干線公路長壽命路面結構在S206滁全一級公路改造工程中的實踐應用

高輝

干線公路長壽命路面結構在S206滁全一級公路改造工程中的實踐應用

高輝

（滁州市公路管理局，安徽 滁州 239000）

以S206滁全一級公路改造工程為例，從結構設計和施工過程質量控制兩個方面介紹了長壽命路面在干線公路工程改造中的應用情況，該工程以填充式大粒徑水泥穩定碎石水穩為關鍵抗裂層，貫穿長壽命路面為實施目標，取得較好的社會、經濟效益。

使用壽命；填充式大粒徑水穩；耐久性；車轍

S206滁州至腰鋪段一級公路于1994年建成，原設計為水泥混凝土路面，使用10余年后損壞嚴重。2006年進行第一次改造，在4.1 km長度上試點填充式大粒徑水泥穩定碎石基層材料，嘗試將干線公路長壽命結構應用到舊路改造工程。通車12年后路況良好，經檢測無任何結構性損壞。2018年，為了解決表層瀝青老化和車轍問題，進行大修。

1 長壽命路面結構的首次應用（2006年）

老路路面寬23 m（含中央分隔帶1.5 m，兩側硬路肩各2 m），原路面結構為土基上加鋪18 cm石灰土+16 cm厚水穩碎石基層+24 cm水泥面板。老路出現較多下沉、斷板、唧漿等病害，路面損壞嚴重。

1.1 長壽命路面結構設計

1.1.1 結構組合圖

滁全路長壽命瀝青路面結構如圖1所示。

圖1 滁全路長壽命瀝青路面結構圖

1.1.2 底基層疲勞壽命驗算（要求不低于50年）

原路面破碎后沖壓控制彎沉代表值為86（0.01 mm），反算舊路頂面的當量回彈模量，為：

底基層的極限劈裂強度查《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50—2006）表E.2，得s=0.5 MPa。

由BISAR軟件計算得到底基層底最大拉應力t；根據規范式8.0.6-1計算抗拉強度結構系數，為：

為了確定不同舊路頂面當量對底基層預計使用年限的影響，進行參數敏感性分析，底基層最大拉應力隨原路面模量變化如圖2所示，底基層使用壽命隨原路面模量變化如圖3所示。根據以上計算，彎沉代表值86（0.01 mm），反算舊路頂面當量回彈模量191 MPa，結合公路等級及交通量大小，計算出底基層預期使用年限約為61年，高于50年的疲勞壽命驗算要求。

圖2 底基層最大拉應力隨原路面模量變化圖

1.2 施工方案與質量控制

通過綜合分析評價，得出老路損壞的主要原因有老路結

構層總厚度不足（18 cm石灰土+16 cm水穩+24 cm水泥面板）；老路結構層質量較差（經檢測，水泥混凝土面板強度不足，水穩和灰土厚度不均勻、不成型）；面板破碎嚴重，中分帶無排水設計，造成部分土基含水量大，承載力不足；位于建材基地，重載車輛多。

