高速公路改擴建工程加鋪瀝青混凝土施工分析

摘要：文章闡述了我國高速公路改擴建情況，介紹了舊水泥混凝土路面改造方法，并結合蘭海高速公路欽州至防城港段改擴建工程實例，分析了高速公路改擴建工程加鋪瀝青混凝土施工方法的具體應用。

關鍵詞：高速公路;改擴建;加鋪瀝青混凝土;方案;施工

0 引言

在20世紀后期我國高速公路的修建中，水泥混凝土路面應用廣泛，其在平整度、強度、穩定性等方面具有一定優勢，但是隨著交通負荷的增加，不少路面病害嚴重，改擴建勢在必行，以切實保證交通安全性。本文主要以水泥混凝土路面改造為重點研究對象，展開具體論述。

1 我國高速公路改擴建情況

我國是交通大國，根據統計局報告顯示，截止2018年年底，全國高速公路通車里程達14.26萬km，位列世界第一。公路交通網絡的逐步完善，為區域社會經濟發展、群眾出行提供了堅實基礎，如表1所示列舉了各省高速公路里程（排名前十）。

在早期的高速公路建設中，主要以水泥混凝土路面為主，其具有平整度好、強度高、穩定性好等諸多優勢。近年來，隨著設計年限的逼近、重載車輛比例的增加等因素的影響，不少早期修建的高速公路無法滿足使用需求，產生路面狹窄、病害等問題。目前新一輪的道路改造已經到來，如京哈高速公路等一些路段均在陸續實施改擴建工作。高速公路改擴建是我國公路事業發展的必由之路，對公路網的完善起到非常大的作用，加強相關技術研究具有現實意義。

2.1 高速公路改擴建的方法

本文主要就高速公路舊水泥混凝土路面的改造施工方法為例展開分析，目前常見的施工方法包括三種：

2.1.1 清除重鋪法

此種方法需清除原本的路面，主要適用于路面板、基層存在嚴重病害的情況，具有工程量大、工藝復雜的特點。在工程實踐中可知，清除重鋪法的改造效果顯著，但是投入的資金相對較大，且無法實現對原路面的有效利用，需謹慎使用。

2.1.2 直接加鋪法

此種方法應用于高速公路舊水泥混凝土路面的改造。施工前，必須做好路面病害的調查分析工作，完成病害部位的針對性處理后方可進行新面層的加鋪。

直接加鋪法適用于舊水泥混凝土路面輕度病害，包括：水泥板輕度破碎、較小錯臺量、較小裂紋等情況，其前期路面處理十分關鍵，具體措施包括：

（1）舊路面板塊穩定處理：更換破碎板、重裂縫板塊;輕裂縫板，加鋪過渡段更換，其他路段采用植筋、灌縫、壓漿等處理方法;

（2）疏通防排水系統;

（3）接縫處理，包括壓縫帶、浸油土工布、玻纖格柵等;

（4）反射裂縫處理：目前國內外加鋪瀝青結構減少反射裂縫的主要方法有：使用防裂效果好的面層、增加瀝青面層厚度、從結構本身入手減少反射裂縫（如：采用碎石化技術）、設置應力吸收層等。

2.1.3 沖擊壓實法

此種方法采取的是“破碎舊水泥路面+鋪筑瀝青面層”的施工方法，根據舊路面的破碎程序可分為以下兩種方法：

（1）斷裂穩固法/破碎穩固法：斷裂穩固法是將舊路面破碎為小塊并壓實，板塊尺寸一般為0.6～0.75 m，碎塊面積范圍為0.37～0.56 m2，可有效減少反射裂縫，增強結構穩定性。破碎穩固法的施工工藝類似，處理后的板塊尺寸更小，一般在0.3～0.4 m之間。

（2）碎石化法：此方法是將舊混凝土路板塊直徑破碎至0.3 m以內，加鋪水泥混凝土或瀝青混凝土（根據工程情況選擇是否重鋪上基層）。此種方法的優點在于將原有路面作為再生基層使用（圖1），減少了材料浪費，但是施工要求較高、周期較長。

2.2.1 項目背景

本項目以蘭州至海口高速公路欽州至防城港段改擴建工程為例展開分析，其1997年建成通車，二十多年來交通量不斷增長，極大地促進了廣西沿海地區運輸結構和運輸體系的優化升級。

