程中的實(shí)踐應(yīng)用

高輝

（滁州市公路管理局，安徽 滁州 239000）

以S206滁全一級(jí)公路改造工程為例，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工過程質(zhì)量控制兩個(gè)方面介紹了長壽命路面在干線公路工程改造中的應(yīng)用情況，該工程以填充式大粒徑水泥穩(wěn)定碎石水穩(wěn)為關(guān)鍵抗裂層，貫穿長壽命路面為實(shí)施目標(biāo)，取得較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

使用壽命；填充式大粒徑水穩(wěn)；耐久性；車轍

S206滁州至腰鋪段一級(jí)公路于1994年建成，原設(shè)計(jì)為水泥混凝土路面，使用10余年后損壞嚴(yán)重。2006年進(jìn)行第一次改造，在4.1 km長度上試點(diǎn)填充式大粒徑水泥穩(wěn)定碎石基層材料，嘗試將干線公路長壽命結(jié)構(gòu)應(yīng)用到舊路改造工程。通車12年后路況良好，經(jīng)檢測無任何結(jié)構(gòu)性損壞。2018年，為了解決表層瀝青老化和車轍問題，進(jìn)行大修。

1 長壽命路面結(jié)構(gòu)的首次應(yīng)用（2006年）

老路路面寬23 m（含中央分隔帶1.5 m，兩側(cè)硬路肩各2 m），原路面結(jié)構(gòu)為土基上加鋪18 cm石灰土+16 cm厚水穩(wěn)碎石基層+24 cm水泥面板。老路出現(xiàn)較多下沉、斷板、唧漿等病害，路面損壞嚴(yán)重。

1.1 長壽命路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1.1 結(jié)構(gòu)組合圖

滁全路長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 滁全路長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)圖

1.1.2 底基層疲勞壽命驗(yàn)算（要求不低于50年）

原路面破碎后沖壓控制彎沉代表值為86（0.01 mm），反算舊路頂面的當(dāng)量回彈模量，為：

底基層的極限劈裂強(qiáng)度查《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2006）表E.2，得s=0.5 MPa。

由BISAR軟件計(jì)算得到底基層底最大拉應(yīng)力t；根據(jù)規(guī)范式8.0.6-1計(jì)算抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)，為：

為了確定不同舊路頂面當(dāng)量對底基層預(yù)計(jì)使用年限的影響，進(jìn)行參數(shù)敏感性分析，底基層最大拉應(yīng)力隨原路面模量變化如圖2所示，底基層使用壽命隨原路面模量變化如圖3所示。根據(jù)以上計(jì)算，彎沉代表值86（0.01 mm），反算舊路頂面當(dāng)量回彈模量191 MPa，結(jié)合公路等級(jí)及交通量大小，計(jì)算出底基層預(yù)期使用年限約為61年，高于50年的疲勞壽命驗(yàn)算要求。

圖2 底基層最大拉應(yīng)力隨原路面模量變化圖

1.2 施工方案與質(zhì)量控制

通過綜合分析評(píng)價(jià)，得出老路損壞的主要原因有老路結(jié)

構(gòu)層總厚度不足（18 cm石灰土+16 cm水穩(wěn)+24 cm水泥面板）；老路結(jié)構(gòu)層質(zhì)量較差（經(jīng)檢測，水泥混凝土面板強(qiáng)度不足，水穩(wěn)和灰土厚度不均勻、不成型）；面板破碎嚴(yán)重，中分帶無排水設(shè)計(jì)，造成部分土基含水量大，承載力不足；位于建材基地，重載車輛多。

