■莊志福

（福州市規(guī)劃設(shè)計研究院集團有限公司，福州 350108）

瀝青路面作為一種常見的路面類型，具有施工工藝簡單、減振好、噪音低、行車舒適等優(yōu)點，廣泛用于城市道路。 隨著交通量的增加，城市道路瀝青路面出現(xiàn)了不同程度的病害，如何進行瀝青路面改造，是城市道路改造需要解決的問題。 現(xiàn)以福州某主干路改造為例，探討城市道路瀝青路面改造方法。

1 項目背景

該道路位于福州市北城區(qū)， 大致呈南北走向。道路起于銅盤路，沿線經(jīng)過屏山公園，分別與二環(huán)路、三環(huán)路平交，終于審知路。 道路長度約5 km，銅盤路至二環(huán)路段，雙向4 車道，車道寬度15.5 m；二環(huán)路至三環(huán)路及三環(huán)路至審知路段， 雙向6 車道，車道寬度23 m。 道路標準為城市主干道，設(shè)計車速40 km /h。

該道路是市區(qū)重要北向通道， 于2010 年完成改擴建。 原路面結(jié)構(gòu)為“白改黑”瀝青混凝土路面，現(xiàn)狀路基較為穩(wěn)定，但由于交通量較大、荷載重，各種路面病害比較嚴重。 從提高行車安全性和提升城市形象等方面考慮，需對該道路路面進行提升改造。

2 現(xiàn)狀調(diào)查與分析

2.1 交通量調(diào)查

根據(jù)交通量調(diào)查，該道路交通量數(shù)據(jù)見表1。

表1 各路段現(xiàn)狀交通量（2020 年）

由數(shù)據(jù)可知，二環(huán)路至三環(huán)路段交通量南北向不均勻，南往北的交通量占比較大，二環(huán)路至三環(huán)路段的交通量較大。道路各車型比例：小客車84%、大客車10%、大貨車2%、鉸接車4%。

2.2 交通量分析

根據(jù)瀝青路面彎沉與瀝青層層底彎拉應(yīng)力計算軸載換算公式，當(dāng)瀝青路面以設(shè)計彎沉值為設(shè)計指標時， 各種軸載換算成標準軸載P 的當(dāng)量軸次Na如下式：

C1為軸數(shù)系數(shù)，當(dāng)軸距≥3 m 時，應(yīng)按1 個單獨的軸載計算，即C1=1。 當(dāng)軸間距＜3 m 時，雙軸或多軸系數(shù)按C1=1+1.2（m-1）。 C2為輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為1.0。K 為軸載級別。Pi為各類車型軸重。

通過以下公式計算設(shè)計基準期內(nèi)1 個車道的累計當(dāng)量軸次。

交通量年平均增長率γ 為5%， 主干路設(shè)計準期取15 年，車道分布系數(shù)η：單向2 車道取0.65，單向3 車道取0.55。

根據(jù)計算，福飛路各段道路設(shè)計基準期內(nèi)的1 個車道累計當(dāng)量軸次，見表2。

表2 福飛路各路段累計當(dāng)量軸次

2.3 地質(zhì)調(diào)查與分析

根據(jù)地勘資料，福飛路（銅盤路至二環(huán)路）段路基地層分布從上到下分別是：1～2 m 厚雜填土、1.5～3.5 m 厚粉質(zhì)粘土、5～15 m 厚殘積粘性土、>10 m 厚強風(fēng)化花崗巖。 該段路基位于屏山西側(cè)，未存在軟基，地基強度高，路基穩(wěn)定。

福飛路（二環(huán)路至審知路）段路基地層分布從上到下分別是：1.5～2.5 m 厚雜填土、4.7～5.1 m 厚淤泥、3～13 m 厚粉質(zhì)粘土、0.5～2.6 m 厚淤泥質(zhì)土、8～10 m 厚殘積粘性土、>10 m 厚強風(fēng)化花崗巖。 經(jīng)過多年的路基沉降和行車碾壓，路基已趨于穩(wěn)定。

2.4 路面結(jié)構(gòu)調(diào)查

福飛路已經(jīng)過瀝青路面“白改黑”，根據(jù)路面取芯報告，福飛路（銅盤路至二環(huán)路）段路面結(jié)構(gòu)層為：4 cm 厚AC-13C 細粒式瀝青混凝土+5 cm 厚AC-16C 中粒式瀝青混凝土+6 cm 厚AC-25C 粗粒式瀝青混凝土+24 cm 厚水泥混凝土路面+15 cm 厚水泥穩(wěn)定碎石+20 cm 厚級配碎石。

