于宏明 楊清塵

1.重慶交通大學(xué)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 重慶 400074;2.重慶交通大學(xué) 重慶 400074

1 前言

本文針對(duì)近年來(lái)在國(guó)、省道公路路面大修中普遍采用的“白改黑”路面結(jié)構(gòu)在重載交通下燈控平交口存在的車(chē)轍、坑槽等典型頑固路面病害,結(jié)合工程實(shí)例,探討一種用半柔性路面技術(shù)解決的新思路。

2 國(guó)、省道“白改黑”路面大修后典型病害的情況

廣東省湛江市境內(nèi)的國(guó)道228線和國(guó)道207線,是連接湛江市區(qū)、吳川、遂溪、廉江、雷州、徐聞的區(qū)域干線交通通道,同時(shí)也是廣東省通往廣西壯族自治區(qū)、海南省重要的陸路客、貨運(yùn)通道,經(jīng)過(guò)近15年左右的國(guó)道路面大修,基本上完成了“白+黑”的路面改造,極大的提升了公路的服務(wù)水平。湛江市國(guó)道228線和國(guó)道207線地處高溫、多雨的華南Ⅳ7區(qū)劃范圍,具有過(guò)境交通量大、重載車(chē)輛比例高的特點(diǎn),經(jīng)實(shí)地跟蹤調(diào)研,大修通車(chē)后在車(chē)輛反復(fù)起、停的燈控平面交叉路段均不同程度的出現(xiàn)了車(chē)轍、坑槽等典型頑固性病害(病害照片詳見(jiàn)圖1至圖4)。

圖1 G228線與市區(qū)瑞云北路平交口(車(chē)轍及連續(xù)坑槽)

圖2 G228線吳川中心市場(chǎng)平交口(車(chē)轍及連續(xù)坑槽)

圖3 G228線與G207線遂溪縣城平交口(車(chē)轍及連續(xù)坑槽)

圖4 G207線遂溪孔子文化城平交口(車(chē)轍及連續(xù)坑槽)

項(xiàng)目組在收集了上述公路的養(yǎng)護(hù)歷史及原始設(shè)計(jì)資料的基礎(chǔ)上,初步分析了病害產(chǎn)生的主要原因:

(1)湛江市地處華南Ⅳ7區(qū)劃,高溫、多雨天氣占全年過(guò)半的時(shí)間,因此,對(duì)瀝青砼路面的抗車(chē)轍性能要求高。

(2)公路交通量大,重車(chē)輛比例高,在“白改黑”大修后“黑”、“白”路面層間黏結(jié)強(qiáng)度不足、傳統(tǒng)瀝青混合料加鋪層本身的承載力和耐久性有限。

(3)病害嚴(yán)重的路段多數(shù)在燈控平面交叉,重型車(chē)輛頻繁起、停,且部分車(chē)輛存在漏機(jī)油等現(xiàn)象,油污污染路面。

鋼管：具有耐高壓、耐振動(dòng)、單管長(zhǎng)度大、運(yùn)輸安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，但耐腐蝕性差、管壁內(nèi)外都需要有防腐措施，造價(jià)較高。在平原地區(qū)基本上不采用鋼管作為農(nóng)村供水工程的輸配水管網(wǎng)，但在山區(qū)以及因地質(zhì)、地形條件限制或穿越鐵路、河谷和地震區(qū)時(shí)經(jīng)常采用。本次調(diào)研的西南地區(qū)廣西、四川山區(qū)農(nóng)村供水工程，地形高差較大或開(kāi)挖困難的石山區(qū)，普遍采用鋼管作為農(nóng)村供水工程的輸配水主干管道。

綜上所述,在高溫、多雨和重載條件及各種外部因素綜合作用下,除舊水泥混凝土下面層不堪重載作用出現(xiàn)斷板外,大部分穿越城鎮(zhèn)路段的燈控平面交叉口瀝青砼路面加鋪層出現(xiàn)脫皮、車(chē)轍、坑槽或松散等典型頑固病害。由于采用常規(guī)的瀝青砼路面病害處置手段修補(bǔ)后效果均不理想,因此,當(dāng)?shù)毓饭莛B(yǎng)部門(mén)跟設(shè)計(jì)院及高校聯(lián)合引進(jìn)了新型的半柔性路面進(jìn)行科研性、試驗(yàn)性處治。

3 半柔性路面國(guó)內(nèi)、外研究概況

3.1 國(guó)外研究概況 半柔性路面在國(guó)外應(yīng)用比較廣泛,這種新型的復(fù)合路面首次在法國(guó)(1954)在飛機(jī)跑道上修筑實(shí)驗(yàn)路,稱(chēng)為“灌水泥漿開(kāi)級(jí)配瀝青混凝土施工法”,專(zhuān)利名為“Salviacim”施工法。在20世紀(jì)60年代的英國(guó)、俄羅斯;20世紀(jì)70年代的德國(guó)、美國(guó)、荷蘭都進(jìn)行了較早的應(yīng)用,尤其是軍用機(jī)場(chǎng)方面;20世紀(jì)80年代美國(guó)(1986)SHRP主要針對(duì)路面強(qiáng)度進(jìn)行了研究,截至2002年,美國(guó)有多個(gè)州的道路及機(jī)場(chǎng)都鋪助這種灌注式水泥砂漿的瀝青混凝土路面,并取得了良好的效果]。另外,這些發(fā)達(dá)國(guó)家提出了半柔性路面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法,也通過(guò)大量試驗(yàn)證明了這種新型路面有較好的高溫穩(wěn)定性,可以大幅度提高自身使用的耐久性。

