王玉潔

（山西交通控股集團(tuán)有限公司 運(yùn)城北高速公路分公司，山西 運(yùn)城 044000）

高速公路在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)營(yíng)使用后，路面結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生大量病害，直接降低路面使用性能。就地?zé)嵩偕夹g(shù)不僅可以節(jié)約原材料，降低工程造價(jià)，還可以減少舊瀝青混合料對(duì)環(huán)境造成的污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1]。結(jié)合侯禹高速公路瀝青路面上面層就地?zé)嵩偕┕?shí)踐，通過(guò)調(diào)查確定路面結(jié)構(gòu)的損壞情況，對(duì)路面結(jié)構(gòu)瀝青混合料進(jìn)行取樣分析舊瀝青路面混合料組成，為下一步確定新拌瀝青混合料和再生添加劑的摻入量做好準(zhǔn)備[2-3]。選取測(cè)段對(duì)就地?zé)嵩偕蟮臑r青路面平整度、構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)等指標(biāo)開(kāi)展試驗(yàn)檢測(cè)，分析再生效果。計(jì)算就地?zé)嵩偕┕み^(guò)程中所產(chǎn)生的人工、材料和機(jī)械等費(fèi)用，分析其經(jīng)濟(jì)效益。

1 就地?zé)嵩偕┕し桨?/h2>

1.1 工程項(xiàng)目概況

侯禹高速公路于2006年底建成通車，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)營(yíng)使用，在車輛荷載和自然因素的綜合作用下，路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大量病害。通過(guò)對(duì)侯禹高速公路基本狀況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)瀝青路面存在裂縫、車轍、沉陷等病害，其中以車轍最為嚴(yán)重。路面裂縫形式主要為縱向裂縫和橫向裂縫，局部分布有塊狀裂縫。車轍病害較嚴(yán)重，結(jié)合調(diào)查結(jié)果，車轍最大深度達(dá)到15.5 mm，已嚴(yán)重影響路面行車安全。為了徹底修復(fù)車轍、裂縫等路面病害，快速恢復(fù)高速公路路面使用性能，擬采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。

1.2 瀝青路面就地?zé)嵩偕桨?/h3>

結(jié)合侯禹高速公路路面病害調(diào)查結(jié)果，確定對(duì)瀝青路面上面層采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)對(duì)瀝青路面車轍、裂縫等病害進(jìn)行修補(bǔ)。就地?zé)嵩偕鷮釉O(shè)計(jì)采用SBS改性AC-131細(xì)粒式瀝青混合料，厚度為4 cm。就地?zé)嵩偕捎脧?fù)拌就地?zé)嵩偕に?，選用就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組對(duì)舊路面進(jìn)行加熱、翻松，并按照比例加入再生添加劑和新拌瀝青混合料，拌和均勻后攤鋪碾壓形成一個(gè)穩(wěn)定的再生層。舊路面加熱深度為5 cm，耙松4 cm，以保證上下面層結(jié)合牢固。新舊路面材料拌和均勻后，攤鋪施工應(yīng)保證瀝青路面的橫坡度。

2 再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

2.1 再生混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

再生混合料主要采用舊路面材料，并按照比例在就地再生施工過(guò)程中加入再生添加劑和新拌瀝青混合料。通過(guò)對(duì)原路面瀝青材料進(jìn)行鉆芯取樣，為確定再生劑和新集料添加量提供參考依據(jù)[4]。鉆芯取樣后，在芯樣中將上面層分離出來(lái)，通過(guò)抽提篩分后確定級(jí)配和油石比。分析確定原路面上面層瀝青含量為5.2%，新集料采用石灰?guī)r碎石，粒徑為0～3 mm，5～10 mm和10～19 mm。

通過(guò)對(duì)原路面芯樣進(jìn)行分析，得出路面結(jié)構(gòu)上面層混合料級(jí)配偏細(xì)，細(xì)集料含量較多，粗集料含量較少。為了提高上面層的使用性能，對(duì)原路面混合料級(jí)配進(jìn)行調(diào)整，加入適量的新拌瀝青混合料。所選用的新料粗集料含量較高，骨架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以彌補(bǔ)原路面混合料級(jí)配偏細(xì)造成的穩(wěn)定性不足問(wèn)題。同時(shí)，路面調(diào)查結(jié)果表明路面結(jié)構(gòu)存在較為嚴(yán)重的車轍，說(shuō)明原路面上面層結(jié)構(gòu)高溫穩(wěn)定性不足。結(jié)合路面病害和就地?zé)嵩偕┕ひ?，確定新料的添加量為再生混合料質(zhì)量的12%。新拌瀝青混合料選用重交普通瀝青，油石比為4.7%。新拌瀝青混合料和再生混合料的最終合成級(jí)配如表1所示。

