改性瀝青路面結構在公路改建工程設計中的應用

賈國強

(北京中港路通工程管理有限公司，北京 101102)

改性瀝青路面結構在公路改建工程設計中的應用

賈國強

(北京中港路通工程管理有限公司，北京 101102)

通過結合某高速公路運營情況，針對公路交通量，提出合理的路面結構設計方案，采取改性瀝青路面結構層，為同類工程提供參考借鑒。

公路改建；路面設計；改性瀝青路面

1 項目概況

京港澳高速公路石家莊至磁縣段全線服務水平將進入三級，該高速路面結構層采用4 cm中粒式瀝青混凝土上面層+5 cm粗粒式瀝青混凝土中面層+6 cm瀝青碎石下面層組成；基層厚度均為20 cm二灰碎石。通過對該公路標段采取檢測，檢測結果表明，路面使用性能指數PQI整體狀況良好，上行行車道平均值91.1，下行行車道平均值91.1。針對該公路不斷增加的交通量，需要對其采取改建處理。

2 路面使用性能分析

舊路從1998年通車，路面性能變化較大。本項目初步設計階段通過對舊路性能的全面檢測及歷年病害養護歷史的分析，結合現場分層測試結果，采用多層彈性層狀體系理論對舊路路面強度進行分析，分別通過PCI預估模型、疲勞方程、MEPDG分析軟件對舊路路面使用性能進行了分析，均得出舊路路面狀況“良好”的結果，表明舊路仍具有較高的強度，可采用直接加鋪的方式進行充分利用，對舊路路面病害處治后加鋪層厚度為10 cm時即可實現新舊路面性能協同一致，具有良好的抗疲勞性能。另外本路段瀝青混合料整體而言高溫穩定性較好，僅部分路段略顯不足，在舊路處治時，對于高溫穩定性不足路段根據車轍病害發育情況、歷年養護情況進行特殊處理。

3 路面改擴建設計原則提出

路面設計按道路等級、交通量、交通組成等使用要求，根據沿線氣候、水文、地質及筑路材料的分布情況，本著因地制宜、合理選材、施工方便、利于養護及積極采用新技術、新工藝的原則，同時在結合本項目周邊高等級公路路面結構、材料組成以及使用狀況總結和分析的基礎上，進行路面技術和經濟比較[1-2]。

根據舊路改擴建的特點，本項目確定了“各行其道，各司其職；上下搭接、左右協調；物盡其用、低碳環保；加強檢測監測，全面分析病害原因[3]；貫徹動態設計理念，加強施工過程中檢測和優化設計”的設計原則，力求實現：① 新舊路面使用性能和使用壽命協調一致。② 延長初次維修期限，體現長壽命設計理念。③ 合理確定接縫位置和構造措施，確保新舊路面協調受力。

本項目除匝道收費站采用水泥混凝土路面外，主線路段及其余匝道均采用瀝青混凝土路面，瀝青混凝土路面設計采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層連續彈性層狀體系理論，以設計彎沉值為路面整體剛度的設計標準，計算路面結構厚度，對瀝青混凝土面層，半剛性基層及底基層進行層底彎拉應力驗算[4]。瀝青混凝土路面設計采用以雙輪組單軸軸載100 kN為標準軸載，設計使用年限15 a。水泥混凝土路面設計基準期為30 a。

4 基于設計彎沉下的路面設計

鑒于本工程特殊性，結合以往工程實踐經驗，本工程改擴建采用分車道設計的原則，大型車行車道設置于最右側車道，大型車超車道則設置于旁邊車道。同時，另外四道車道供小客車靈活行駛[5-6]。針對本工程最右側車道為大型車道，因此基于規范八車道分布系數取值基礎上，考慮增大車道分布系數，最終取值為0.4，具體交通量分配如下：

8車道分車道設計：自中央分隔帶向外第一、第二車道為舊路面改建利用車道，按行駛小型車、中型車進行設計(分配小客車、大客車、小貨車、中貨及25%大貨車)；第三、第四車道和硬路肩全部新建路面，按行駛大、中型車進行設計(小貨車、中貨車、大貨車、拖掛車)。根據預測交通量計算本合同段累積當量軸次如表1和表2所示。

表1 設計參數表(以設計彎沉和瀝青層層底拉應力為指標)

表2 設計參數表(以半剛性材料層層底拉應力為指標)

5 改性瀝青路面設計

5.1 路面結構組合設計及結構層厚度計算

根據《公路自然區劃圖》，本項目屬Ⅱ4海灤中凍區。瀝青路面使用性能氣候屬夏炎熱冬冷濕潤區。本項目所在地區屬Ⅱ4海灤中凍區，參照文獻[7]，考慮路床部分壓實標準的提高，本項目土基回彈模量取為40 MPa。對主線舊路改建路面采取加鋪補強，路面結構層為：上面層：4 cmSBS改性瀝青SMA-13；上封層：SBS改性瀝青封層；下面層：6 cmSBS改性瀝青AC-20C；下封層：SBS改性瀝青封層；調平層(根據路線縱坡與原路面標高擬合高差而定)。

