津石高速公路永久路面試驗方案設計及應用分析

唐蘭軍

(中電建冀交高速公路投資發展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

津石高速公路項目全線長171.177 km，采用雙向六車道高速公路標準，設計速度為120 km/h，路基寬度為33.5 m。其是雄安新區對外骨干路網首條開工建設、通車的重點項目，對后期建設項目具有重要的示范和引領作用[1-4]。為了提高津石高速公路的使用效果，在津石高速公路部分區域設計了五種永久路面試驗段，通過實際的應用分析，為全線其他區域應用及類似工程提供依據。

1 永久路面試驗段設計方案

1.1 試驗段設計方案

1.1.1 原路面設計方案

4 cm改性瀝青瑪蹄脂碎石(SMA-13)、橡膠改性瀝青防水層(橡膠改性瀝青灑布量為1.6±0.1 kg/m2)、6 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-20)、PCR改性乳化瀝青粘層(PCR改性乳化瀝青灑布量為0.5±0.1 L/m2)、12 cm瀝青穩定碎石(ATB-25)、PC-2乳化瀝青透層(PC-2乳化瀝青灑布量為1.1±0.1 L/m2)、20 cm水泥穩定級配碎石基層(7 d無側限抗壓強度為5～6 MPa)、20 cm水泥穩定級配碎石基層、20 cm水泥穩定級配碎石底基層，總厚度為82 cm。

1.1.2 試驗段路面設計方案

(1)方案一：橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-13)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結層(灑布量為1.8±0.1 kg/m2，纖維100 g/m2)、橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-20)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(灑布量為0.4±0.1 L/m2)、橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-25)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結層(灑布量為2.0±0.1 kg/m2，纖維120 g/m2)、PC-2乳化瀝青透層(灑布量為1.1±0.1 L/m2)、水穩級配碎石上基層、水穩級配碎石下基層，總厚度為76 cm。

(2)方案二：橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-13)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結層(灑布量為1.8±0.1 kg/m2，纖維100 g/m2)、橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-20)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(灑布量為0.4±0.1 L/m2)、橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-25)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(灑布量為0.4±0.1 L/m2)、2.5 cm特種瀝青應力吸收層(FAC-10)、PC-2乳化瀝青透層(灑布量為1.1±0.1 L/m2)、25 cm水穩級配碎石上基層、25 cm水穩級配碎石下基層。總厚度為76.5 cm。

(3)方案三：4 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-13)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結層(瀝青灑布量為1.8±0.1 kg/m2，纖維100 g/m2)、8 cm高模量瀝青混凝土(HMAC-16)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(瀝青灑布量為0.4±0.1 L/m2)、10 cm高模量瀝青混凝土(HMAC-20)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結層(瀝青灑布量為2.0±0.1 kg/m2，纖維120 g/m2)、PC-2乳化瀝青透層(瀝青灑布量為1.1±0.1 L/m2)、25 cm水泥穩定碎石基上層、25 cm水泥穩定碎石基下層。總厚度為72 cm。

(4)方案四：4 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-13)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結層(瀝青灑布量為1.8±0.1 kg/m2，纖維100 g/m2)、8 cm高模量瀝青混凝土(HMAC-16)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(瀝青灑布量為0.4±0.1 L/m2)、14 cm高模量瀝青混凝土(HMAC-20)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(瀝青灑布量為0.4±0.1 L/m2)、14 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-25)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結層(瀝青灑布量為2.0±0.1 kg/m2，纖維120 g/m2)、PC-2乳化瀝青透層(瀝青灑布量為1.1±0.1 L/m2)、20 cm高抗剪強度級配碎石墊層。總厚度為60 cm。

(5)方案五：4 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-13)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結層(瀝青灑布量為1.8±0.1 kg/m2，纖維100 g/m2)、8 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-20)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(瀝青灑布量為0.4±0.1 L/m2)、8 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-25)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(瀝青灑布量為0.4±0.1 L/m2)、10 cm橡膠改性瀝青混凝土(LSPM-25)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結層(瀝青灑布量為2.0±0.1 kg/m2，纖維120 g/m2)、PC-2乳化瀝青透層(瀝青灑布量為1.1±0.1 L/m2)、25 cm水泥穩定碎石基上層、25 cm水泥穩定碎石基下層。總厚度為80 cm。

