G205 浦城段五顯嶺隧道北洞口“白改黑”長大陡坡抗車轍處治

余清華

(福建省南平市公路局，南平 353000)

1 項目概況

2013 年國道205 浦城“白改黑”路面改善工程五顯嶺隧道北洞口K1890+482～K1893+897 段為大縱坡、長上坡路段， 最大縱坡7.2%， 縱坡大于6%的有7 處，長1512 m， 連續上坡長度3.415 km。 施工當年夏季持續高溫，在超載、超重車輛及繁忙交通量等因素作用下，該段右側行車道即產生了嚴重的車轍病害， 車轍深度在3～7 cm， 而2013 年交通部國道205 示范路建設驗收在即，大面積根治路面車轍段需要的施工期較長，處治工程無法在示范路驗收時間前結束， 因此僅對車轍段進行隆起銑刨和填平簡單處理。

2014 年夏季期間，在超載超重車輛行駛和大交通量作用下，該長陡坡路段多處再次出現深度超過1 cm 的車轍。為徹底根治該段瀝青路面車轍，也為日后舊水泥混凝土路面“白改黑”工程的順利實施，福建省南平市公路局針對長陡坡路段瀝青混凝土加鋪層易發生車轍問題與長安大學公路學院合作進行 “基于抗車轍抗剪切特性的長大縱坡水泥路面加鋪瀝青層結構優化”課題研究。

2 車轍處治方案擬定

為解決長陡上坡路段瀝青混凝土路面車轍問題，本次車轍處治從不同材料組合、礦料級配優化設計、材料改性及添加抗車轍劑等途徑進行研究， 以增強瀝青混合料抗車轍路用性能并進行試驗段鋪筑。 先對車轍處治段原瀝青混凝土加鋪層全部進行銑刨， 并清洗已打裂壓穩的舊水泥混凝土面板， 而后進行以下2 種抗車轍路面方案試驗段鋪筑。

方案一：4 cmAC-16C 瀝青混凝土(SBS 改性瀝青)上面層+SBS 改性乳化瀝青粘層+6 cmAC-20C 瀝青混凝土(SBS 改性瀝青)中面層+SBS 改性乳化瀝青粘層+8 cmAC-25C 瀝青混凝土(70 號瀝青)下面層+SBS 改性乳化瀝青透層+打裂壓穩的舊水泥混凝土面板。

方案二：4cm AC-16C 瀝青混凝土(70 號瀝青+抗車轍劑)上面層+SBS 改性乳化瀝青粘層+6cm AC-20C 瀝青混凝土(70 號瀝青+抗車轍劑)中面層+SBS 改性乳化瀝青粘層+8cm AC-25C 瀝青混凝土(70 號瀝青)下面層+打裂壓穩的舊水泥混凝土面板。

抗車轍瀝青混合料配合比設計檢驗指標要求見表1。

表1 抗車轍瀝青混合料配合比設計檢驗指標

3 配合比設計

3.1 配合比設計原則

本次抗車轍瀝青混合料采用馬歇爾試驗配合比設計方法， 配合比設計遵循現行規范關于熱拌瀝青混合料設計的目標配合比、 生產配合比設計及生產配合比驗證的3 個階段，確定礦料級配及最佳油石比。

設計指導思想是使瀝青混合料形成緊密嵌擠骨架結構，采用“抬頭平尾”的骨架密實型級配，控制的關鍵性篩孔見表2。

表2 不同混合料類型控制的關鍵性篩孔

3.2 主要原材料

3.2.1 瀝青

試驗路使用了由廈門新立基股份有限公司提供的70# 瀝青和SBS 改性瀝青， 對于這兩種瀝青分別從拌合樓進行了取樣檢測，檢測結果見表3。

表3 瀝青指標檢測結果

檢測結果滿足現行規范 《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40-2004)有關要求和方案要求[1]。

3.2.2 集料

集料包括粗集料和細集料，粗集料應潔凈、干燥、表面粗糙、形狀近似立方體、且無風化、無雜質，并具有足夠的強度、耐磨耗性。細集料應具有一定的棱角性，潔凈、干燥、無風化、無雜質，并具有適當的顆粒級配。集料與瀝青的粘附性要求≥4 級。

試驗路瀝青混合料所用集料采用的是浦城菜園圃料場的石料，石料為花崗巖，經檢測相關技術指標滿足現行規范《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40-2004)有關要求[1](表4～5)。 由于花崗巖為基性巖類，為提高石料與瀝青的粘附性，在瀝青中摻加了0.4%的抗剝落劑，粘附性達到5 級。 從料場取樣，對5 種規格的集料進行篩分，篩分結果見表6。

表4 粗集料檢測結果及技術指標

表5 細集料檢測結果及技術指標

表6 集料篩分結果

3.2.3 填料

必須采用石灰巖或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性堿性石料經磨細得到的礦粉， 原石料中的泥土雜質應除凈，礦粉應干燥、潔凈，并能自由地從礦粉倉中流出。試驗路所用填料由南平市松溪縣松溪湛盧重鈣粉廠提供。 經檢測滿足現行規范 《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40-2004)有關要求[1]。 具體指標見表7。