表1 新拌瀝青混合料及再生混合料的級(jí)配組成表

2.2 原路面舊瀝青性能檢測(cè)

為了確定原路面上面層舊瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)，對(duì)芯樣中瀝青進(jìn)行抽提，開(kāi)展試驗(yàn)進(jìn)行性能檢測(cè)。舊瀝青的檢測(cè)項(xiàng)目主要包括針入度、軟化點(diǎn)、延度和車轍因子G*/sinδ，各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

表2 舊瀝青各項(xiàng)性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

分析表2舊瀝青各項(xiàng)性能指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果，在高速公路運(yùn)營(yíng)施工過(guò)程中，瀝青的各項(xiàng)性能產(chǎn)生了較大的衰減，其中延度衰減幅度最大，針入度、軟化點(diǎn)衰減幅度相對(duì)較小，已不能滿足瀝青路面正常運(yùn)行的要求。76℃車轍因子G*/sinδ檢測(cè)值也超過(guò)了3.0，說(shuō)明舊瀝青各項(xiàng)性能已經(jīng)產(chǎn)生了較大的衰減，就地?zé)嵩偕^(guò)程中必須加入一定量的再生添加劑進(jìn)行再生。

2.3 確定再生添加劑摻量

本養(yǎng)護(hù)維修項(xiàng)目再生添加劑選用美國(guó)進(jìn)口再生劑，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到ASTM D4552標(biāo)準(zhǔn)要求。由于現(xiàn)場(chǎng)取樣的舊瀝青數(shù)量較少，為了保證再生添加劑摻量的準(zhǔn)確性，還需要對(duì)瀝青開(kāi)展室內(nèi)模擬老化試驗(yàn)和再生試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)比室內(nèi)模擬老化試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)取樣舊瀝青的性能衰減情況，二者數(shù)值比較接近，可以采用模擬老化瀝青代替舊瀝青進(jìn)行試驗(yàn)。分別選取再生劑摻量為2%和4%，開(kāi)展SBS改性瀝青再生試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 SBS改性瀝青再生試驗(yàn)結(jié)果

分析表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)，加入再生添加劑后，瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)均得到了不同程度的提高。針入度和延度提高顯著，黏度、軟化點(diǎn)和車轍因子G*/sinδ都下降了。當(dāng)再生劑摻量從2%增長(zhǎng)到4%，舊瀝青各項(xiàng)指標(biāo)的恢復(fù)幅度下降。再生劑中含有較大比例的瀝青質(zhì)，隨著再生劑摻量的增加，再生混合料中瀝青的含量也會(huì)增加，進(jìn)而會(huì)造成瀝青路面偏軟，降低瀝青路面使用性能。因此，確定再生添加劑摻量為2%。另外，只添加再生添加劑并不能完全恢復(fù)舊瀝青的使用性能，在就地?zé)嵩偕┕み^(guò)程中還要添加一定比例的新拌瀝青混合料，進(jìn)一步提高再生瀝青混合料的路用性能。

2.4 再生混合料的材料組成設(shè)計(jì)

結(jié)合上述對(duì)再生混合料級(jí)配設(shè)計(jì)、原路面舊瀝青性能檢測(cè)和再生添加劑摻量的分析，確定再生混合料材料組成。再生混合料中各組成部分的比例依次為：原路面瀝青混合料88%，新拌瀝青混合料12%，再生添加劑用量為2%，其中新拌瀝青混合料的油石比為4.7%。

3 就地?zé)嵩偕Ч治?/h2>

3.1 平整度檢測(cè)結(jié)果分析

瀝青路面再生前和再生后，分別選取有代表性的測(cè)段進(jìn)行平整度檢測(cè)。路面平整度檢測(cè)采用三米直尺法，檢測(cè)結(jié)果如表4所示。檢測(cè)結(jié)果表明，再生前路面平整度總體較好，個(gè)別測(cè)點(diǎn)平整度值較大是由存在較為嚴(yán)重的車轍造成的。再生后瀝青路面平整度進(jìn)一步提高，瀝青路面的使用性能得到一定改善。

表4 路面平整度檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 mm

3.2 摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果分析

再生前后路面摩擦系數(shù)采用擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀測(cè)定，檢測(cè)結(jié)果如表5所示。檢測(cè)結(jié)果表明，再生前各測(cè)段路面摩擦系數(shù)均值低于50，而再生后各測(cè)段均超過(guò)了50，說(shuō)明路面抗滑性能得到了有效提高。

表5 路面摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.3 構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果分析

再生前后路面構(gòu)造深度檢測(cè)采用手工鋪砂法測(cè)定，檢測(cè)結(jié)果如表6所示。檢測(cè)結(jié)果表明，再生前各測(cè)段路面構(gòu)造深度均值小于0.5 mm，再生后均大于0.5 mm，說(shuō)明再生后有效提高了瀝青路面構(gòu)造深度，變異系數(shù)也有所下降。