福飛路（二環(huán)路至審知路） 段路面結(jié)構(gòu)層為：4 cm 厚AC-13C 的SBS 細粒式瀝青混凝土+6 cm厚AC-16C 中粒式瀝青混凝土+7 cm 厚AC-25C 粗粒式瀝青混凝土+24 cm 厚水泥混凝土路面+20 cm厚水泥穩(wěn)定碎石+20 cm 厚級配碎石。

2.5 路面病害調(diào)查及分析

通過對各路段的交通量與病害數(shù)量統(tǒng)計分析，福飛路3 個段落的病害情況及分析如下：（1）福飛路（銅盤路二環(huán)路）段路面病害較少，主要病害是縱橫向裂縫和磨光，裂縫成因是道路底層水泥路面出現(xiàn)錯臺、變形，反射到瀝青面層，導(dǎo)致瀝青面層出現(xiàn)裂縫。 道路邊緣的路面擁包病害主要原因是行道樹樹根侵入瀝青結(jié)構(gòu)層導(dǎo)致路面隆起。 （2）福飛路（二環(huán)路至三環(huán)路）段的病害嚴重，主要病害是縱裂縫、橫裂縫、剝落、龜裂、坑槽和車轍。 病害主因是車流量大、重車多，造成路面疲勞破壞。 （3）福飛路（三環(huán)路至審知路）段路面病害較嚴重，主要病害是裂縫、剝落和車轍。 病害原因是該段道路車流量較大，重車較多。 同時由于北向出城貨車數(shù)量多且滿載，導(dǎo)致該路幅病害較嚴重。

2.6 路面舊路彎沉

根據(jù)舊路彎沉檢測數(shù)據(jù)，剔除局部數(shù)值較大的彎沉值，計算彎沉平均值，再根據(jù)以下公式求得彎沉代表值。

其中主干路保證率Za=1.645，S 為標準差，K1、K2和K3分別為季節(jié)影響系數(shù)、 濕度影響系數(shù)和溫度修正系數(shù)，值均取1。 舊路彎沉值匯總見表3。

表3 各路段舊路面實測彎沉值

3 路面提升改造方案

3.1 改造方案的擬定

瀝青路面提升改造的方案多種多樣，各有優(yōu)缺點。 根據(jù)路面病害情況，初步擬定了5 種方案進行改造。

3.1.1 直接罩面

對瀝青路面無病害的路段，通過對舊瀝青路面清洗并干燥后，根據(jù)計算后的罩面厚度，在現(xiàn)狀瀝青面層上直接加鋪瀝青面層。 對于病害路段，需要對現(xiàn)狀路面病害進行處理后，再進行罩面。 這種罩面方式一般是用于瀝青路面的表面性能下降，為了恢復(fù)其表面層性能所采取的一種方式。

3.1.2 銑刨罩面

銑刨罩面是銑刨掉一定厚度的瀝青面層后，再加鋪新的瀝青面層。 通常用于瀝青路面老化處理或瀝青表面層病害較多的情況。

3.1.3 超薄罩面

超薄罩面指在原瀝青路面上加鋪（30±5）mm 以下厚度的瀝青混凝土面層。 罩面所用的瀝青混合料是由瀝青、粗集料、細集料、填料和纖維按一定配合比拌和而成。 超薄罩面只作為路面的罩面層，不能作為結(jié)構(gòu)補強層，適用于結(jié)構(gòu)強度足夠、表面狀況尚好的路面。 超薄罩面使用的路面損壞類型和程度包括：輕微不規(guī)則裂縫、輕微龜裂、輕微車轍、麻面、輕微松散、泛油和磨光等。

3.1.4 瀝青路面就地再生

瀝青路面就地再生可分為就地?zé)嵩偕途偷乩湓偕?就地?zé)嵩偕遣捎脤Ｓ迷O(shè)備對瀝青路面就地加熱、翻松，摻入一定數(shù)量的新瀝青、新瀝青混合料、瀝青再生劑等，經(jīng)熱態(tài)拌和、攤鋪、碾壓等工序，實現(xiàn)舊瀝青路面面層再生的技術(shù)[2]，適用于僅存在輕微表層病害的瀝青路面表層就地再生利用，是一種預(yù)防性養(yǎng)護。 要求原路面整體強度滿足設(shè)計要求，路面病害主要集中在路面表面層，且瀝青的25℃針入度不低于20（0.1 mm）。就地冷再生是采用就地冷再生設(shè)備，對瀝青路面進行現(xiàn)場銑刨后，加入水泥、碎石集料、舊瀝青材料組成混合料，經(jīng)拌和、攤鋪、碾壓等工序，一次性實現(xiàn)瀝青路面再生的技術(shù)[3]。一般用于高等級道路的下面層及基層或低等級道路的面層。

