資源節約環境友好理念在公路大修工程中的實踐

孟慶楠

（同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司，上海市200092）

0 引言

在公路工程領域，隨著我國高速公路網絡的日益完善，高速公路的建設步伐也逐步放緩。特別是上海地區，高速公路的規劃建設發展已經開始由建設期逐步向養護、維修、改造提升期轉變。公路工程行業是實現資源節約、環境友好社會發展的重要領域。上海市總體規劃明確提出，要全面推動綠色低碳發展，降低碳排放，加大海洋、大氣、水、土壤環境的保護力度，顯著改善環境質量。

資源節約、環境友好型的公路大修工程，是在滿足公路使用功能及技術標準的前提下，采用適宜的新技術、新工藝，優化利用新或廢舊等高性價比的工程材料來完成項目的實施，并應合理控制工程造價。本文以G15公路松浦二橋以南大修工程為實踐基礎，在設計施工中積極貫徹資源節約、環境友好的生態理念。

1 路況概述

G15公路黃浦江以南段于2007年2月底通車，多年使用后路面出現了明顯的損壞；同時由于交通流量增長迅速，故結合本次大修工程，將老路10.5 m寬中分帶內預留的兩根車道一并實施，將原雙向四車道拓寬為雙向六車道規模。

1.1 路表面性能

路表面各項檢測指標的評價，按照上海市地方標準《公路技術狀況評價規程》（DG/TJ 08-2095—2012）的規定執行，路表性能以PCI、RQI、RDI、SRI等指標進行評價，路表性能各指標的檢測結果如表1所示。

表1 路表性能檢測結果[1] %

1.2 路面結構強度分析

高速公路的路面結構強度指數PSSI=100/（1+15.71×e-5.19×SSI），其中關鍵性指標SSI是路面設計彎沉值ld與檢測路段代表彎沉值l0的比值。由計算公式可以看出，路面設計彎沉值ld的確定是影響老路結構強度評價結果的重要參數。本工程根據累計軸載作用次數計算得到路面設計彎沉值為18.9（0.01 mm），以此作為 ld進行結構強度分析。路面結構強度指數PSSI的分析結果如表2所示。

由表2可見：1#車道的路面結構強度優良率高于2#車道，說明大貨車等超載車輛對路面結構的破壞較大，設計時須采用針對性的高性能材料來應對大貨車對路面結構的沖擊。

表2 路面結構強度指數PSSI的分析結果[1] %

1.3 路基狀況

老路原路基已整幅填筑完畢，但原設計標準偏低，故對老路中分帶內已填筑的路基進行了檢測。根據設計初期路基鉆孔檢測成果，老路中分帶內路基上路床范圍的壓實度平均為92%，路堤范圍內平均值為89.7%，填料CBR平均值為5.1%，從鉆孔檢測結果來看，原有路基達不到現行路基設計標準的要求。施工期間，對中分帶內開挖后的路基進行了二次檢測，根據檢測結果，全線老路路基的平均彎沉值為155（0.01 mm），代表彎沉值為281（0.01 mm），其中路段的最大平均彎沉值達到652（0.01 mm），代表彎沉值達到 918（0.01 mm）。

2 路基路面實施方案

2.1 銑刨舊料在路基換填中的應用

對于本工程拓寬車道的路基處理主要關注拓寬車道路基不均勻沉降及老路中分帶預留路基的壓實度和強度偏低等問題。

本工程中分帶內拓寬車道的路基在老路建設時一并實施，對于不均勻沉降問題，從恒載方面來講，由于中分帶路基頂面耕植土的填筑，相當于進行了多年的欠載預壓，預留車道實施后路基頂面的恒載僅增加約3%，可基本忽略不計；同時結合拼寬后路基車輛附加荷載的影響進行沉降計算，結果表明，拓寬部位與老路路基的年均沉降差不足1 mm。經搭接處理后，拓寬車道與老路之間的不均勻沉降基本上可以忽略。

對于路基壓實度和強度問題，本工程設計采用的2004版《公路路基設計規范》（JTG D30—2004）比原路基采用的1995版路基設計規范有較大的提高，根據路基檢測數據，對于不滿足04版設計規范的現狀路基進行了換填處理。本工程拓寬車道路基頂面的回彈模量按不小于40 MPa控制，對應彎沉值為232.9（0.01 mm）。本工程通過對灰土、水泥土、土壤固化劑、銑刨舊料等多種換填材料進行綜合對比分析，并從減少施工揚塵、環保、經濟、材料運輸便捷性、施工和易性等多方面綜合考慮，最終選擇道路銑刨下來的瀝青和水穩舊料作為路基的換填材料。水穩舊料要略優于瀝青銑刨料，銑刨后的水穩舊料多為優質的土石結合料，而瀝青銑刨料在堆放后容易發生結塊及離析的情況，施工期間需對銑刨質量進行控制，并及時清除大塊的膠結料。

