易密實瀝青混合料(ECA-10)在高速公路車轍修復中的應用

黃 琮

(廣西交通投資集團百色高速公路運營有限公司，廣西 百色 533000)

0 引言

壇百高速公路2007年年底建成，地處夏炎熱冬溫暖地區，路面地表最高溫度能達60 ℃以上。其道路交通狀況處于中等交通級別，路面層結構厚度只有18 cm，在日益增長的交通狀況下，原路面結構難以滿足不斷增長的交通需求，在長期高溫環境及繁忙交通狀況下極易引起車轍病害，影響道路通行的舒適度和流暢性。

1 壇百高速公路車轍修復方案

本項目行車道和超車道車轍修復選用易密實高強瀝青混合料ECA-10車轍填補方案。瀝青選用高強瀝青，級配類型采用ECA-10，并添加2.5‰的聚酯纖維；粗集料選用粒徑>4.75 mm玄武巖集料和輝綠巖集料，顆粒碎石近似立方體；細集料選用適當級配的人工軋制的玄武巖、輝綠巖或石灰巖細集料；礦粉選用石灰巖堿性石料經磨細。所選集料及礦粉潔凈、干燥、無風化顆粒、無雜質。控制礦質混合料通過0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm、6.7 mm篩孔的量，可使混合料級配接近一條順滑的曲線。在易密實瀝青混合料中摻加2.5‰的聚酯纖維和易密實添加劑，用來提高填補混合料的路用性能和壓實效果。

易密實瀝青混合料配合比設計采用馬歇爾試驗方法旋轉壓實成型進行驗證，確定好各礦料的組成比例和瀝青的最佳油石比后進行試拌，待瀝青混合料的技術指標合格后鋪筑試鋪段。取試鋪用的瀝青混合料進行馬歇爾試驗和瀝青含量、篩分試驗，由此確定正常生產用的標準配合比。在拌和樓根據標準配合比進行拌和，在拌和過程中易密實添加劑延時7 s與瀝青按比例同步噴入拌缸，添加劑噴入時間控制在10 s以內，瀝青噴灑結束之前完成添加劑噴灑。單盤料拌和時間>1 min，其中干拌時長為3 s，噴瀝青和易密實添加劑噴灑時間在13 s以內，濕拌6 s后添加礦粉，再繼續濕拌30 s，拌和結束檢查混合料攪拌的均勻性。

易密實瀝青混合料運輸采用數字顯示插入式熱電偶溫度計檢測混合料的出廠溫度和運到現場時的溫度。拌和機向運料車放料時，汽車前后移動，分幾堆裝料，減少粗細集料離析。運輸車的運量可以略大于攤鋪量。在攤鋪機前方留存兩輛以上運料車等候卸料，混合料采用篷布覆蓋。在攤鋪易密實瀝青混合料之前對原有路面的表面進行清掃，噴灑快裂高黏度改性乳化瀝青黏層油。鋪筑開始前提前1 h左右預熱攤鋪機燙平板，溫度>100 ℃。攤鋪過程中選擇適當的振動頻率和振幅振搗，提高路面的初始壓實度。攤鋪機以2～2.5 m/min行駛速度緩慢、均勻、連續不間斷地攤鋪。連續攤鋪過程中，運料車卸料掛空擋，靠攤鋪機推動前進。攤鋪厚度采用非接觸式平衡梁控制方式。

壓實時，初壓和復壓的壓路機跟緊形成流水作業，勻速、緩慢碾壓。初壓速度為2.5～3.5 m/min，復壓速度為4～5 m/min，終壓速度為3～5 m/min。碾壓時應避免混合料碾壓推擠產生擁包。在碾壓現場設置明顯標志，標明初壓、復壓、終壓段落。施工過程中和施工結束后通過對瀝青混合料的質量檢測，保證施工質量。

2 易密實瀝青混合料(ECA-10)經濟性比較

常見車轍修復養護模式有三種：第一種是不進行路面車轍專項養護只針對病害進行日常小修模式，這種養護模式不進行任何的專項治理；第二種按照“破壞先修”的原則，對于破損嚴重的路面進行處治，直到路面使用性能狀況很差時進行一次性大修養護；第三種采用易密實改性瀝青混合料ECA-10薄層罩面對車轍進行預防性修復與矯正性修復相結合的修復模式。

