忻州北高速公路路面養護設計分析

呂永斌

(山西交通控股集團有限公司忻州北高速公路分公司，山西 原平 034104)

0 引 言

公路作為國家層面的基礎性通用性設施，如何有效使用這一重要資產，是擺在公路行業養護者和管理者面前的一個重大難題。依據合理的、有效的、可行的公路養護管理和養護技術決策體系，使得公路養護資金和養護效果之比達到最優，提升高速公路的綜合養護管理水平及養護質量。使得日常養護常態化、預防養護精準化、功能養護精細化，是我們管理人員急需面對的問題。

忻州北高速包括神河段和原神段，其中神河段是山西省“三縱十二橫十二環”高速公路網第三橫(靈丘驛馬嶺～河曲)的重要組成部分，路線全長99 km。該段高速公路已于2014年9月25日正式通車運營,使用年限接近五年。

1 項目概況

忻州北神河高速按全封閉雙向四車道標準進行修建，設計速度是80 km/h和100km/h，路基寬度標準值是24.50 m和26.0 m，設計年限為15年，維修處治設計將保持神河高速公路原技術標準、路面平縱線性等指標不變。

原路面結構技術標準：4 cm+6 cm+6 cm瀝青面層+38 cm的水穩碎石基層+20 cm水穩碎石底基層。

2 病害原因分析

2.1 沉陷

大多數處于山嶺區的高填路段，還有部分是半填半挖路段，原有路基的地質病害本身比較嚴重，另外還有施工中工程質量控制等因素，反映在路面結構層上，即路面不斷沉陷，不斷修補。運營過程中地基出現不均勻沉降；或者是有些路面積水來不及處理，積水下滲路基，在車輛荷載的重復作用下，地基出現沉陷等病害；有些回填料控制不好或處理不徹底，也會產生沉陷等不均勻沉降。

2.2 擁包

(1)瀝青混合料的細料偏多或瀝青用量偏高，熱穩定性較差，在夏季溫度較高時，不能夠有效抵抗行車荷載引起的水平作用力。

(2)瀝青面層全面進行攤鋪時，基層表面未噴涂刷粘層油或未清掃結構層表面，致使路面結構層上下層之間的黏接不好，瀝青混合料整體攤鋪不均勻，局部細料過度集中。

(3)基層或下面層等未充分壓實，強度未達到設計要求，發生了位移變形。

2.3 坑槽

(1)路面結構的下面層標高整體控制不嚴，致使上面層瀝青混凝土結構厚度不夠，從而在行車載荷作用下，這部分混合料易被車輛的作用“帶走”，形成了坑槽。

(2)高速行車、較大空隙和水之間的相互作用產生了泛油現象。而水具有比較強的濕潤性和表面張力，通過瀝青的乳化作用，穿透瀝青膜，侵入瀝青集料斷面，最終將其取代。造成集料和瀝青之間的粘附性不足，瀝青逐漸削離，產生了自由瀝青，由于其比重略小于水而自然上浮，在車輛輪胎的吸力作用下發生遷移，同時，造成集料內部松散，降低了整體強度，產生了裂縫，最終形成坑槽。

2.4 唧漿

神河高速現狀路面結構主要采用半剛性基層結構,面層各個結構層的密度也是從上到下依次降低，同時抗滲性也逐漸減小，地表水將沿著表層裂縫下滲，使的瀝青面層與基層之間出現分離錯位，同時，是的基層頂面的結構層材料顯示了松散狀態，在車輛荷載作用下，產生唧漿。

2.5 裂縫

(1)半剛性基層，由于受氣溫變化的影響，冷縮時產生了橫向開裂，從而反射到上面的瀝青面層。

(2)路基的不均勻沉降，橋頭(搭板)、涵洞及其通道，由于剛性結構與柔性結構之間的差異沉降也是導致裂縫產生的主要原因。

3 路面養護設計

3.1 損壞狀況指數(PCI)計算

PCI=100-a0DRa1

式中：DR-為路面的破損率(%)。

3.2 養護類型

(1)功能性修復

路面裂縫、唧漿、坑槽等病害嚴重，路面強度為優良的段落，且PCI指標較低段，將瀝青面層的上面層或上、中面層銑刨后，重新鋪筑瀝青混凝土路面各個結構層，4 cm的瀝青混凝土上面層和調平層，下層主要是起調平各個結構層的作用。