目前本項目交通量已經較大，現有水泥路面損壞比較嚴重，經常占道維修，存在較大安全隱患，同時原道路在中央分隔帶上所設的水泥防撞墻，晚間行車不防眩，景觀不好。因此，本項目作為連接廣西北部灣經濟區的主干道，改擴建工程迫在眉睫。

2.2.2 原有路面調查

（1）調查路段總體路面病害狀況等級為中，其中約20%的路段病害較嚴重，狀況等級屬于次—差。本次調查發現病害主要為錯臺、板角斷裂、破碎板、邊角剝落、裂縫及修補等。

（2）基層抗沖刷性不足，路面錯臺問題嚴重。

（3）從鉆芯和雷達檢測兩種方式的調查結果來看，該路段路面平均厚度滿足設計要求，路面混凝土強度均>4.5 MPa，滿足設計重（特重）交通要求。

（4）基層調查平均厚度符合原設計，基層鉆芯芯樣大多能夠完整取出，說明基層整體強度較高，完整性較好，板邊處受沖刷影響基層與面層層間呈分離或脫空狀態。

（5）FWD板邊彎沉測試反映路面狀況較好，中等的路段脫空率較低，大部分板傳荷能力優良;病害較多路段整體彎沉值較大，脫空現象普遍，20%明顯脫空、40%傳荷能力不足。

（6）通過地質雷達檢測發現路面內部的一些缺陷和病害，最主要為局部板底脫空以及面板與基層的錯動沉陷，少數基層松散，板縫下部分路段墊層內積水。發現內部病害較多的路段同樣是路面表面損壞嚴重的路段，因此進一步證明路面損壞與路基基層有密切關系。

2.2.3 路面改造方案

本項目除K4+300～K6+000段為分離式路基外，其余路段均為沿舊路基兩側加寬擴建。為充分利用舊路，結合新舊路基橫斷面，原路面舊路行車道部分挖除原水泥混凝土面板，處治基層病害作為本工程的路面底基層;舊路肩部分采用全部挖除舊路肩面層及基層、墊層以及填土30 cm，與路基加寬部分一同施工新的墊層和底基層;加寬部分為級配碎石墊層+水泥穩定碎石底基層+土工格柵+基層+瀝青面層。舊混凝土板加工成碎石后可用于新建部分的路面水泥穩定碎石底基層。

本項目采用的路面結構組合及厚度見表2。

本文僅以蘭海高速公路欽州至防城港段改擴建工程為例展開分析，以期供類似項目參考。

3.1 路面施工安排

本項目為縮短工期，借鑒國內多個改擴建項目實踐經驗，對施工方案作如下安排：基層、底基層所需混合料數量大，是控制路面施工進度的關鍵，在每個施工區段設置2～3套拌合設備，3～4套攤鋪設備，基層三層攤鋪可三臺班同時作業，盡量縮短工期。為充分保證路面施工質量，從施工工藝上消除縱向裂縫的產生，新老路面瀝青上面層同時施工，半幅用三臺攤鋪機同時鋪筑上面層，施工區段一般為4～6 km。

3.1.1 舊路面處治

本項目對舊路面橫坡調整0%、+1%利用舊路二灰基層的路段，在舊路二灰基層與新建部分的水泥穩定碎石底基層接縫處設置聚酯纖維布進行加固，搭接長度≥20 cm。

3.1.2 級配碎石墊層

本項目級配碎石墊層試驗段鋪筑長度至少200 m，應合理確定施工參數;集中廠拌+自卸汽車運輸，攤鋪前，將路床清理干凈、精確放樣，碎石攤鋪機一次性攤鋪半幅寬，人工補齊;采取全寬范圍內碾壓方法，16 t光輪壓路機靜壓+18 t振動壓路機振實+光輪壓路機收光。

3.1.3 水泥穩定碎石基層

本項目屬特重交通等級，水泥穩定碎石混合料配比如下：

（1）基層水泥∶碎石=5∶95;

（2）底基層水泥∶碎石=4∶96。

混合料拌和嚴格控制計量，配備足夠的運輸車，確保1 h內運輸到現場，超過2 h應作廢料處置;選用攤鋪功率≥120 kW的瀝青混凝土攤鋪機進行攤鋪，在混合料處于或略大于最佳含水率的狀態下進行碾壓，碾壓設備為雙鋼輪壓路機和重型振動壓路機，基層、底基層壓實度分別為99%、98%。