原舊路面結構層為10 cm+調平層+原舊路面厚度[8]。對于加鋪補強方案是針對現有檢測路況(2010年和2011年)而定的，實際路面施工時，應對當時的路面進行檢測，當實測代表彎沉值<34(0.01mm)時,采用上述加鋪方案，當實測代表彎沉值在>34(0.01 mm)時，需根據實際檢測彎沉值重新計算路面結構，并報設計部門審核進行特殊設計。

5.2 舊路縱面找平及加鋪方案

本合同段經縱面擬合，路線縱坡與原路面標高擬合高差路基最大填高32 cm，最大下挖11 cm[9]。結合舊路路面結構和加鋪方案，對于不同擬合高差范圍相應找平方案如下(下列數值表示設計標高與原路面標高的差值，高于為正，低于為負，單位為cm)：

差值為(-11,4)時采取銑刨掉原路面結構，采用右側拼寬的路面結構。注：對于舊路因設計標高過低導致全部挖除重建路段，路基頂面強度及壓實度要求同拼寬新建部分土基頂面強度和壓實要求；差值為(4，6)時銑刨8 cm(至原上面層底面)，采用4 cmSBS改性SMA-13+8～10 cmSBS改性AC-20C的路面結構，調平層為SBS改性AC-20C；差值為(6，10)時銑刨4 cm(至原罩面層底面)，采用4 cmSBS改性SMA-13+6～10 cmSBS改性AC-20C的路面結構，調平層為SBS改性AC-20C；差值為(10，14)時不銑刨，采用4 cmSBS改性SMA-13+6～10 cmSBS改性AC-20C的路面結構，調平層為SBS改性AC-20C；差值為(14，18)時銑刨4 cm(至原罩面層底面)，采用4 cmSBS改性SMA-13+6 cmSBS改性AC-20C+8～12 cmAC-25C的路面結構，調平層為AC-25C；差值為(18，26)時不銑刨，采用4 cmSBS改性SMA-13+6 cmSBS改性AC-20C+8～16 cmAC-25C的路面結構，調平層為AC-25C；差值為(26，38)時不銑刨，采用4 cm SBS改性SMA-13+6 cm SBS改性AC-20C+8 cm AC-25C+8～20 cm ATB-25的路面結構，調平層為ATB-25。同時根據具體舊路路面標高和縱斷面拉坡情況，結合施工方法，合理調整施工長度。

5.3 舊路病害處治

結合檢測結果表明，本項目舊路依然具有較高強度，同時其指標良好。通過結合當前規范設計方法對舊路采取加鋪設計，然后對其采取檢測。檢測結果表明，加鋪后舊路完全能夠滿足使用期強度要求[10]。因此，針對于舊路段本工程通過結合點病害處治措施進行處治后，直接加鋪4cm SBS改性SMA-13+6 cm SBS改性AC-20C。

6 結束語

本文針對某高速公路交通量增長等情況，對公路采取改建設計，基于新舊路面使用性能和使用壽命協調一致等原則，通過進行路面技術和經濟比較，提出采取改性瀝青路面結構。從本工程實施效果表明該路面結構層方案應用可行，改建后的公路運營情況良好，滿足路面使用要求。

[1] 雷文茂. 復合式基層長壽命瀝青路面結構分析[D].長沙：中南大學，2010.

[2] 孟書濤. 瀝青路面合理結構的研究[D].南京：東南大學，2005.

[3] 崔 鵬,邵敏華,王國英,等.長壽命瀝青路面結構組合探討[J]. 中南公路工程，2007(3)：6～10.

[4] 劉大歡，甄 曦.改性瀝青技術在道路工程中的應用[J]．城市道橋與防洪，2012(11)：46～47.

[5] 韓煥寶.淺談橡膠改性瀝青混凝土配合比設計[J]．河北交通職業技術學院學報，2011(4)：28～31.

[6] 龔起超.改性瀝青SMA路面配合比設計及在施工中的應用分析[J]．湖南交通科技，2013(1)：45～48.

[7] 楊鐵輪．SMA及改性瀝青路面設計與施工技術在甘肅省公路工程中的應用 [J]．公路交通科技(應用技術版)，2010(8)：38～41.

[8] 趙建峰．淺議改性瀝青在高等級公路路面中的應用 [J]．科技視界，2014(29)：315.

[9] 張鐵志,顧芮慈．橡膠改性瀝青混凝土路面結構層優化計算與模擬 [J]．公路，2015(4)：229～234.

[10] 駱明金．SMA-13瀝青瑪蹄脂路面設計與施工質量控制 [J]．建筑施工，2015(3)：277～279.

2016-07-06

賈國強(1970-)，男，河北灤縣人，北京中港路通工程管理有限公司高級工程師．

U416.217

A

1673-5781(2016)04-0476-03