孫 菲

（廣東華美加工程顧問有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

近幾年廣東省公路通車?yán)锍坛掷m(xù)增加，截至 2018 年底，全省公路通車?yán)锍踢_(dá) 21.77 萬 km。隨著粵港澳大灣區(qū)的進(jìn)一步開放發(fā)展，道路通行壓力逐漸提升，公路改擴(kuò)建及路面改造工程也將逐漸增多。但改擴(kuò)建路面工程仍存在較多問題，例如使用壽命短、工程造價(jià)高、路面破壞嚴(yán)重等［1］。本文將結(jié)合廣東省公路建設(shè)現(xiàn)狀，對(duì)干線公路路面工程改擴(kuò)建設(shè)計(jì)存在的問題及對(duì)策進(jìn)行分析。

1 廣東省公路路面建設(shè)現(xiàn)狀分析

根據(jù)對(duì)珠三角（廣州）、粵北（韶關(guān)）、粵東（汕頭）、粵西（湛江）等典型地方干線公路使用現(xiàn)狀調(diào)查，結(jié)果分析如下。

1）廣州地區(qū)路面結(jié)構(gòu)多為水泥、瀝青或白加黑等結(jié)構(gòu)。韶關(guān)地區(qū)在 2010 年以前多以水泥路面為 主，在 2013 年之后，瀝青路面開始增多，但是在交通量比較小和縱坡比較大的路段，依舊采用水泥路面，在山區(qū)改擴(kuò)建路面結(jié)構(gòu)更傾向于水泥路面。汕頭地區(qū)路面改造以白加黑為主。湛江地區(qū)高等級(jí)公路一般采用瀝青路面為主，交通荷載較大地區(qū)仍考慮采用水泥路面。

2）平交口路面瀝青路面車轍、擁包等病害嚴(yán)重，即使路面添加抗車轍劑等材料仍然破壞嚴(yán)重。

3）水泥混凝土路面主要病害包括裂縫、破碎板等，其中裂縫占比約 70 %；瀝青路面主要病害包括龜裂、車轍、縱向裂縫、橫向裂縫以及修補(bǔ)等病害，其中龜裂占比約 50 %。

4）穿城公路路面加鋪高度受限，加鋪結(jié)構(gòu)太厚不利于兩側(cè)居民出行。

5）地方公路超載車輛較多，水泥穩(wěn)定碎石等傳統(tǒng)半剛性基層產(chǎn)生反射裂縫問題較為嚴(yán)重。

6）郊區(qū)公路以重交通為主，面層一般采用 AC-16 級(jí)配設(shè)計(jì)，抗車轍性能較好；穿城公路以小客車為主，采用 AC-13 級(jí)配設(shè)計(jì)，防水性能較好。

7）路面改擴(kuò)建工程對(duì)舊路面材料的利用不充分，材料再生循環(huán)利用率較低。

2 路面工程改擴(kuò)建設(shè)計(jì)中存在問題分析

2.1 路面處治方案不能充分解決舊路面問題

結(jié)合廣東省干線公路路面建設(shè)現(xiàn)狀和以往舊路改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為舊路處治方案設(shè)計(jì)中主要存在以下幾點(diǎn)問題。

1）改擴(kuò)建路面設(shè)計(jì)時(shí)，一般能夠根據(jù)原有路面狀況的調(diào)查和評(píng)估的結(jié)果，進(jìn)行路面損壞分析，分段擬定路面處治方案。但針對(duì)舊路病害的處治往往缺乏準(zhǔn)確的判別標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，造成施工現(xiàn)場(chǎng)難以正確判斷路面處治方案。

2）早期廣東省較多城鎮(zhèn)路段原路面基層下有較厚的砂石材料，單純的進(jìn)行路面處治后進(jìn)行加鋪設(shè)計(jì)，導(dǎo)致路面標(biāo)高抬高，不利于兩側(cè)居民的出行。

3）舊路面各結(jié)構(gòu)層再生處治方法設(shè)計(jì)不合理，尤其是水泥混凝土路面，應(yīng)充分分析集中再生利用與就地再生利用的適用條件，提高路面處治效果，降低環(huán)境污染。

2.2 舊路面材料再生利用不充分

1）《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》指出，大灣區(qū)將實(shí)行最為嚴(yán)格的環(huán)保要求，建立環(huán)境污染“黑名單”制度，推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用［2］。因此，對(duì)廣東省公路改擴(kuò)建設(shè)計(jì)路面材料的充分再生利用設(shè)計(jì)提出了更為嚴(yán)格的要求。目前在公路改擴(kuò)建設(shè)計(jì)中，對(duì)材料的綜合循環(huán)利用設(shè)計(jì)不夠全面，對(duì)再生骨料通常設(shè)計(jì)用于工程項(xiàng)目的水穩(wěn)基層等建設(shè)，而針對(duì)其他細(xì)料等未進(jìn)行充分設(shè)計(jì)利用，導(dǎo)致廢舊材料的循環(huán)利用率大大降低。