表6 路面構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 mm

3.4 滲水系數(shù)檢測(cè)結(jié)果分析

采用滲水儀測(cè)定法對(duì)再生前后瀝青路面滲水系數(shù)進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)結(jié)果如表7所示。檢測(cè)結(jié)果表明，就地?zé)嵩偕昂舐访鏉B水系數(shù)均小于300 mL/min，但再生后路面滲水性能得到了進(jìn)一步改善，變異系數(shù)也有所下降。

表7 路面滲水系數(shù)檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 mm

3.5 養(yǎng)護(hù)效果跟蹤檢測(cè)

侯禹高速公路路面就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)于2012年11月完工，為了檢測(cè)長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)效果，分別在完工后1年、1年半和2年，對(duì)路面性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表8所示。路面就地?zé)嵩偕蠼?jīng)歷了兩個(gè)夏季和冬季，這兩個(gè)季節(jié)對(duì)路面使用性能影響較大。

表8 養(yǎng)護(hù)完工后路面性能跟蹤調(diào)查結(jié)果

分析路面性能指標(biāo)跟蹤檢測(cè)結(jié)果，各指標(biāo)在兩年中雖然有所下降，但路面總體使用狀況良好，沒(méi)有產(chǎn)生明顯的破損，說(shuō)明就地?zé)嵩偕Ч黠@，達(dá)到了預(yù)期的目的。

4 就地?zé)嵩偕?jīng)濟(jì)效益分析

4.1 施工費(fèi)用計(jì)算

4.1.1 人工費(fèi)用

本項(xiàng)目施工人員總數(shù)為30人，按照150元/d的單價(jià)，計(jì)算每日人工費(fèi)用為4 500元。

4.1.2 機(jī)械費(fèi)用

養(yǎng)護(hù)施工過(guò)程中所產(chǎn)生的機(jī)械費(fèi)用包括再生機(jī)燃油費(fèi)5600元/t×6.4 t=35840元；瀝青混凝土攤鋪機(jī)租賃費(fèi)5 000元；光輪壓路機(jī)與輪胎壓路機(jī)租賃費(fèi)2000元+1500元=3500元；自卸汽車使用費(fèi)1000元×2=2000元；灑水車費(fèi)用800元；再生機(jī)運(yùn)輸費(fèi)30 000元。

4.1.3 材料費(fèi)用

再生添加劑費(fèi)用13600元/t×1.66 t=22576元；新拌瀝青混合料680元/t×94 t=63920元；輔助材料費(fèi)用1 000元。

4.1.4 其他費(fèi)用

其他直接費(fèi)用5 639.28元，間接費(fèi)用5 524.15元，稅金5 264.39元。

以上4項(xiàng)為施工一天的費(fèi)用，合計(jì)為185 563.82元，按養(yǎng)護(hù)5 500 m2計(jì)算，折合每平方米單價(jià)為33.74元/m2。

4.2 節(jié)約成本分析

通過(guò)對(duì)本項(xiàng)目施工過(guò)程中所產(chǎn)生的費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算，折合就地?zé)嵩偕科椒矫讍蝺r(jià)為33.74元/m2，每公里養(yǎng)護(hù)費(fèi)用大概為11.3萬(wàn)元/km。按設(shè)計(jì)再生混合料材料組成設(shè)計(jì)，利用1 t原路面舊料可節(jié)約成本約350元/t。

另外，上述養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用計(jì)算中沒(méi)有考慮機(jī)械設(shè)備的折舊費(fèi)用，再綜合考慮得出每平方米養(yǎng)護(hù)造價(jià)費(fèi)用為51.16元/m2。與傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)相比，就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)技術(shù)可明顯減少養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益好。

5 結(jié)語(yǔ)

侯禹高速路面上面層采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)養(yǎng)護(hù)，對(duì)路面裂縫、車轍等病害進(jìn)行了維修，對(duì)再生效果和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

a）通過(guò)鉆芯取樣，分析原路面舊料材料組成，通過(guò)試驗(yàn)確定新拌瀝青混合料和再生劑摻加量，合理確定再生混合料的材料組成設(shè)計(jì)。

b）對(duì)就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)維修后的路面平整度、摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合完工后跟蹤調(diào)查結(jié)果，各項(xiàng)指標(biāo)均得到了有效改善，說(shuō)明養(yǎng)護(hù)維修有效恢復(fù)了瀝青路面的使用性能。

c）對(duì)就地?zé)嵩偕┕み^(guò)程中所產(chǎn)生的各項(xiàng)費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算，得出每平方米養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用為51.16元/m2，可有效節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本，經(jīng)濟(jì)效益良好。