作者簡(jiǎn)介：

唐忠國（1981—），碩士，高級(jí)工程師，主要從事高速公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)管理工作。

不同的路面大修方案在建設(shè)投資、工期、使用壽命、行車舒適性及運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)成本和難度等方面存在一定的差別。文章為了選擇科學(xué)合理的路面大修方案，在對(duì)南友高速公路龍州聯(lián)線的車流量、路面病害、路面損壞狀況指數(shù)、現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)狀況及路面結(jié)構(gòu)層厚度等情況進(jìn)行調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，擬定了若干個(gè)路面大修方案，并對(duì)擬定的方案進(jìn)行對(duì)比分析，選出最適合南友高速公路龍州聯(lián)線實(shí)際情況且科學(xué)合理的路面大修方案，可為華南高溫濕熱地區(qū)同類別公路路面大修方案的制定提供一定的借鑒和參考。

路面大修；方案；病害；對(duì)比分析；成本

中圖分類號(hào)：U418.6+7 A 06 015 3

0 引言

隨著時(shí)間的推移，路面大修在廣西公路養(yǎng)護(hù)行業(yè)中將會(huì)越來越頻繁。路面大修工程應(yīng)做到既可節(jié)約建設(shè)投資，又可降低大修后的運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)難度和成本。因此，如何選擇科學(xué)合理的路面大修方案已成為廣西公路養(yǎng)護(hù)行業(yè)必須重視和研究的問題。南友高速公路龍州聯(lián)線是一條二級(jí)公路，已建成通車12年，路面縱向冷接縫處和輪跡帶附近裂縫逐步增多，部分路段出現(xiàn)大面積龜裂、塊狀裂縫、基層翻漿、唧泥、松散和坑槽等病害。這些路面病害的快速發(fā)展，不僅導(dǎo)致日常養(yǎng)護(hù)成本的劇增，也大幅降低了道路的通行服務(wù)水平。經(jīng)調(diào)查，龍州聯(lián)線標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)已經(jīng)超過設(shè)計(jì)值，因此本文通過系統(tǒng)研究，提出科學(xué)合理的龍州聯(lián)線路面大修方案，可為華南高溫濕熱地區(qū)同類別公路路面大修方案的制定提供一定的借鑒和參考。

1 項(xiàng)目概況

龍州聯(lián)線是南寧至友誼關(guān)高速公路夏石收費(fèi)站通往龍州縣城的連接線，全長(zhǎng)29.127 km。該道路于2005年12月建成通車，設(shè)計(jì)行車速度為60 km/h，路基寬度為12.0 m，其中行車道寬2×4.5 m，硬路肩寬2×1.0 m，土路肩寬2×0.5 m；路面結(jié)構(gòu)為4 cm厚AC-16Ⅰ瀝青混凝土上面層+5 cm厚AC-25Ⅰ瀝青混凝土下面層+1 cm厚乳化瀝青封層+13 cm厚水泥穩(wěn)定碎石上基層+15 cm厚水泥穩(wěn)定碎石下基層+18 cm厚級(jí)配碎石底基層。龍州聯(lián)線地處華南高溫濕熱地區(qū)，是龍州縣連接崇左、南寧等地區(qū)以及東盟國家的重要運(yùn)輸大動(dòng)脈，大貨車通行比例相對(duì)較高。因此，路面大修方案需要在充分調(diào)查分析車流量、現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)狀況及路面病害等情況，經(jīng)過多方案比選后提出。

2 交通量調(diào)查與分析

2.1 斷面交通量調(diào)查

經(jīng)過連續(xù)7 d的現(xiàn)場(chǎng)車流量調(diào)查發(fā)現(xiàn)，龍州聯(lián)線的日交通量為3 708～4 890輛，其中小客車及小貨車自然數(shù)占比為73.19%～77.97%，大客車及中型貨車以上車輛自然數(shù)占比為22.03%～26.81%。具體數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1可知，龍州聯(lián)線大客車及中型貨車單車道日交通量為778～883輛。根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50-2006）有關(guān)交通等級(jí)的規(guī)定得知，龍州聯(lián)線當(dāng)前屬于中等交通道路。

2.2 設(shè)計(jì)交通量分析

龍州聯(lián)線路面大修的設(shè)計(jì)年限應(yīng)該按照二級(jí)公路瀝青路面的設(shè)計(jì)使用年限來確定，即為10年。參考廣西近十年的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和同等級(jí)公路交通量增長(zhǎng)情況，預(yù)計(jì)龍州聯(lián)線公路在路面大修建成通車后，前五年交通量增長(zhǎng)率約為8%，后五年約為5%。

3 路面狀況評(píng)價(jià)與分析

3.1 路面病害調(diào)查分析

為了準(zhǔn)確了解龍州聯(lián)線路面技術(shù)狀況，進(jìn)而為路面大修方案的制定提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)龍州聯(lián)線路面病害進(jìn)行全面調(diào)查統(tǒng)計(jì)，其路面主要病害種類及數(shù)量調(diào)查情況如表2所示。