2）結(jié)合改擴(kuò)建項(xiàng)目設(shè)計(jì)情況來看，對(duì)廢舊路面材料通常采用廢棄處治或集中堆放用于其他工程項(xiàng)目，未能夠最大限度地利用于設(shè)計(jì)項(xiàng)目工程，既造成了環(huán)境污染，又加大回收材料后期的處治難度。

2.3 路面加鋪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保守且針對(duì)性不高

1）一般舊路經(jīng)過多年使用后，路面病害較為復(fù)雜，不同路段路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相差可能較大，若均采用同一種加鋪結(jié)構(gòu)，則加鋪路段改建后的路面結(jié)構(gòu)力學(xué)性能相差較大，可能造成部分路段強(qiáng)度富余較多，而部分路段結(jié)構(gòu)偏危險(xiǎn)。這種路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保守，且未能充分針對(duì)舊路狀況進(jìn)行加鋪設(shè)計(jì)，針對(duì)性不強(qiáng)，使得道路使用壽命不長(zhǎng)，增加公路養(yǎng)護(hù)和大修的費(fèi)用。

2）“白加黑”是目前舊路改造常見的處治方式，舊水泥混凝土路面作為路面基層，極易產(chǎn)生反射裂縫，大大降低路面的使用壽命，造成后期養(yǎng)護(hù)及處治難度加大［3］。

3）加鋪結(jié)構(gòu)基層設(shè)計(jì)通常采用水泥穩(wěn)定碎石類半剛性基層材料，結(jié)合實(shí)際工程調(diào)研結(jié)果來看，這種加鋪結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生反射裂縫，尤其針對(duì)特重交通等級(jí)路段。

3 改擴(kuò)建設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題解決對(duì)策分析

3.1 舊路處治方案分析

舊路面改擴(kuò)建設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合路面結(jié)構(gòu)承載力狀況、路面損害狀況及交通荷載等級(jí)等因素，采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)理念，綜合分析舊路的處治及利用方案。

3.1.1 舊瀝青路面處治判別標(biāo)準(zhǔn)

舊瀝青路面處治主要結(jié)合舊路強(qiáng)度、承載能力以及路面破損狀況進(jìn)行判斷，結(jié)合JTGD 50－2017《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)改擴(kuò)建路面結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算方法，涉及舊路結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度和模量等設(shè)計(jì)參數(shù)，為便于施工質(zhì)量控制，建議將路表彎沉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制在 35（0.01 mm）mm 以內(nèi)，從而保證原路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和承載能力。詳細(xì)判斷方法與控制標(biāo)準(zhǔn)如表 1 所示，其中對(duì)舊路結(jié)構(gòu)較好路段建議采用非開挖式地聚合物對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)，既減少對(duì)路面結(jié)構(gòu)的損壞，又能夠較好地提高路面結(jié)構(gòu)的承載能力。

表1 舊瀝青路面處治判別和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

3.1.2 舊水泥混凝土路面處治判別標(biāo)準(zhǔn)

舊水泥混凝土路面處治判別方法主要依據(jù)舊路面技術(shù)狀況評(píng)定等級(jí)進(jìn)行判定，處治方案主要可分為兩種：路表處治后保留原路面或加鋪新結(jié)構(gòu)層、舊路再生處治后加鋪新結(jié)構(gòu)層，如表 2 所示。

表2 舊水泥混凝土路面處治判別和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

目前對(duì)舊水泥混凝土路面再生處治工藝主要分為以下 3 種類型［4］。

1）集中破碎再生利用，采用固定地點(diǎn)統(tǒng)一集中破碎加工處理后再生利用。

2）就地碎石化再生利用，主要包括共振碎石化再生技術(shù)及多錘頭碎石化再生技術(shù)。

3）就地發(fā)裂再生利用，主要包括沖擊壓裂再生技術(shù)、板式打裂壓穩(wěn)再生利用技術(shù)及微裂均質(zhì)化再生利用技術(shù)。

結(jié)合近些年來較多研究和工程應(yīng)用狀況來看［5，6］，沖擊壓裂和板式打裂壓穩(wěn)技術(shù)應(yīng)用相對(duì)就地碎石化和微裂均質(zhì)化技術(shù)應(yīng)用較少，主要是由于其施工對(duì)路面結(jié)構(gòu)和周圍敏感構(gòu)筑物的影響，限制了其使用范圍。微裂均質(zhì)化技術(shù)是近幾年發(fā)展并逐漸應(yīng)用的工藝，能夠較為徹底地消除板底脫空，對(duì)原路面基層和路基具有一定補(bǔ)強(qiáng)作用，使舊路面達(dá)到裂而不破的效果，較好地防治反射裂縫的產(chǎn)生，因此建議路面技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果為“良、中”路段可采用該技術(shù)。