1.2 試驗段層間聯結

防水層：為加強路面結構整體性，減少水對路面面層的影響，在表面層下和基層頂各設置一層纖維加強型橡膠改性瀝青防水層。灑布量表面層下可按1.8±0.1 kg/m2控制，基層頂可按2.0±0.1 kg/m2控制。噴灑后微鋪粒徑為10～15 mm的單一粒徑不易壓碎的硬質巖，覆蓋率以55%～60%左右為宜。纖維采用玻璃纖維，纖維長度為4 cm。上防水層灑布量為100 g/m2，下層防水灑布量為120 g/m2。

粘層：粘層油采用不粘輪乳化瀝青粘層，灑布量為0.4±0.1 L/m2。具體灑布量應通過試灑確定。

透層：水泥穩定級配碎石基層頂面噴灑PC-2乳化瀝青透層，灑布量為1.1±0.1 L/m2。在透層噴灑完后灑布2～3 m3/1 000 m2的5～10 mm石料。

1.3 試驗段設計方案特點

原設計方案是瀝青路面常用結構組合，材料及施工工藝成熟。方案一與原設計相比，中面層厚度增加2 cm，下面層厚度增加2 cm且變更為橡膠瀝青混凝土；水泥穩定基層厚度由三層20 cm變更為兩層25 cm；瀝青層下部增加一層防水粘結層，且兩層均采用玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結層；PCR改性乳化瀝青粘層變更為不粘輪改性乳化瀝青粘層。總體上通過下面層采用橡膠瀝青混凝土提高結構抵抗自下而上開裂的性能。方案二與原設計相比，中面層厚度增加2 cm，下面層下部增加一層2.5 cm的應力吸收層，進一步提高結構抵抗反射裂縫的能力。方案三與原設計相比，中下面層采用高模量瀝青混凝土，模量高，高溫穩定性及承載性能好，且抗疲勞性能優于70號瀝青混凝土；另一方面，結構層模量過渡更加協調，有利于結構協同受力。方案四為典型長壽命瀝青路面結構，兩層高模量瀝青混凝土發揮承載作用，且高溫穩定性好，ARHM-25結構層發揮抗疲勞作用。方案五結構的主要特點在于增加了一層大空隙柔性基層LSPM-25結構層，提高了抗疲勞開裂以及抵抗反射裂縫的能力。同時，該結構層空隙較大，下設防水粘結層，避免水分進入基層。

2 永久路面試驗段檢測分析

津石高速公路永久路面試驗段檢測根據結構的分層進行對比分析，實測對比數據包括瀝青面層的瀝青含量、壓實度、厚度、平整度、構造深度等內容。為了節約篇幅，本文對首層瀝青壓實度、平整度進行了對比分析。如后頁圖1所示。

由圖1可知，五種永久路面結構試驗段壓實度均比原結構大，作為長壽路面的結構四設計比原路面壓實度高1.1，壓實度最大的為結構五，比原結構提高了3.4。結果表明，永久路面試驗段相比原結構密實度均有不同程度提高，可后期繼續檢測，檢查永久路面的使用效果。

圖1 4 cm橡膠改性瀝青混凝土壓實度對比分析圖

圖2 4 cm橡膠改性瀝青混凝土平整度對比分析圖

由圖2可知，五種試驗段永久路面平整度近似，相比原結構路面平整度均有下降，說明永久結構路面平整度更好，增加了路面的平順性，減少跳車現象發生。

3 結語

為了推進永久路面技術的應用推廣，在津石高速公路進行了五種方案的路面設計試驗，根據五種設計方案各自的特點及層間聯結設計，進行了五種方案與原設計的對比分析，結果表明五種設計方案均比原設計有不同程度的性能提高，為永久路面的應用提供一定的依據。當然論文中只進行了比較典型的性能對比，后期可進行彎沉值、滲水系數等的對比分析。