由表2可知，龍州聯(lián)線路面的主要病害為塊狀裂縫和縱、橫向裂縫，另外還有相當(dāng)數(shù)量的坑槽和沉陷，以及少量的松散等其他病害。

3.2 路面損壞狀況指數(shù)評(píng)價(jià)與分析

根據(jù)路面病害調(diào)查結(jié)果，以1 000 m為一個(gè)評(píng)價(jià)單元，統(tǒng)計(jì)分析各單元內(nèi)病害類型及數(shù)量，并計(jì)算路面損壞狀況指數(shù)（PCI），進(jìn)行評(píng)級(jí)。龍州聯(lián)線上行線和下行線的路面損壞狀況指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果分別如圖1、圖2所示。

從圖1～2可知，龍州聯(lián)線的路面破損嚴(yán)重，上行線方向的路面狀況指數(shù)優(yōu)良率僅為6.5%，而下行線方向的優(yōu)良率僅為3.2%。上行線和下行線方向路面狀況評(píng)定為“次”和“差”的路段占比均＞70%，其中，下行線路面狀況評(píng)定為“差”的路段占45.2%。

3.3 路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)與分析

為了掌握龍州聯(lián)線路面當(dāng)前的承載能力，采用落錘式彎沉儀（FWD）測(cè)定路面動(dòng)態(tài)彎沉。以2 km作為1個(gè)評(píng)價(jià)單元，路面彎沉檢測(cè)結(jié)果匯總情況如圖3所示，龍州聯(lián)線路面強(qiáng)度指數(shù)（SSI）等級(jí)評(píng)定結(jié)果如表3所示。

從圖3及表3可知，龍州聯(lián)線路面整體強(qiáng)度較差，上行線優(yōu)良率為53.3%，下行線優(yōu)良率為20%。上行線及下行線路面強(qiáng)度的指數(shù)等級(jí)評(píng)定為中等及以下的分別占46.7%和80%，說明有相當(dāng)一部分路段的承載能力不足，應(yīng)采取大修補(bǔ)強(qiáng)措施提高路面的承載能力。

3.4 路面結(jié)構(gòu)層評(píng)價(jià)與分析

通過鉆取路面結(jié)構(gòu)層芯樣可測(cè)定各層厚度，檢測(cè)數(shù)據(jù)如表4所示。

由表4可知，瀝青混凝土路面上面層平均厚度為38 mm，代表值為36 mm，下面層平均厚度為52 mm，代表值為49 mm，瀝青面層厚度代表值略小于設(shè)計(jì)厚度。水穩(wěn)基層上基層平均厚度為121 mm，代表值為97 mm，下基層平均厚度為112 mm，代表值為88 mm。水穩(wěn)基層厚度的變異性較大，結(jié)構(gòu)層厚度的不均勻會(huì)嚴(yán)重影響路面的平整度及承載能力，厚度較小的地方，由于強(qiáng)度不足，很容易出現(xiàn)各種病害，從而降低整條道路的使用壽命［1］。

4 路面大修方案設(shè)計(jì)及比選

鑒于龍州聯(lián)線目前的交通等級(jí)屬于中等交通，標(biāo)準(zhǔn)軸載累計(jì)作用次數(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，其路面存在破損嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、瀝青面層厚度代表值略小于設(shè)計(jì)厚度、水穩(wěn)基層厚度變異性較大以及表面瀝青老化等問題，可以判定龍州聯(lián)線路面的大修時(shí)機(jī)已到。從調(diào)查分析情況來看，龍州聯(lián)線路面大修方案設(shè)計(jì)應(yīng)從結(jié)構(gòu)、材料、荷載、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行綜合考慮，既要實(shí)現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)力學(xué)強(qiáng)度與使用性能的匹配，又要兼顧技術(shù)指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)［2］。設(shè)計(jì)方案在采用全壽命周期分析方法評(píng)價(jià)長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，應(yīng)積極采用路面材料循環(huán)利用及節(jié)能環(huán)保的新技術(shù)［3］。根據(jù)龍州聯(lián)線的路面技術(shù)狀況和交通荷載狀況，參考國內(nèi)同類改擴(kuò)建項(xiàng)目的設(shè)計(jì)理念、施工經(jīng)驗(yàn)、使用效果和發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)提出以下5個(gè)路面大修方案進(jìn)行比選。

4.1 方案1：直接補(bǔ)強(qiáng)后加鋪瀝青面層

該方案擬在現(xiàn)有的瀝青路面上直接加鋪18 cm厚的水泥穩(wěn)定碎石補(bǔ)強(qiáng)基層，再加鋪6 cm厚AC-20C改性瀝青混凝土下面層+4 cm厚AC-13C改性瀝青混凝土表面層。該方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有保證，工期相對(duì)短；缺點(diǎn)是新半剛性基層與舊瀝青路面模量比偏大，基層層底彎拉應(yīng)力較大，層間結(jié)合不良，基層容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫，耐久性差，如不處治舊路病害易留下隱患，標(biāo)高抬升較多，與其他道路、排水設(shè)施銜接難，施工難度大，工程造價(jià)高。