3.2 國(guó)內(nèi)研究概況 我國(guó)半柔性路面的研究基本與國(guó)外處于同一水平,只是時(shí)間稍晚,最近幾年對(duì)半柔性路面進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究與試驗(yàn)路的鋪筑,并取得了一定的研究結(jié)果。最早的研究者主要有林繡賢(1986)、張肖寧(1997)等,根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn),初步得出按集料體積法進(jìn)行設(shè)計(jì),但通常都是用水泥灌注來(lái)提高抗壓、抗車(chē)轍能力。進(jìn)入21世紀(jì),潘大林[1](2000)、張益明[2](2002)、霍秩珍[3](2003)、丁慶軍[4](2008)、黃芳[5](2008)、郝攀[6](2008)、徐旺興[7](2009)等先后對(duì)半柔性路面的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了研究,特別是重慶交通大學(xué)凌天清教授在完成國(guó)家西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目《高性能半柔性復(fù)合路面與基層的開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究(2006 318 814 78)》的基礎(chǔ)上,于2009年編制出版了《半柔性路面應(yīng)用技術(shù)指南》,制定出了保水半柔性路面灌注膠漿、基體瀝青混合料和半柔性路面的技術(shù)要求,以及半柔性路面施工工藝和質(zhì)量控制方法,并進(jìn)行了一系列的實(shí)際應(yīng)用,取得了良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

4 半柔性路面在重載交通燈控平面交叉的處治應(yīng)用的可行性分析

半柔性路面是指在開(kāi)級(jí)配的大空隙(空隙率達(dá)20%以上)基體瀝青混合料中,灌入以水泥為主要成分的特殊漿體而復(fù)合形成的一種路面,具有高于水泥混凝土路面的柔性和高于瀝青混凝土路面的剛性,故將其稱(chēng)為半柔性路面。半柔性路面在材料強(qiáng)度機(jī)理方面具有其特有的長(zhǎng)處。與普通瀝青混凝土路面不同,半柔性路面屬于密實(shí)—骨架嵌擠型結(jié)構(gòu)。填充其空隙的水泥混合膠漿膠結(jié)后形成的強(qiáng)度和密實(shí)性與瀝青混合料骨架結(jié)構(gòu)共同抵抗汽車(chē)荷載的作用和防水,高溫穩(wěn)定性能大大優(yōu)于普通瀝青混凝土路面。結(jié)合湛江地區(qū)地材情況,經(jīng)項(xiàng)目組多次室內(nèi)試驗(yàn)配置,最終確定的半柔性路面混合料的配合比,其性能指標(biāo)較常規(guī)瀝青砼路面有很大的提升,特別是在抗車(chē)轍性能指標(biāo)方面性能優(yōu)越。

綜上所述,半柔性路面兼具瀝青砼路面和水泥砼路面的優(yōu)點(diǎn)在承載能力、抗磨耗性能以及耐久性方面優(yōu)勢(shì)突出,可適用于公路重載交通和公路穿城鎮(zhèn)段燈控平面交叉等典型病害的處治方案。

5 半柔性路面在湛江地區(qū)的設(shè)計(jì)應(yīng)用情況

結(jié)合國(guó)道228線與國(guó)道207線遂溪縣城平面交叉(簡(jiǎn)稱(chēng)“化州路口”)的路面病害處治工程實(shí)例,簡(jiǎn)要介紹一下半柔性路面在湛江地區(qū)的設(shè)計(jì)應(yīng)用情況。

5.1 舊路路面結(jié)構(gòu)及病害概況 化州路口為兩條國(guó)道在遂溪縣城的燈控平面交叉,十三五初期公路部門(mén)對(duì)本路口進(jìn)行了“白改黑”的路面大修改造,路面結(jié)構(gòu)形式如下:瀝青砼上面層:4cm厚AC-13C細(xì)粒式改性瀝青混凝土+瀝青砼下面層:5cm厚AC-16C中粒式瀝青混凝土+病害處治后舊水泥砼路面結(jié)構(gòu)作為基層。

近年來(lái)隨著近年來(lái)交通量的迅速增加,化州路口瀝青砼加鋪層路面不斷出現(xiàn)裂縫、坑槽、車(chē)轍等頑固性病害(現(xiàn)場(chǎng)照片見(jiàn)圖3)。雖養(yǎng)護(hù)部門(mén)局部路段進(jìn)行了相應(yīng)的常規(guī)病害處治,但整體效果不理想,根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG 5210-2018)、《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50-2017),對(duì)本項(xiàng)目路面技術(shù)狀況進(jìn)行了評(píng)定:路面損壞狀況指數(shù)(PCI)為48.9%,破損狀況等級(jí)為差。