3.1.5 挖除重建

一般應(yīng)用于路面結(jié)構(gòu)層整體損壞嚴重，通過瀝青路面表層處理已經(jīng)無法徹底解決路面病害問題的情況，該方式能徹底解決路面結(jié)構(gòu)層病害，無遺留病害問題， 是徹底解決路面病害的辦法之一，但該方式工程量較大，造價高。

3.2 改造方案比選

路面提升改造方案各有優(yōu)缺點，具體見表4。

表4 各方案優(yōu)缺點分析

3.3 比選結(jié)果

直接加鋪作為比較常用的瀝青路面提升改造方式，一般應(yīng)用于路基強度符合要求、且路面病害修復(fù)后的路段。 超薄罩面是一種超薄瀝青混凝土磨耗層技術(shù)，主要用于高等級路面的預(yù)防性養(yǎng)護和輕微病害的矯正性養(yǎng)護。 銑刨罩面也是一般應(yīng)用于瀝青面層老化和表層病害的路面罩面， 路面標高受限、無法加鋪的路段較為常用。

根據(jù)病害調(diào)查及彎沉測量，福飛路（銅盤路至二環(huán)路）段的病害以縱橫反射裂縫為主，路基狀況良好，路面平整度較好，但抗滑性能較差。 通過比選，該段路面采用高彈高粘超薄瀝青能較好地處理裂縫和抗滑問題。

福飛路（二環(huán)路至三環(huán)路）段和福飛路（三環(huán)路至審知路）段的路基狀況較差，病害較為嚴重，路面平整度較差，不適合采用超薄罩面。 由于該段瀝青面層已經(jīng)使用12 年，老化較嚴重，采用熱再生工藝難以解決老化問題。 鑒于該段道路交通量較大，采用銑刨加鋪或挖除重建工藝影響交通， 且不環(huán)保。因此，該段采用病害修復(fù)后直接加鋪的方案。

4 路面病害處理

4.1 松散處理

因瀝青與石料間的粘附性不良而造成松散的，將松散部分全部挖除后， 采用4 cm 厚細粒式瀝青混凝土AC-13C 進行面層修復(fù)。 局部因基層破損、變形而造成的路面松散，采用ATB-25 進行基層處理后再進行瀝青路面修復(fù)。

4.2 坑槽處理

對于有坑槽的瀝青砼路面，按照“圓洞方補、斜洞正補“的原則，劃出所需修補坑槽的輪廓線，處理范圍為坑槽病害面積范圍以外10～15 cm，采用瀝青細粒式和中粒式瀝青混凝土進行修復(fù)。 對于坑槽較深的區(qū)域，將瀝青混合料分2 次或3 次攤鋪和壓實。

4.3 車轍修復(fù)

在公交車站、交叉口停止線前方等位置，容易因車輛剎車、啟動等原因產(chǎn)生車轍，應(yīng)將其面層切削或銑刨后，重鋪面層。 局部因面層與基層之間的夾層不穩(wěn)定而引起的車轍，應(yīng)處理夾層。 對于基層強度不足、水穩(wěn)定不好等原因造成的車轍，則先處置基層。

4.4 擁包處理

表面存在擁包病害的瀝青砼路面，應(yīng)將上面層銑刨后再修復(fù)。 因樹根拱起引起的擁包，將現(xiàn)狀3層瀝青層銑刨后，挪移或切割機動車道上的表層樹根，并在樹池路緣石位置打入鋼板進行隔離，最后再進行瀝青混凝土路面修復(fù)。

4.5 龜裂處理

對于基層強度不足引起的龜裂，挖除舊路面層和基層，采用C25 水泥混凝土或ATB-25 進行基層修復(fù)后，再修復(fù)面層。 對于因路基問題等引起的嚴重龜裂，應(yīng)采用注漿、換填等措施進行路基處理后再重做面層。

