高速公路改擴建瀝青路面拼接施工研究

劉高啟

（開封市杞縣公路管理局， 河南 開封 475200）

由于早期建設的高速公路多為雙向四車道，已遠遠不能滿足國家高速發展發展的要求，因此，我國大部分地區的很多高速公路都因交通量快速增長而面臨著改擴建問題，但是如何在充分利用老路面資源和在有限的資金情況下最大程度上改善和優化道路的通行能力，是一個值得探討的問題。路面拼接施工方法現在大規模的運用在道路的改擴建當中，該方法經過實際的應用，在施工過程常運用預留拼接臺階和新型材料的方法，確保了路面拓寬拼接部位的施工質量，路面拼接施工方法具有可解決交通壓力、避免破壞環境和能節約投入成本，由于其獨特的優勢已經被越來越多的參建單位認可和大力推廣的施工工藝[1-3]。

1 改擴建工程概況

某高速公路于2000 年建成通車，全長300km，為雙向四車道瀝青路面，路基寬度 26 m，自通車后交通量迅速增長，據統計2009年末，該高速公路斷面平均交通量已高達 41265 pcu/d，據工程可行性報告，到2035年該高速公路交通量預計將達12319 pcu/d，因此該道路的改擴建問題迫在眉睫。為滿足交通的需要，經業主和政府部門商定于 2017 年初對該該路段的4車道擴建為8車道。該高速現有路面結構形式:上面層為4 cm 的AC—13瀝青混凝土，中面層為6 cm AC—20瀝青混凝土，下面層為8 cm AC—25瀝青混凝土， 基層為20 cm 水泥穩定碎石，底基層為30 cm的 石灰土。在改建過程中為合理地利用原有路面結構所以采用了加鋪補強的方法，在原路面的基礎上進行加鋪結構形式為：上面層為4 cm SBS 改性瀝青 SMA—13; 拼寬路面結構形式為上面層：4 cm SBS 改性瀝青 SMA —13 ，中面層： 6 cm SBS 改性瀝青 AC －20C ，中面層 ：+8 cm AC －25，基層 為34 cm水泥粉煤灰穩定碎石基層，底基層為 20 cm 低劑量水泥穩定碎石底基層。

2 改擴建施工工藝

2.1 拼接工藝原理

在對高速公路改擴建的過程中，為了提高對原有交通道路的利用率，往往會采用單側加寬或者雙側加寬的技術方案。當采用單側加寬的方案時，將會對交通產生的干擾相對較小，即使在進行施工時，也可以保證該道路的交通暢通，而且采用該方法可以保證新老路基之間的沉降差異較小。但在施工中需對原有道路和橋梁進行橫行的調整，并需要對原有道路上方的上跨橋梁進一步改造或將其拆除重建。一般情況下為了使交通系統更加完善，還需增加的中央分隔帶，這必將增加拆遷的難度，同時也會相應的造成一些不必要的嚴重資源浪費。 如果采用雙側加寬的方案，在施工過程中不需對線路的中線調整，從而可以保持該高速公路原有線型，充分利用率了原有高速公路的中央分隔帶、排水布置、地下管道等。另外目前的大部分的高速公路紅線距離路肩有較大的距離，在改擴建當中采用合理的措施可以很大程度上減少拆遷征地費用，降低了施工成本，本項目加寬路段采用雙側加寬方案。

高速公路路面拼接是指將新舊路面的面層、基層和底基層等沿這道路縱向進行銜接，保證道路在橫縱斷面可以消除新舊路面標高差，因此必須要采用合理的處置辦法及施工工藝，使新舊路面各層結之間在拼接處能夠具有足夠的強度，進而在幾何形態及整體結構強度上形成一個整體。在高速公路改擴建中最大的難點也是質量的控制關鍵點就是路面的拼接，路面拼接施工質量的優良性，直接決定了改擴建之后道路的服務質量和使用壽命。改擴建之后的路面通常會因為不均勻沉降和車輛荷載的綜合作用，在新的路面拼接部位產生較大的剪切應力，從而導致新舊面交接部位產生錯臺病害。為確保新老路面拼接之后成為一個整體，提高拼接部位的強度從而抵擋路面變形，通常拼接部位采用挖臺階、鋪土工格柵和局部補強等措施來解決局部剪切應力多大的問題，以提升道路的使用性能。本項目在路面拼接部位采用臺階錯縫的形式拼接，該方法可以使路面垂直方向應力分散的范圍更加廣，應力峰值降低。