5.2 路面改造設(shè)計(jì)

(1)路面改造工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目的公路等級(jí)、設(shè)計(jì)速度及車(chē)道數(shù)均采用現(xiàn)狀道路標(biāo)準(zhǔn),路面工程按一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造,主要技術(shù)指標(biāo)如下:

1)自然區(qū)劃:Ⅳ7區(qū)。

2)路面類(lèi)型:瀝青混凝土路面。

3)設(shè)計(jì)使用年限:一級(jí)公路瀝青混凝土路面15年。

4)標(biāo)準(zhǔn)軸載:BZZ-100。

(2)現(xiàn)狀路面病害處置方案的比較?；萋房跒闊艨厍矫娼徊?在湛江地區(qū)多雨、高溫和重載條件綜合作用下,平面交叉口停車(chē)線以內(nèi)的現(xiàn)狀瀝青砼路面均出現(xiàn)了不同程度的高溫車(chē)轍變形和松散水損壞等典型頑固病害,因此本次路面病害處置設(shè)計(jì)的方案需著重考慮路面的瀝青路面高溫車(chē)轍和水損害病害處置效果。根據(jù)國(guó)內(nèi)瀝青砼路面病害處治的經(jīng)驗(yàn),結(jié)合項(xiàng)目的情況,項(xiàng)目組提出了3個(gè)方案進(jìn)行比較,具體如下:

化州路口“白改黑”路面病害處置方案綜合比較一覽表

考慮到化州路口現(xiàn)狀路面病害較為嚴(yán)重,經(jīng)綜合比較推薦采用方案一的半柔性路面方案進(jìn)行處治。

(3)半柔性路面的主要技術(shù)指標(biāo)要求

1)基體瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于瀝青路面各瀝青結(jié)構(gòu)層,除要求其使用的瀝青、礦料等原材料應(yīng)滿足規(guī)定的要求外,必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求的技術(shù)指標(biāo),遵循《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中關(guān)于熱拌混合料配合比設(shè)計(jì)的目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比及試拌鋪驗(yàn)證的三個(gè)階段,確定礦料級(jí)配和最佳瀝青用量,提供滿足設(shè)計(jì)參數(shù)要求的瀝青混合料。基體瀝青混合料,在擊實(shí)溫度140～145℃條件下,馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)均為兩面各擊實(shí)50次。馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求見(jiàn)下表。

基體瀝青混凝土馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求

2)灌注水泥基砂漿后,半柔性路面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)值詳見(jiàn)下表。

半柔性路面必須在《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)規(guī)定條件下進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn),必須達(dá)到下表要求:

半柔性路面穩(wěn)定性要求

半柔性路面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)值

注:①路表面抗滑性能大于60 BPN,滲水系數(shù)小于等于60(ml/min)。(4)化州路口半柔性路面交工檢測(cè)的主要技術(shù)指標(biāo)一覽。半柔性路面在《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80/1-2017)規(guī)定條件下進(jìn)行交工驗(yàn)收,所測(cè)項(xiàng)目均滿足規(guī)范與設(shè)計(jì)要求。

半柔性路面交工檢測(cè)技術(shù)

6 半柔性路面在湛江地區(qū)的應(yīng)用效果跟蹤

2019年4月至今,湛江市境內(nèi)先后完成了10多個(gè)燈控國(guó)道平面交叉口的半柔性路面處治工程,經(jīng)項(xiàng)目組實(shí)地調(diào)研,處治效果跟蹤情況如下:

(1)湛江市區(qū)國(guó)道G228線與北橋路、瑞云北路平交口,施工完畢通車(chē)至今約6個(gè)月,半柔性路面整體效果較好,至今無(wú)車(chē)轍、推移、坑槽等典型病害出現(xiàn)。

(2)國(guó)道228線(207線)遂溪縣城松茂賓館平交口、化州路口平交口(施工前后現(xiàn)場(chǎng)照片對(duì)比圖,詳見(jiàn)圖5至6)、檢察院平交口及孔子文化城平交口,施工完畢,通車(chē)至今約1年半,半柔性路面整體效果較好,至今無(wú)車(chē)轍、推移、坑槽等典型病害出現(xiàn),僅個(gè)別位置出現(xiàn)反射裂縫。

圖5 化州路口現(xiàn)場(chǎng)照片(施工前)

圖6 化州路口現(xiàn)場(chǎng)照片(施工后1年)

(3)國(guó)道G228線吳川市區(qū)吳陽(yáng)路、中心市場(chǎng)平交口,施工完畢,通車(chē)至約10個(gè)月,半柔性路面整體效果較好,至今無(wú)車(chē)轍、推移、坑槽等典型病害出現(xiàn)。

7 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合湛江地區(qū)國(guó)道“白改黑”路段平交口路面典型頑固性病害處治的工程實(shí)例,探討了半柔性路面在在重載交通燈控平面交叉的路面處治應(yīng)用與實(shí)踐,提出了一種區(qū)別于傳統(tǒng)方案的解決思路,希望能起到拋磚引玉的作用,為公路路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)的進(jìn)步貢獻(xiàn)微薄的力量。