表7 礦粉檢測結果

3.2.4 外加劑

3.2.4.1 抗剝落劑

試驗路所用抗剝落劑由重慶伍圣建材有限公司提供，經檢測相關指標滿足現行規范(JT/T860.4-2014)要求。具體指標如表8。

3.2.4.2 抗車轍劑

試驗路所用抗車轍劑由深圳海川新材料科技股份有限公司提供的Rad spunrie 復合高聚合物瀝青混凝土抗車轍劑，其粒徑、密度及吸水率均滿足GB/T 29050-2012《道路用抗車轍劑瀝青混凝土》有關要求(表9)。

表8 抗剝落劑主要技術指標

表9 抗車轍劑主要技術指標

3.2.5 SBS 改性乳化瀝青粘層、透層

試驗路所使用的陽離子SBS 改性乳化瀝青粘層、透層由廈門新立基股份有限公司提供， 其篩上剩余量(1.18 mm 篩)、與粗集料的粘附性、殘留物含量、軟化點、常溫貯存穩定性等指標經檢測均滿足現行規范 《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40-2004)有關要求[1]，詳見表10。

3.3 目標配合比設計

根據集料的篩分結果及馬歇爾試驗進行級配設計，設計結果見表11。

表10 SBS 改性瀝青技術指標要求及檢測結果

表11 目標配合比級配設計

3.4 生產配合比

3.4.1 生產級配設計

從拌合樓熱料倉分別取樣進行篩分， 根據篩分結果設計生產級配，設計結果如表12。

表12 生產配合比設計

注：AC-20 僅使用了四檔冷料， 使用的5# 倉粒徑實際為19～26.5 mm。

3.4.2 生產配合比驗證

對五種瀝青混合料根據馬歇爾試驗結果確定油石比，最終選定的油石比如表13 所示。

表13 油石比確定

4 試驗路鋪筑

4.1 舊路面銑刨

施工單位先用銑刨機對選定的兩段上坡段車轍病害較嚴重的行車道進行銑刨，銑刨機選用小型輪式銑刨機，每次銑刨深度為5～6 cm，分3 次銑刨直至水泥混凝土路面裸露。 銑刨時，邊緣處應成階梯狀，使兩個結構層之間接縫錯開15 cm。 人工清理銑刨后路面剩余的殘料，再用水車對銑刨后的路面進行清洗， 待路面干燥后在舊水泥路面上灑布粘層油。

4.2 施工機械配備

為滿足施工要求，施工方配備1 臺間歇式瀝青拌合樓、1 臺瀝青攤鋪機、1 臺膠輪壓路機、1 臺雙鋼輪壓路機，型號如表7 所示。

表7 施工機械配備

4.3 瀝青混合料運輸控制

瀝青混合料采用載重20 t 的自卸車運輸， 料車裝料完成后，對瀝青混合料進行覆蓋且用棉被進行包裹，以減少溫度散失。同時對瀝青混合料的溫度進行監測，將瀝青混合料的溫度控制在合適范圍。

4.4 現場施工

4.4.1 瀝青混合料攤鋪

路面攤鋪攤鋪現場待瀝青混合料運輸車全部到達后開始攤鋪，攤鋪速度控制在2～2.5 m/min，兩側采用滑靴控制標高。施工人員對到場的瀝青混合料溫度進行監測，防止瀝青混合料溫度太低導致壓實度不夠。

4.4.2 路面碾壓

由于攤鋪寬度窄且攤鋪距離較短， 施工方僅配備了一臺雙鋼輪和一臺膠輪壓路機進行碾壓。 碾壓方案采用初壓雙鋼輪靜壓1 遍，復壓膠輪壓路機碾壓4 遍，終壓雙鋼輪靜壓2 遍。在橫向接縫處進行碾壓時，為使新舊路面連接平順，雙鋼輪先進行橫向碾壓再進行縱向碾壓。

4.4.3 開放交通

碾壓完成后封閉交通， 待路面溫度降至50℃以下后開放交通。

5 結語

試驗段于2015 年6 月實施完畢至今已5 年有余，經歷了夏季高溫、冬季冰寒、濕熱多雨、快速增長的交通量(日均1 萬輛以上， 其中掛車以上重車達8000 輛以上)的多重考驗， 目前路面技術狀況良好， 在經過不同材料組合、礦料級配優化設計、材料改性及添加抗車轍劑等優化方案后，瀝青混合料表現出了良好的低溫抗裂、高溫抗車轍、抗水損害及耐疲勞、耐老化等優異性能，有效解決了在嚴酷氣候、繁重交通等不利條件下水泥混凝土路面“白改黑”長大陡坡抗車轍問題，大大降低工程養護成本，具有較高的經濟效益和顯著的社會效益； 同時為其他地區的舊水泥路面瀝青加鋪工程的順利實施提供經驗。