圖3 底基層使用壽命隨原路面模量變化圖

針對以上原因，按照部位不同形成如下施工方案。

1.2.1 中分帶、硬路肩加寬部位病害處理

由于回填寬度不夠，無法采用機(jī)械壓實(shí)，采用振搗水穩(wěn)回填方案，預(yù)留18 cm的普通水穩(wěn)層厚度。

1.2.2 老路主路部位病害處理

對原水泥混凝土面板采用沖擊碾壓的方式進(jìn)行均質(zhì)化處理，控制沖碾后板塊碎裂大小約為50 cm×50 cm，消除板塊脫空現(xiàn)象。

作為該設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵抗裂結(jié)構(gòu)層，路面基層施工質(zhì)量控制至關(guān)重要，具體要求如下：①5%普通水穩(wěn)底基層施工按《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》施工，各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。②填充式大粒徑水穩(wěn)上基層施工[1]。主骨料采用6～8 cm單一粒徑的粗碎石，含量在50%左右。采用挖掘機(jī)配合人工的方式進(jìn)行攤鋪（目前全部采用攤鋪機(jī)），將大粒徑主骨料攤鋪在水穩(wěn)底基層表面，攤鋪厚度與上基層設(shè)計(jì)厚度基本相當(dāng)；人工配合小型挖掘機(jī)將填充料均勻攤鋪在大粒徑主骨料上，填充料為拌和機(jī)干法拌和，水泥劑量為填充料總量的8%；采用旋耕機(jī)進(jìn)行二次路拌。拌和要求專人現(xiàn)場挖坑檢查翻拌均勻性，填充料在主骨料中填充情況，填充料是否填充至結(jié)構(gòu)層底，如果不符合要求要繼續(xù)翻拌（目前，二次路拌設(shè)備已配套專用旋耕設(shè)備，填充料采用濕拌法）；旋耕后人工初步整平，主骨料表面開口空隙較大處，用填充料找補(bǔ)，使其均勻、平整，穩(wěn)壓后及時(shí)灑水，使水分在填充料內(nèi)部均勻滲透，采用濕拌法后，取消灑水工序；每個(gè)作業(yè)面至少配備22 J以上的振動(dòng)壓路機(jī)一臺(tái)，18～21 t三輪壓路機(jī)一臺(tái)，振動(dòng)碾壓寧過勿欠，且無需封閉養(yǎng)生，碾壓結(jié)束后可開放交通，灑水養(yǎng)生7 d以上。

2 長壽命路面使用功能恢復(fù)與提升（2018年）

2.1 路面病害現(xiàn)狀

2018年對該路段進(jìn)行了檢測，結(jié)果得出彎沉代表值為10.3（0.01 mm），2006年的彎沉代表值為11.6（0.01 mm），承載能力無任何衰減；觀測探坑，基層材料基本無變化，結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用；基層與瀝青層匹配良好，瀝青層未出現(xiàn)疲勞損壞跡象；填充式大粒徑水穩(wěn)段（4.1 km），主要病害為車轍，并有少量瀝青路面老化裂縫，僅在基層表面發(fā)現(xiàn)3道橫裂，無唧漿和反射裂縫病害。相鄰周期施工的常規(guī)水穩(wěn)對照段（2.1 km）出現(xiàn)基層橫裂56道。

2.2 使用功能恢復(fù)與提升

結(jié)合道路現(xiàn)狀，為進(jìn)一步恢復(fù)瀝青路面使用功能，采用以下基本方案：銑刨原4 cm厚AC-13瀝青混凝土面層后，加鋪4 cm厚AC-13橡膠改性瀝青混凝土面層。

病害處理重點(diǎn)為：瀝青加鋪層表面功能耐久性設(shè)計(jì)、7個(gè)紅綠燈路口抗車轍新技術(shù)應(yīng)用、老路少量裂縫的精準(zhǔn)處治，從而實(shí)現(xiàn)提升道路安全性、舒適性和耐久性的目標(biāo)。具體實(shí)施方案如下。

2.2.1 瀝青加鋪層表面功能耐久性設(shè)計(jì)

針對抗車轍和抗滑等耐久性的技術(shù)要求，采用以下措施：①AC-13加鋪層采用橡膠改性瀝青，動(dòng)穩(wěn)定度5 623次/毫米；②為保持上面層構(gòu)造深度耐久性，控制關(guān)鍵篩孔2.36 mm通過率為23.4%，瀝青混合料空隙率為4.7%。

2.2.2 紅綠燈路口抗車轍新技術(shù)應(yīng)用

7個(gè)紅綠燈路口（14處）車轍嚴(yán)重，是重點(diǎn)處理的路段。根據(jù)車轍出現(xiàn)形式和長度，對每個(gè)道口處理80 m長。AC-13上面層統(tǒng)一添加抗車轍劑，動(dòng)穩(wěn)定度為7 280次/毫米。

下面層采用三種處理方式：①瀝青下面層采用灌入式復(fù)合材料新技術(shù)（5處）。將瀝青下面層全部銑刨，攤鋪空隙率20%左右的瀝青混合料，并在空隙內(nèi)注入水泥基壓漿材料，形成剛?cè)釓?fù)合材料，動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)14 000次/毫米，抗車轍性能優(yōu)良。②銑刨換填6 cm瀝青混凝土下面層（8處），AC-20采用SBS改性瀝青，同時(shí)添加抗車轍劑，動(dòng)穩(wěn)定度為6 487次/毫米。③老路少量裂縫的精準(zhǔn)處治。瀝青面層老化裂縫處銑刨、換填新瀝青混凝土；基層裂縫方面，基層表面貼防裂貼，下面層上貼碳纖維布，同時(shí)對基層周圍進(jìn)行注漿，換填新瀝青混凝土。

應(yīng)用填充式大粒徑水穩(wěn)碎石基層能有效克服反射裂縫、保證基層自身耐久性、顯著減薄瀝青面層厚度，具有投資少、針對性強(qiáng)的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)預(yù)期可使用50年以上，實(shí)現(xiàn)干線公路建設(shè)低成本、長壽命的目標(biāo)。

［1］張植俊.水穩(wěn)填充大粒徑碎石基層在公路大修工程中的應(yīng)用［J］.消費(fèi)導(dǎo)刊，2015（9）：3.

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.13.036

2095－6835（2019）13－0087－02

高輝（1982—），男，大學(xué)本科，工程師，研究方向?yàn)楣饭こ獭?/p>

〔編輯：張思楠〕