4.6 裂縫處理

縫寬<3 mm 時，在清除縫內(nèi)泥沙等雜質(zhì)后直接加鋪罩面。 縫寬≥3 mm 時，對瀝青邊緣切割后，在其兩側(cè)銑刨各50 cm 寬瀝青上面層（4 cm），用聚氨酯填縫料灌縫搗實，貼1 層抗裂貼后，重新加鋪細粒式瀝青砼面層。

4.7 網(wǎng)裂處理

對于瀝青路面彎沉較小的網(wǎng)裂病害，銑刨現(xiàn)狀3 層瀝青層后，用原路面結(jié)構(gòu)層修復(fù)。

4.8 沉降處理

基層強度較高，輕微沉降，可通過面層厚度調(diào)整。 因基層沉降則應(yīng)將沉降的部分基層加鋪后重做面層。 因路基土層含水率高、淤泥或有機質(zhì)土等引起的沉降，應(yīng)根據(jù)路基土層情況，采用碎石灌砂、輕質(zhì)泡沫土等進行換填處理。 因路基空洞、壓實度不夠等引起的沉降，可采用注漿提高壓實度。 注漿孔為蜂窩狀布置，深度至處理層下30 cm 為宜，采用水玻璃和水泥漿進行雙液注漿，注漿參考量為170～230 kg/m2，當(dāng)注漿量小于0.4 L/min 時完成注漿。 道路封閉養(yǎng)生2～3 d 后開放交通，注漿處理直到彎沉達到設(shè)計值為止[4]。

4.9 磨光處理

表面淺層銑刨以恢復(fù)瀝青路面表層粗糙度，再通過統(tǒng)一罩面，提高抗滑效果。

4.10 橋頭跳車處理

橋頭跳車主要是因為橋頭路基沉降，引起路面下沉。 對于地基穩(wěn)定的橋頭沉降，可以通過面層調(diào)整來解決；具體做法為銑刨4 cm 后舊瀝青面層，采用AC-20 cm 中粒式瀝青混凝土進行調(diào)平后， 加鋪瀝青混凝土面層。 因路基不均勻沉降引起的橋頭沉降，通過注漿進行路基處理后在進行面層銑刨加鋪。

4.11 檢查井周邊網(wǎng)裂沉陷修復(fù)

對于檢查井周邊網(wǎng)裂沉陷， 考慮其碾壓困難，采用挖除沉降范圍的路面結(jié)構(gòu)層后，用C20 水泥混凝土進行墊層修復(fù)后再用C30 水泥混凝土進行基層修復(fù)，最后進行瀝青面層恢復(fù)。

5 瀝青路面結(jié)構(gòu)計算

5.1 復(fù)測彎沉值

為驗證病害處置效果，應(yīng)進行彎沉復(fù)測，彎沉復(fù)測值見表5。

表5 各路段病害修復(fù)后路面復(fù)測彎沉值

5.2 路面當(dāng)量回彈模量

根據(jù)病害修復(fù)后的復(fù)測彎沉值，計算舊路面當(dāng)量回彈模量，如下式：

其中：p 為標準軸載下輪胎接地壓強，取0.7 MPa，δ 為當(dāng)量圓半徑取10.65 mm，l0′舊路面計算彎沉代表值，m1彎沉值與回彈彎沉值之比取1.1，m2當(dāng)量回彈模量擴大系數(shù)取1.0。 計算結(jié)果見表6。

表6 各路段修復(fù)后路面當(dāng)量回彈模量

5.3 瀝青路面設(shè)計彎沉值

瀝青路面路表設(shè)計彎沉值應(yīng)根據(jù)道路等級、設(shè)計基準期內(nèi)累計當(dāng)量軸次、面層和基層類型，按下式[5]計算確定：

其中，Ne為設(shè)計基準期內(nèi)1 個車道累計當(dāng)量軸次；Ac為道路等級系數(shù)， 主干路取1.0；As為面層類型系數(shù)， 瀝青混合料取1.0；Ab為基層類型系數(shù)，無機結(jié)合料類取1.0。 計算結(jié)果見表7。

表7 各路段的路表設(shè)計彎沉值

5.4 瀝青路面罩面厚度計算

通過病害修復(fù)后的舊路回彈模量值和設(shè)計彎沉，采用HPDS 路面計算軟件進行計算。 各路段加鋪厚度見表8。

表8 各路段加鋪厚度計算結(jié)果

根據(jù)交通量預(yù)測數(shù)據(jù)計算結(jié)合道路病害情況，福飛路（銅盤路至二環(huán)路）采用2.5 cm 厚高彈高粘超薄瀝青罩面，福飛路（二環(huán)路至三環(huán)路）和福飛路（三環(huán)路至審知路） 面層選用4 cm SMA-13 瀝青瑪蹄脂碎石混合料。