2.2 施工準備工作

需先全面檢查道路的作業區域，清除舊路肩上不良土體與垃圾，確保路面的施工標高。提前調查或者測量出原路面標高，因為后期要利用原路面的縱斷面高程來控制是新舊路面的施工，之后調查原路面路質情況，決定保留哪個車道路面，保留到哪一個結構層次，對此進行拼接，才能保證路面的施工質量和使用質量下，達到經濟最大化，最后根據需要對路面施工標高進行調整。

在進行路面拼接之前，必須對舊路內側路緣帶標進行全面復測，每隔一定距離測一個點，之后設計單位根據復測結果調整設計，最終確定出設計標高，施工單位再按照最終的設計標高和調整方案進行路面拼接施工。在設計和施工過程中路面拼接之后的縱斷面高程是利用調整各結構層的厚度來實現，在調整的時候要仔細研究是否可以在底基層的頂面、基層的頂面和瀝青中面層的頂面上進行調整，盡量在瀝青面層以下進行調整，從而可以盡可能的降低工程造價。橫向調整的范圍應盡可能在第二、三車道內進行調整，新拼接的第四車道和硬路肩應設計基本保持一致。舊路面的銑刨作業應盡量運用舊路超車道各結構層，行車道中上面層全部刨除，下面層部分利用，最后在舊路上應新加鋪一層上面層。銑刨作業時也應按照拼接要求做成一定幾何尺寸的臺階，臺階及拼接部位不允許有松動的粒料和灰塵，也不得有因機械造成缺角、啃邊和松散等情況不平整狀況出現。不論縱向還是橫向拼接縫，線型必須要順直，拼接部位的壓實度要滿足設計要求。

根據瀝青混凝土路面養護技術規范規定，新舊路面在拼接施工過程中宜采用搭接方式，搭接的寬度不宜小于0.3m，為了探究不同搭接寬度下路面的力學響應，本文根據實際狀況鋪筑了1km試驗段，根據新舊路面所采用的結構建立有限元模型并計算分析。在不同搭接寬度狀況下，設置搭接寬度之后的路面比不設搭接寬度的路面的最大拉應力急速降低，隨著搭接寬度的逐漸增大，中面層的最大拉應力緩慢增長。在拼接過程中中面層不設搭接寬度的最大拉應力約為設搭接寬度 2倍左右，當采用300cm搭接寬度時的最大拉應力較搭接寬度為 30cm 時最大拉應力僅增長 15%左右。出現這種現象的主要原因是由于不設搭接寬度時會導致接縫部位出現應力集中的現象，隨搭接寬度的增加，應力集中的現象會有所緩解。當采用不同搭接寬度時，中面層所承受的剪應力最大，設置搭接寬度的中面層較不設搭接寬度路面的所產生最大剪應力有明顯的降低，隨著搭接寬度的增大，最大剪應力不斷降低。當搭接寬度采用 0.3m、1.2m、3.0m 時比不設搭接寬度時中面層所產生最大剪應力分別降低了 10%、17%和18. %。主要是由于設置搭接寬度之后可以有效降低應力集中顯現，因此路面基層承受了較大的剪應力，且會隨著搭接寬度的增大，應力分布將會更加均勻。綜合上述可知增大搭接寬度有助于改善路面的應力狀態。