圖3 底基層使用壽命隨原路面模量變化圖

針對以上原因，按照部位不同形成如下施工方案。

1.2.1 中分帶、硬路肩加寬部位病害處理

由于回填寬度不夠，無法采用機械壓實，采用振搗水穩回填方案，預留18 cm的普通水穩層厚度。

1.2.2 老路主路部位病害處理

對原水泥混凝土面板采用沖擊碾壓的方式進行均質化處理，控制沖碾后板塊碎裂大小約為50 cm×50 cm，消除板塊脫空現象。

作為該設計方案的關鍵抗裂結構層，路面基層施工質量控制至關重要，具體要求如下：①5%普通水穩底基層施工按《公路路面基層施工技術規范》施工，各項指標滿足設計要求。②填充式大粒徑水穩上基層施工[1]。主骨料采用6～8 cm單一粒徑的粗碎石，含量在50%左右。采用挖掘機配合人工的方式進行攤鋪（目前全部采用攤鋪機），將大粒徑主骨料攤鋪在水穩底基層表面，攤鋪厚度與上基層設計厚度基本相當；人工配合小型挖掘機將填充料均勻攤鋪在大粒徑主骨料上，填充料為拌和機干法拌和，水泥劑量為填充料總量的8%；采用旋耕機進行二次路拌。拌和要求專人現場挖坑檢查翻拌均勻性，填充料在主骨料中填充情況，填充料是否填充至結構層底，如果不符合要求要繼續翻拌（目前，二次路拌設備已配套專用旋耕設備，填充料采用濕拌法）；旋耕后人工初步整平，主骨料表面開口空隙較大處，用填充料找補，使其均勻、平整，穩壓后及時灑水，使水分在填充料內部均勻滲透，采用濕拌法后，取消灑水工序；每個作業面至少配備22 J以上的振動壓路機一臺，18～21 t三輪壓路機一臺，振動碾壓寧過勿欠，且無需封閉養生，碾壓結束后可開放交通，灑水養生7 d以上。

2 長壽命路面使用功能恢復與提升（2018年）

2.1 路面病害現狀

2018年對該路段進行了檢測，結果得出彎沉代表值為10.3（0.01 mm），2006年的彎沉代表值為11.6（0.01 mm），承載能力無任何衰減；觀測探坑，基層材料基本無變化，結構經久耐用；基層與瀝青層匹配良好，瀝青層未出現疲勞損壞跡象；填充式大粒徑水穩段（4.1 km），主要病害為車轍，并有少量瀝青路面老化裂縫，僅在基層表面發現3道橫裂，無唧漿和反射裂縫病害。相鄰周期施工的常規水穩對照段（2.1 km）出現基層橫裂56道。

2.2 使用功能恢復與提升

結合道路現狀，為進一步恢復瀝青路面使用功能，采用以下基本方案：銑刨原4 cm厚AC-13瀝青混凝土面層后，加鋪4 cm厚AC-13橡膠改性瀝青混凝土面層。

病害處理重點為：瀝青加鋪層表面功能耐久性設計、7個紅綠燈路口抗車轍新技術應用、老路少量裂縫的精準處治，從而實現提升道路安全性、舒適性和耐久性的目標。具體實施方案如下。

2.2.1 瀝青加鋪層表面功能耐久性設計

針對抗車轍和抗滑等耐久性的技術要求，采用以下措施：①AC-13加鋪層采用橡膠改性瀝青，動穩定度5 623次/毫米；②為保持上面層構造深度耐久性，控制關鍵篩孔2.36 mm通過率為23.4%，瀝青混合料空隙率為4.7%。

2.2.2 紅綠燈路口抗車轍新技術應用

7個紅綠燈路口（14處）車轍嚴重，是重點處理的路段。根據車轍出現形式和長度，對每個道口處理80 m長。AC-13上面層統一添加抗車轍劑，動穩定度為7 280次/毫米。

下面層采用三種處理方式：①瀝青下面層采用灌入式復合材料新技術（5處）。將瀝青下面層全部銑刨，攤鋪空隙率20%左右的瀝青混合料，并在空隙內注入水泥基壓漿材料，形成剛柔復合材料，動穩定度達14 000次/毫米，抗車轍性能優良。②銑刨換填6 cm瀝青混凝土下面層（8處），AC-20采用SBS改性瀝青，同時添加抗車轍劑，動穩定度為6 487次/毫米。③老路少量裂縫的精準處治。瀝青面層老化裂縫處銑刨、換填新瀝青混凝土；基層裂縫方面，基層表面貼防裂貼，下面層上貼碳纖維布，同時對基層周圍進行注漿，換填新瀝青混凝土。

應用填充式大粒徑水穩碎石基層能有效克服反射裂縫、保證基層自身耐久性、顯著減薄瀝青面層厚度，具有投資少、針對性強的特點，結構預期可使用50年以上，實現干線公路建設低成本、長壽命的目標。

［1］張植俊.水穩填充大粒徑碎石基層在公路大修工程中的應用［J］.消費導刊，2015（9）：3.

U41

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.13.036

2095－6835（2019）13－0087－02

高輝（1982—），男，大學本科，工程師，研究方向為公路工程。

〔編輯：張思楠〕