6 改造難點與措施

6.1 道路設(shè)計標高的控制

若舊路路面平整度較好，可以直接在路面直接加鋪同一厚度瀝青層。 但隨著車輛輪跡加深和路基不均勻沉降，路面出現(xiàn)凹凸不平、平整度較差，給瀝青路面罩面造成路一定的難度，為此需要詳細測量和設(shè)計。 道路進行精細的縱橫斷面測量，高程點采用水準測量儀器校準。 根據(jù)測量數(shù)據(jù)和罩面厚度，通過起終點及控制點的高程進行拉坡控制。 局部罩面厚度不足的，可通過局部銑刨來解決。 道路最小縱坡不應(yīng)小于0.3%，當(dāng)困難路段縱坡小于0.3%時，應(yīng)設(shè)置鋸齒形偏溝或加密雨水口等排水措施。 對于沉降量較大的加鋪罩面段落，可以降低一級的設(shè)計速度控制最小坡長， 且應(yīng)滿足相鄰縱坡差不大于5%的要求。

6.2 路緣石高度不足的解決措施

城市道路人行道內(nèi)側(cè)路緣石一般高出路面邊緣10～20 cm。 隨著路面加鋪，路緣石外露高度不滿足要求。 因此，結(jié)合人行道的提升改造，將路緣石拔高。 但受周邊建筑地坪標高限制的人行道段落，無法拔高路緣石。 針對路面罩面與路緣石外露高度相矛盾的問題，提出了不等厚銑刨罩面的措施，即機動車道直接罩面，外側(cè)非機動車道采用不等厚銑刨后再罩面，內(nèi)、外側(cè)車道采用不同路拱橫坡（圖1）。

圖1 不等厚銑刨罩面示意圖

6.3 橋面改造措施

為了解決橋面病害，改造其技術(shù)狀況，需對其進行橋面改造。 橋面改造有3 個難點，分別是橋梁結(jié)構(gòu)承載力風(fēng)險、橋梁護欄凈高控制和橋面鋪裝銑刨深度制約。 從橋梁結(jié)構(gòu)安全方面考慮，需要進行橋梁承載力驗算，計算加鋪罩面厚度對橋梁跨中截面承載能力的影響。 從護欄凈高方面考慮，宜根據(jù)欄桿高度，盡量選擇不加高或薄層加鋪的方式，比如銑刨罩面或超薄罩面。 從橋面鋪裝結(jié)構(gòu)安全考慮，采用銑刨罩面時，銑刨厚度不應(yīng)破壞鋼筋混凝土鋪裝層。 對于老橋，橋面改造前還應(yīng)對其進行橋梁檢測，選擇不影響橋梁結(jié)構(gòu)安全的橋面改造方式。 而對于危橋，宜加固橋梁后再進行橋面改造。

6.4 積水問題的解決措施

部分道路加鋪在瀝青罩面之前排水順暢，但加鋪罩面后出現(xiàn)局部積水問題。 究其原因是加鋪罩面后調(diào)整了原路面的坡度和低點位置。 因此，在罩面縱坡拉坡和平交設(shè)計時應(yīng)確保道路的低點位置有排水設(shè)施，否則應(yīng)進行增設(shè)或調(diào)整坡度。

7 結(jié)語

城市道路瀝青路面改造應(yīng)充分收集交通和地質(zhì)資料，根據(jù)病害等情況擬定初步改造方案，經(jīng)過方案比選擬定最優(yōu)方案， 再通過計算確定罩面厚度。 本項目經(jīng)過詳細設(shè)計，解決路面改造的難點，使得改造后的路面整體強度和平整度都有了較大提高。 通過本次瀝青路面改造實踐，總結(jié)出以下幾點經(jīng)驗：（1）分析路面病害成因，判斷路面綜合狀況，分段選擇合適的改造措施；（2）應(yīng)根據(jù)彎沉測量數(shù)據(jù)結(jié)合現(xiàn)場病害情況，采取相應(yīng)的病害處理措施；（3）路面提升改造前必須進行嚴格的路面病害處理，復(fù)測彎沉值達到要求后方可進行路面罩面；（4）因路基損壞導(dǎo)致的路面病害應(yīng)先進行路基處理再進行路面病害處置；（5）路面提升改造應(yīng)進行多方案比選，選擇合適的路面提升改造方案。