與就地碎石化技術(shù)相比，集中再生利用技術(shù)對(duì)路面結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的影響較小，因此在滿足集中破碎再生利用條件時(shí)，宜采用集中破碎再生技術(shù)方案，其利用條件如表 3 所示。

表3 舊路集中破碎再生利用推薦條件

3.1.3 城鎮(zhèn)及標(biāo)高受限路段路面處治方案設(shè)計(jì)

城鎮(zhèn)及標(biāo)高受限路段路面處治方案設(shè)計(jì)主要考慮路面處治方案對(duì)兩側(cè)敏感構(gòu)筑物及路面標(biāo)高對(duì)居民出行的影響。對(duì)附近有敏感構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用集中破碎再生技術(shù)。對(duì)標(biāo)高受限或需降低路面標(biāo)高路段，建議挖除路基以上路面結(jié)構(gòu)，其中基層下含有較厚砂石材料路段，宜挖除后集中再生利用，然后鋪筑新路面結(jié)構(gòu)層。

3.2 舊路面材料綜合再生利用設(shè)計(jì)

1）對(duì)舊瀝青路面的再生利用方式主要分為廠拌熱再生、就地?zé)嵩偕?、廠拌冷再生、就地冷再生等。目前對(duì)舊瀝青路面材料的再生利用設(shè)計(jì)發(fā)展和應(yīng)用較為成熟，較多省市頒布并實(shí)施相關(guān)技術(shù)指南或規(guī)范，一般再生后應(yīng)用于路面面層或基層結(jié)構(gòu)。

2）對(duì)舊水泥混凝土路面及半剛性材料基層（或底基層）的綜合再生利用設(shè)計(jì)主要指集中破碎再生后再生料的應(yīng)用。應(yīng)盡可能提高舊路材料再生循環(huán)利用率并應(yīng)用于設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目，避免資源的浪費(fèi)與環(huán)境污染。通過碎石加工工藝（見圖 1），將廢舊路面材料進(jìn)行破碎，其再生利用最大粒徑不宜超過 26.5 mm。

圖1 碎石加工流程

3）對(duì)再生成品集料可分為粗骨料（粒徑＞5 mm）、細(xì)料（粒徑≤5 mm）及細(xì)粉等，其中粗骨料可用于半剛性基層（底基層）、貧混凝土基層以及路緣石、邊溝、排水溝等交通附屬設(shè)施的建設(shè)，用于基層（底基層）材料設(shè)計(jì)時(shí)，其摻配比例應(yīng)控制在 70 % 以內(nèi)；細(xì)料可通過制砂機(jī)制成再生砂，用于水泥混凝土或水穩(wěn)材料的設(shè)計(jì)；細(xì)粉可用于建筑圬工材料。

3.3 加鋪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

舊路加鋪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)道路周圍環(huán)境的影響。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性要求對(duì)舊路強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析，針對(duì)舊路不同強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，提出對(duì)應(yīng)的路面加鋪結(jié)構(gòu)形式與施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)；工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性不僅要保證對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，而且要求綜合考慮新材料、新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用以及道路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)的全壽命周期成本；對(duì)道路周圍環(huán)境的影響主要考慮加鋪路面結(jié)構(gòu)標(biāo)高對(duì)周圍居民出行及道路附屬構(gòu)造物產(chǎn)生的影響。

1）加鋪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算。干線公路改擴(kuò)建項(xiàng)目大多設(shè)計(jì)建設(shè)較早，而隨著 JTG D50－2017《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》新規(guī)范的頒布對(duì)路面結(jié)構(gòu)改擴(kuò)建設(shè)計(jì)驗(yàn)算的要求更加嚴(yán)格。對(duì)改擴(kuò)建項(xiàng)目加鋪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)充分調(diào)查交通荷載參數(shù)，明確設(shè)計(jì)路段交通荷載等級(jí)。舊水泥混凝土路面利用形式主要分為 3 類：①舊路補(bǔ)強(qiáng)后加鋪；②面層挖除再生，基層補(bǔ)強(qiáng)后加鋪；③路面結(jié)構(gòu)挖除再生重建。其中針對(duì)第一類路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)，原路面結(jié)構(gòu)可劃入路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算層中，對(duì)結(jié)構(gòu)材料模量及強(qiáng)度依據(jù)路面檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算；對(duì)第二類路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)，原路面結(jié)構(gòu)不劃入路面結(jié)構(gòu)中，采用未劃入路面的原路路基和留用路面結(jié)構(gòu)頂面當(dāng)量回彈模量進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算。