(2)結構性修復

①路面基層強度差

路面裂縫嚴重，結構強度差的段落，將原有路面結構層銑刨后，首先鋪設玻纖格柵應力吸收層，然后填充C20貧混凝土或者是水穩碎石結構層，最后重新鋪筑表層的瀝青結構，4 cm+6 cm瀝青面層結構。

②路面沉陷

a.路面沉陷深度≤10 cm路段

對原路面進行初步銑刨后，采用AC-20C的瀝青混凝土進行調平處治，再加鋪4 cmAC-13C型SBS改性后的瀝青混凝土，恢復原路面的設計標高。

b.路面沉陷深度>10 cm路段

對原路面進行初步銑刨后，用AC-20C的瀝青混凝土分兩層進行調平處治，再加鋪4 cmAC-13C型SBS改性后的瀝青混凝土，恢復原路面的設計標高。

加鋪瀝青混凝土施工前，先將沉陷段落前后的瀝青層銑刨為長度不小于5.0 m的階梯狀，然后再開始攤鋪調平層(分層碾壓)和加鋪層的瀝青混凝土。如圖1所示。

圖1 沉陷路面結構銜接部圖

(3)預防性養護

主要是針對路面具有輕微縱橫向裂縫病害，且PQI評價為良的瀝青路面。

①對裂縫采用灌縫膠進行修補處治；

②采用4 cm就地熱再生措施對其進行處治。

其中，就地熱再生措施，主要是通過加熱機對現狀路面進行預加熱，使的原有路面軟化，隨后在其表面噴再生劑，然后翻新原有路面結構，對翻松后的混合料進行試驗，確定加入新的混合料的比例，最后施工碾壓。

表1 就地熱再生適宜條件

采用8～10 mm超粘磨耗層。施工前首先對裂縫、坑槽等小型路面病害進行初步修補，修補完成后，在原狀路面層表面鋪設一層改性乳化瀝青，最后鋪筑磨耗層。新鋪筑的磨耗層與原路面在接頭部位做好了前后順接，長度不小于3.0 m。

表2 超粘磨耗層驗評標準

(4)橋面鋪裝修復

橋面主要存在坑槽、唧漿、裂縫等病害，對上面層銑刨后，重新恢復原路面。對下面層或鋪裝層可能存在的病害，增加了動態設計調整方案。如果病害延伸到了下面層，采取4 cmAC-13C型的SBS改性瀝青混凝土+6 cmAC-20C瀝青混凝土；

橋面鋪裝層是不完整的情況，采取了4 cmAC-13C型的SBS改性的瀝青混凝土+6 cm的AC-20C型的瀝青混凝土+10 cm C50鋼筋+鋼纖維混凝土鋪裝結構，且橋面瀝青層和水泥混凝土鋪裝中間設置了道橋專用防水層。

4 廢棄料設計

銑刨料的利用，主要是按照就近的原則就近設置銑刨料堆放場地，將舊瀝青混凝土銑刨料由運輸車輛調轉運輸，銑刨的舊瀝青混合料堆放整齊，并應進行防護處理，防止揚塵。銑刨的舊瀝青混合料應確保98%以上回收并及時在沿線低等級道路維修中加以利用。

及時將銑刨的混合料及鑿除的水泥混凝土鋪裝層廢料拉運到指定地點，以防擴大污染。

5 總 結

近年來，忻州北高速的交通量呈逐年增長趨勢，而且重車比例較大，路面病害程度也不斷增加，雖然日常養護等各種措施在盡力維護，病害路段仍四風嚴重，一方面是主要是沉陷段，大多處于山嶺區的高填路段，還有部分是半填半挖路段，原有路基的地質病害比較嚴重，反映在路面結構層上，即路面不斷沉陷，不斷修補。另一方面是坑槽、裂縫等常規病害，這些與重載車輛比例較大有直接關系。各種病害的不斷發展，嚴重影響了行車的舒適性、安全性和暢通性，降低了忻州北高速公路的服務功能。

為全面做好高速公路養護工作，提升公路養護指標，延長公路使用壽命，滿足公路長遠發展需要，同步提升養護管理水平，為2020年“迎國檢”打下堅實的基礎。養護管理、養護設計、養護施工等均需與檢測緊密聯系，做好養護勘察設計前的相關檢測，養護施工過程中的施工質量控制、養護施工完成后交竣工驗收工作，各環節均需滿足相關技術標準，保證施工質量，急需養護檢測咨詢的全面介入。

本文通過對忻州北高速公路2019年路面養護設計進行研究，提出了一些建議和想法。