本工程對于不滿足設計要求的路基，依彎沉值檢測結果，按平均換填厚度60 cm進行處理。

路基換填銑刨舊料后的效果見圖1。

圖1 路基換填銑刨舊料后的效果圖

2.2 熱再生瀝青混合料的應用

路面結構方案設計時，考慮到道路大修銑刨材料較多，具備可再生利用的條件。因此，從材料性能、用量等方面綜合考慮，在下面層采用了AC-25C廠拌熱再生瀝青混合料。

從控制再生瀝青混合料級配的角度來講，采用同一條道路相同結構層的回收瀝青路面材料（RAP）可使其級配更為穩定。但在施工過程中，高速公路由于施工分段、交通組織和工期較緊等原因，對于G15大修自身產生的RAP材料難以在緊張的工期內完成混合料的生產，故本工程AC-25配合比中采用了較多G1501郊環線高速大修時產生的瀝青銑刨料。

RAP 規格分為 3 檔：0～5、5～10、10～20 mm，各檔RAP的瀝青含量試驗結果見表3。

表3 RAP的瀝青含量試驗結果[2]

AC-25熱再生瀝青混合料按25%RAP和30%RAP兩個摻量分別進行了配合比設計。通過試驗數據的對比可知，30%RAP摻量下，混合料的低溫彎曲性能難以達到設計要求，同時對RAP的級配要求更加嚴格，生產拌和時混合料的級配較難控制，故最終采用了25%RAP摻量的配合比。各檔材料摻配比例如表4所示。

表4 新舊料摻配比例[2]

根據目標配合比及生產配合比的驗證結果，AC-25C（RAP摻量25%）熱再生瀝青混合料滿足設計要求，與AC-25C熱拌新料的效果相當，充分說明其具備良好的路用效果。

2.3 針對特重交通等級設計的重載瀝青路面

G15公路交通流量非常大，大型貨車、拖掛車等超重超載車輛的自然車比例達到30%以上。根據累計軸載作用次數的計算結果，以G1501亭林立交為界，以北為特重交通等級，以南為重交通等級。為應對和延緩這些超重超載車輛引起的路面車轍及疲勞開裂等問題，本工程在表面層采用了重載交通專用改性瀝青SMA-13混合料，車轍動穩定度配合比設計指標要求不小于7 000次/mm。重載交通專用改性瀝青SMA-13混合料技術要求見表5。

表5 重載交通專用改性瀝青SMA-13混合料技術要求

根據施工后的實際使用情況，截至發稿日，最早攤鋪的路段（2016年6月）已經經受了2季夏日高溫、暴雨及超重車輛的考驗，基本上未出現常見的早期病害，使用狀況良好。

2.4 防撞護欄的回收利用

G15公路黃浦江以南段的護欄主要分為三類：一是原2007年建成通車時兩側土路肩上設置的波形護欄；二是2013年在10.5 m中分帶兩側設置的Am級波形護欄；三是2013年在沿線橋梁最內側預留車道位置設置的混凝土隔離墩。

根據現場復核情況，原土路肩上的波形防撞梁立柱及防阻塊不滿足《公路交通安全設施設計規范》（JTG D81—2006）A級護欄的要求，必須進行更換；波形梁板的厚度滿足要求，經整形后可重新利用。現狀10.5 m中分帶兩側的Am級波形護欄滿足規范要求，但由于10.5 m中分帶調整為3 m，因此施工期間需拆除后重新安裝。拆除后的波形護欄各組件經整形、防腐翻新處理后予以重新利用。

此外，施工交通組織也需要大量的混凝土隔離墩，原有路上設置的約6.5 km的混凝土隔離墩經噴涂修補后，也可在施工期間進行二次利用。

3 社會經濟效益分析

本工程總計產生銑刨舊料約5萬m3，本工程老路路基舊料換填約2.7萬m3，AC-25熱再生瀝青混合料共計使用約3.6萬m3，按25%RAP摻量計算，AC-25熱再生瀝青混合料間接利用約0.9萬m3舊料。銑刨舊料共計利用3.6萬m3，扣除銑刨后材料的損耗、廢棄等，舊料的整體利用率達到60%以上。

扣除施工造成的損耗及不合規構件的廢棄，全線舊波形護欄的利用率達60%以上，用于施工期間交通圍護的舊混凝土隔離墩利用率可以達到70%，節省了大量的鋼材及混凝土。

舊材料的二次利用，在節省數千萬工程費用的同時，減少了開山采石對自然環境的破壞及舊材料的堆棄對環境的不利影響，積極響應了“綠水青山就是金山銀山”的生態發展理念。

4 結語

本文結合G15公路黃浦江以南大修工程的實例，以資源節約、環境友好理念為出發點，對大修施工過程中產生的路面廢舊材料在路基及路面中進行二次利用，對護欄等構件翻新后也予以重新利用，并針對重載車輛多的交通特性，采用了高性能的重載交通專用改性瀝青上面層。在獲得良好路用性能和經濟效益的同時，生態環境效益也非常顯著，為今后公路大修工程中資源節約、環境友好理念的應用起到了拋磚引玉的作用。