2）應(yīng)力吸收層。通過調(diào)研顯示，較多地方公路“白+黑”改擴(kuò)建工程為節(jié)約工程造價(jià)未鋪筑應(yīng)力吸收層，通車后路面反射裂縫產(chǎn)生較為明顯。在舊水泥板與加鋪瀝青層間設(shè)置應(yīng)力吸收層，能夠有效地消散板體裂縫在瀝青面層處產(chǎn)生的集中應(yīng)力，防治“白+黑”路面結(jié)構(gòu)反射裂縫的產(chǎn)生。中等及以下交通等級(jí)路面的應(yīng)力吸收層厚宜采用 1～3 cm，重及以上交通等級(jí)宜采用 2～4 cm，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)濟(jì)狀況，考慮全壽命周期成本，合理設(shè)計(jì)。

3）新工藝的應(yīng)用。目前，加鋪路面結(jié)構(gòu)多采用水泥穩(wěn)定碎石基層+瀝青路面（或水泥混凝土）路面結(jié)構(gòu)形式，傳統(tǒng)的半剛性基層易產(chǎn)生干縮開裂從而引起路面反射裂縫、水損害等問題。近些年，填充式大粒徑水泥穩(wěn)定碎石基層路面應(yīng)用和發(fā)展逐漸成熟，該技術(shù)是由大粒徑主骨料構(gòu)成骨架，水泥穩(wěn)定碎石填充料填充骨架空隙，經(jīng)壓實(shí)形成的一種路面材料，整體呈現(xiàn)柔性特征，其強(qiáng)度主要來源于主骨料間的骨架嵌鎖作用，填充料起到穩(wěn)固主骨料作用，具有良好的抗裂性、足夠的承載力和穩(wěn)定的抗車轍性能，適合應(yīng)用于瀝青的上基層。與普通水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)相比，由于其克服了自身的干縮開裂問題，既保護(hù)了瀝青面層，又使傳遞荷載能力更加均勻，對(duì)下基層起到很好的保護(hù)作用，可大幅延長(zhǎng)半剛性基層瀝青路面整體結(jié)構(gòu)的使用壽命。

4）車轍防治措施。對(duì)交通量等級(jí)較大的平交口路段，可考慮在路口 100 m 范圍內(nèi)采用剛性基層瀝青路面或水泥混凝土路面。采用瀝青路面時(shí)，對(duì)面層材料應(yīng)通過調(diào)整級(jí)配、添加抗車轍劑、選用高品質(zhì)改性瀝青等方式提高面層的高溫抗車轍性能，并適當(dāng)提高瀝青中上面層的原材料與瀝青混合料的高溫技術(shù)指標(biāo)要求。

3.4 路面拼寬設(shè)計(jì)

路面拼寬設(shè)計(jì)是改擴(kuò)建工程的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)不當(dāng)容易造成路面裂縫，影響路面使用壽命。路面拼寬設(shè)計(jì)主要考慮以下幾個(gè)方面。

1）接縫位置設(shè)計(jì)應(yīng)避免位于行車輪跡帶處。受車輛荷載的作用，輪跡帶處接縫更容易出現(xiàn)早期破壞。

2）半剛性基層與瀝青面層間應(yīng)增加防反射裂縫設(shè)計(jì)，可鋪設(shè)一層單邊燒毛土工布。

3）新舊路面拼接臺(tái)階設(shè)計(jì)。從結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、造價(jià)和施工難度考慮，拼接臺(tái)階數(shù)量不宜超過 3 個(gè)，搭接寬度不宜＜0.3 m。

4）窄路肩（寬度＜2.5 m）加寬時(shí)，路面基層結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮施工方便性，宜采用低強(qiáng)度等級(jí)的水泥混凝土或素混凝土等非碾壓式材料。

4 結(jié)語

綜上所述，干線公路改擴(kuò)建路面工程設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)舊路進(jìn)行科學(xué)合理的處治、利用、設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中要充分遵循“節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、充分利用、注重實(shí)效”的原則，引入“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)”“全壽命周期成本”的理念，在滿足行車需要的前提下充分考慮不同技術(shù)方案（包括路面結(jié)構(gòu)選型、再生技術(shù)、材料與工藝選擇、差異沉降處理等）與工程經(jīng)濟(jì)的平衡性，提高改擴(kuò)建路面工程的整體設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，延長(zhǎng)路面使用壽命。Q