4.2 方案2：對(duì)RAP廠拌冷再生后加鋪7 cm厚瀝青面層

為了充分利用舊路資源，達(dá)到節(jié)能環(huán)保并降低工程造價(jià)的目的，該方案擬采用銑刨舊路面9 cm厚的瀝青面層和15 cm厚的水泥穩(wěn)定碎石上基層。先對(duì)原15 cm厚的水泥穩(wěn)定碎石銑刨材料進(jìn)行水泥穩(wěn)定再生以形成半剛性底基層，再利用銑刨的RAP材料加入粒徑合適的骨料、適當(dāng)?shù)娜榛癁r青形成廠拌冷再生混合料作為新路面的柔性基層［4］，即9 cm厚乳化瀝青廠拌冷再生基層，再在該柔性基層上加鋪7 cm厚的AC-16C改性瀝青混凝土表面層。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：（1）銑刨掉舊路面的瀝青面層和半剛性上基層并轉(zhuǎn)換為柔性基層，解決了面層老化、半剛性基層疲勞松散、開裂等問題，同時(shí)適當(dāng)減少了瀝青面層厚度；（2）結(jié)構(gòu)安全可靠；（3）路面標(biāo)高抬高6 cm，造價(jià)不高；（4）相對(duì)于廠拌熱再生，RAP料利用率高，經(jīng)濟(jì)性好。缺點(diǎn)是區(qū)內(nèi)對(duì)于廠拌冷再生的實(shí)踐較少，施工工藝控制要求較高。

4.3 方案3：舊路基路面局部灌漿后加鋪10 cm厚瀝青面層

該方案先對(duì)路基路面進(jìn)行局部灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理，然后再加鋪6 cm厚AC-20C改性瀝青混凝土下面層+4 cm厚AC-13C改性瀝青混凝土上面層。該方案的優(yōu)點(diǎn)是施工方便、工期短；缺點(diǎn)是需要對(duì)舊路基路面進(jìn)行灌漿，施工均勻性差，較難控制施工質(zhì)量，結(jié)構(gòu)耐久性較差且費(fèi)用較高。

4.4 方案4：直接補(bǔ)強(qiáng)后加鋪水泥路面

該方案直接在原有路面上加鋪一層20 cm厚水泥穩(wěn)定碎石補(bǔ)強(qiáng)，再加鋪1 cm厚瀝青石屑封層，然后加鋪26 cm厚的水泥混凝土面層。該方案的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)較低，路面結(jié)構(gòu)承載能力強(qiáng)；缺點(diǎn)是把瀝青路面改造成水泥混凝土路面后，導(dǎo)致行車舒適性下降，標(biāo)高抬高47 cm后與其他道路、排水設(shè)施難以銜接，舊路病害未經(jīng)處治，彎沉變異性大，結(jié)構(gòu)可靠度低，施工工期較長(zhǎng)。

4.5 方案5：對(duì)基層進(jìn)行就地冷再生后加鋪水泥路面

該方案銑刨原路面9 cm厚瀝青面層后，就地冷再生20 cm舊水穩(wěn)層作為新基層，再加鋪1 cm厚瀝青石屑封層，然后加鋪26 cm水泥混凝土面層。該方案的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)較低，路面結(jié)構(gòu)承載能力強(qiáng)；缺點(diǎn)是把瀝青路面改造成水泥混凝土路面后，行車舒適性下降，舊路病害未經(jīng)處治彎沉變異性大，結(jié)構(gòu)可靠度保證率低，施工工期較長(zhǎng)。

將提出的5個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、綠色節(jié)能、耐久性、舒適性、可操作性、工期及后期養(yǎng)護(hù)難易程度等方面的對(duì)比分析，結(jié)果如表5所示。

由表5可知，在造價(jià)水平相差不大的情況下，方案2具有路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好、工期短、RAP料利用率高、后期運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)難度和成本較低的優(yōu)點(diǎn)，因此推薦方案2作為龍州聯(lián)線路面大修方案。

5 結(jié)語

通過對(duì)比分析可知，不同的路面大修方案在建設(shè)投資、工期、耐久性、廢料利用率、行車舒適性及運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)成本和難度等方面存在差異。15 cm厚的水泥穩(wěn)定碎石再生形成半剛性底基層+9 cm厚的RAP材料乳化瀝青廠拌冷再生基層+7 cm厚的AC-16C改性瀝青混凝土面層是適合龍州聯(lián)線實(shí)際情況且科學(xué)合理的路面大修方案。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2022-10-20