2.3 瀝青路面基層拼接施工工藝

瀝青路面基層拼接施工時的拼接尺寸和標高是瀝青路面拼接時的兩個關鍵點，當基層厚度大于20 cm 時要分為兩層依次拼接鋪筑形成新的基層。本項目當中上下基層的標高是依據其中一側的拼接臺頂部高度與另一側硬路肩的邊緣高度共同決定。當加寬的路基基層厚度大于20 cm且不大于40cm 時，加寬段的基層應按按照厚度平均分為兩層進行鋪筑。為了防止基層接縫部位出現反射裂縫，所以在基層的拼接縫處鋪設玻纖格柵，玻纖格柵的鋪設寬度為2m，玻纖格柵鋪設在新舊基層拼接縫兩邊各 1m 處，并且保證縱向為連續鋪設，搭接長度大于50cm。其工藝流程為：清理基層→進行灌縫→噴灑透層油→鋪設玻纖格柵→噴灑粘層油。

2.4 瀝青路面面層拼接施工工藝

加寬段中下面層的施工工藝為: 采用兩臺前后隔開15 m左右的攤鋪機，攤鋪厚度按照設計對的標高進行設定和調整，第一臺攤鋪機的外側應沿縱向鋼絲控制的方向向前進行攤鋪，鋼絲布設的以設計標高進行控制，內側使用橫坡儀進行限制，第二臺攤鋪機進行攤鋪時兩側均使用縱坡儀限制。攤鋪的厚度應根據路面的設計標高做出相應的調整，其攤鋪的范圍不應遠離第一臺攤鋪機內側邊緣線，在攤鋪過程中兩臺攤鋪機獨立進行攤鋪作業。

上面層瀝青混凝土攤鋪的寬度等同于路面設計寬度，在上面層攤鋪施工時采用三臺前后間距為 5米左右的三臺攤鋪機呈梯形先后進行攤鋪，攤鋪時應嚴格控制施工標高，針對于病害需維修處理地段和超車道標高需調整段等特殊標段必須在鋪筑上面層前完成，保證加寬之后的路段與原路面平順連接。為了保證上面層接縫部位的密實性和防止接縫兩側的出現集料脫落的情況產生，因此在面層拼接前，在接縫內側面刷了一層乳化瀝青粘層油。在對拼接之后的瀝青面層進行壓實時，應先在距接縫 35 cm以外的位置進行碾壓，是為了防止接縫處的瀝青層產生推移。

3 管控要點與效益分析

路面拼接施工過程中必須要保證在下道施工工序前將所有有影響的工作面清理干凈，以免導致層與層之間不連續存在夾層等問題。所有瀝青混合料運輸車必須采取保溫措施，本項目采用雙層覆蓋的方式，車廂的三面利用鋼板加 7cm厚石棉板，從而可以保證在運輸過程中瀝青混合料可以保證一個合理的溫度，不影響混合料的攤鋪。運輸車輛應該在攤鋪工作區外調頭，不然會對聚酯玻纖布和對封層造成破壞，攤鋪機在開工前需進行 1到2小時的預熱熨平板( 溫度不低于 100℃) ，攤鋪機開始時速度應該放慢夯錘調大可以保證接頭處平整度。碾壓分初壓、復壓和終壓 3階段，壓路機碾壓時應距離攤鋪方向5米左右并呈階梯形前后錯開。在碾壓的過程中，事先調整好壓路機碾壓輪的灑水噴嘴，保證其灑水適量，不粘輪。由于整個施工過程不連續，因此在接頭位置碾壓完畢之后，用直尺劃線將取出多余的混合料，為后期施工接頭提供前期條件。

路面拼接施工是一種可以在保證施工質量與充分利用了原有道路的基礎之上，極大的節約了施工成本投入。另一方面路面拼接施工的時間相對于新建路面施工極大的縮短了施工時間，從而節省了大量的勞動與機械資金投入，同時，路面拼接施工極大程度緩解了交通壓力，為當地經濟發展做出了重大的貢獻。

4 結語

高速公路改擴建具有保護環境利用舊料、緩解交通壓力和節約投資成本的優勢，路面拼接是高速公路改擴建當中的最為重要的一環，施工工藝正在不斷的優化，新材料的不斷發現，定會使該施工技術不斷高速發展推廣。