3.1.4 透層

基層施工后，灑布透層瀝青（乳化瀝青），用量為0.7～1.5 L/m3，確保其滲透入基層超過5 mm。完成透層施工后，鉆孔檢測其滲透深度達標后，24 h內鋪筑瀝青封層。

3.1.5 同步瀝青碎石封層

本項目采用同步碎石封層車進行作業，瀝青、石灰巖、輝綠巖撒布量分別為1.5～1.8 kg/m2、4～5 kg/m2、7～8 kg/m2，輪胎壓路機碾壓，確保碎石進入瀝青。完成封層施工后，立刻進行上面層施工，不得開放交通。

3.1.6 改性乳化瀝青粘層

本項目選用瀝青灑布車噴灑改性乳化瀝青，用量為0.3～0.6 L/m3，灑布時間為攤鋪作業前1～2 d。施工完成后立即鋪筑瀝青混凝土，以免粘層受到污染。

3.1.7 熱拌瀝青混合料路面

（1）施工準備：鋪筑前，檢查基層、下臥瀝青層質量，不得有污染情況，否則需清洗干凈或是銑刨后方可鋪筑。

（2）混合料拌制：混合料由拌和廠拌制，拌和能力應滿足施工進度要求。每天先干拌幾鍋集料廢棄，再正式拌和混合料。出廠時必須逐車檢測混合料重量、溫度，記錄時間、簽發運料單。

（3）混合料運輸：采用大噸位運料車運輸，運力稍有富余，應≥10臺，保證5臺以上運料車等候方可進行攤鋪作業。運料車必須打掃干凈，由專人指揮裝料，清洗輪胎后方可進入施工現場。

（4）混合料攤鋪：采用瀝青攤鋪機攤鋪，上面層采用單臺攤鋪機全幅一次性攤鋪，中、下面層采用雙機聯合作業。攤鋪溫度要求如表3所示。

（5）混合料壓實及成型：瀝青碾壓方法如表4所示，要求各面層壓實度≥98%，現場孔隙率≤6%。

（6）接縫：瀝青路面接縫需緊密、平順，上下導牟縱縫錯開：①熱接縫：150 mm;②冷接縫：300～400 mm;③橫向接縫錯開≥1 m。使用3 m直尺檢查接縫是否平整，確保路面質量滿足要求。

（7）交通開放：攤鋪層施工完畢且溫度<50 ℃后，可開放交通。

3.1.8 聚酯纖維布加固

將基層清掃干凈后，測量劃線、噴灑粘結料，粘結料比聚酯玻纖布寬5～10 cm;鋪設聚酯玻纖布，兩側灑布石屑;完成聚酯纖維布鋪設第二天，立即攤鋪上層瀝青混合料。

3.2 施工注意事項

加寬拼接時，接縫處因材料、施工接縫的差異，在荷載作用下將處于最不利狀態，具體注意事項如下：

（1）減少新老路基差異沉降，保證路基穩定。

（2）提高路面結構整體抗剪性能，路面基層以上結構層采取整幅一次性攤鋪。

（3）新老路面結構間和新拼路面靠近接縫區要保證承載能力平緩過渡，采用臺階式拼接，防止突變。

（4）為防止路面結構拼接范圍內反射裂縫，鋪設玻纖格柵，提高路面結構耐久性。

4 結語

綜上所述，水泥混凝土路面加鋪瀝青混凝土在高速公路改擴建工程中應用廣泛，在工程實踐中必須根據項目情況，做好舊路病害調查和評價工作，并據此設制定舊路處理方案、加鋪層結構方案，規范開展基層、面層施工作業，全面減少反射裂縫的發生，保證高速公路改擴建后獲得良好的通行能力。

參考文獻：

[1]吳仲華.水泥混凝土路面加鋪瀝青層預防性養護技術分析[J].西部交通科技，2018，135（10）：42-44.

[2]吳飛富，彩雷洲.舊水泥混凝土路面加鋪瀝青面層層間結合措施的試驗研究[J].西部交通科技，2018，133（8）：26-29.

[3]王強林.桂柳高速水泥路面瀝青加鋪層SMA20設計與應用[J].西部交通科技，2018，133（8）：22-25.

作者簡介：張玉柱（1981—），工程師，主要從事高速公路施工及管理工作。