本文采用24年分析期，對比三種修復模式在分析期內所需投入的資金及在分析期末路面通行狀況。以車轍深度10 mm作為路面養護決策的控制指標，由路面車轍的發展規律可知，若不進行任何養護處治，預測在2017年超過80%的路段路面車轍深度均>15 mm，并且超過20%的路段路面車轍深度將>20 mm，嚴重影響道路的行駛安全性和舒適性，必須采取大規模的養護處治才能恢復路面狀況。不進行養護時各路段車轍五年內的發展規律預測如表1～2所示。

表1 壇百方向路面車轍預測結果表(不養護)

表2 百壇方向路面車轍預測結果表(不養護)

第一種修復模式從2018年起開始對車轍進行大修。由于不斷進行路面修補和灌縫，將嚴重影響道路的行駛安全性和舒適性。按照壇百高速公路往年日常養護所投入的經費比例可知，往后日常養護的投入經費會越來越多。

第二種修復模式依據壇百高速公路歷年交通量得到2020年壇百高速公路累計當量軸次超過2 600萬次，路面承受的軸載作用超過設計軸次，預測2021年壇百高速公路將進行路面車轍大修。在整個分析周期內，壇百高速公路約需進行兩次大修養護，假設每次大修養護分3年完成。考慮到后期交通量增長應趨于穩定，預測第二次大修養護的時間約為2037年。

第三種修復模式是一種預防性修復與矯正性修復相結合的修復模式。借鑒江蘇省部分高速公路的修復效果來進行預測分析。江蘇省寧宿徐高速公路在2009年采用了易密實改性瀝青混合料ECA-10修復方案，查閱寧宿徐高速公路的交通資料可知，其與壇百高速公路交通量和累計交通軸載作用次數相當。但兩者氣候環境存在較大差異，壇百高速公路路面車轍發展速率約為寧宿徐高速公路的1.6倍。因此，可借鑒寧宿徐高速車轍修復發展模型來預測壇百高速公路路面經易密實改性瀝青混合料ECA-10修復養護后車轍的發展規律。基于上述預測得到壇百高速公路路面車轍預測結果匯總如表3所示。

表3 壇百高速公路ECA薄層罩面后車轍發展擬合結果表

根據預測結果，在易密實改性瀝青混合料ECA-10修復五年后，路面車轍深度將有可能超過10 mm。因此在整個分析周期內，最多需要進行3次易密實改性瀝青混合料ECA-10修復。鑒于上述分析結果，計算分析期內三種修復模式下的工程造價。參照廣西其他高速公路大修養護費用估算單價約為600萬元/km，而大修養護周期內預計每年約需投入300萬元資金用于壇百高速公路的小修保養。相關工程造價投入匯總如表4所示。

表4 分析期內三種養護模式下工程造價對比匯總表

由表4可知，在分析期內，工程造價由多到少排列為第一種修復模式>第二種修復模式>第三種修復模式。其中第一種修復模式工程造價約24億元，約為第二種修復模式工程造價的1.3倍，約為第三種修復模式工程造價的2.0倍，第二種修復模式造價高于第三種修復模式。在分析期內采用易密實改性瀝青混合料ECA-10修復模式的第三種修復模式路面車轍狀況較好。

另外，大修養護對交通流暢性影響最為嚴重，需要長時間封閉道路，對道路交通通行及通行費用收取產生嚴重影響。

第一種修復模式在分析期內的大修前僅需投入很少的資金，但是在期間內路面舒適性及通行能力顯著下降。因此，無論從通行能力、道路舒適性、安全性、經濟和社會影響上來評價，該種修復模式都是不合適的。第二種修復模式工程造價約為第三種的1.6倍，該修復模式在分析期內每年都需進行一定程度的針對性修復，且分析期內需要進行一次路面大修養護，一次性投入過大，修復周期長，對道路的通行及通行費收取產生較大影響。第三種修復模式在分析期內通過兩次重復罩面，能很好地保持路面通行能力及舒適性，且對比第二種修復模式可節約40%的工程造價，經濟優勢明顯。

第三種修復模式通過易密實改性瀝青混合料ECA-10不斷增高路面整體厚度和改性瀝青層厚度，分析期末路面結構整體抬高了5 cm。通過分時間段對路面結構進行修復加強，從而適應日益增長的車輛荷載，增加道路服役時間，更好地服務社會。

3 結語

易密實瀝青混合料(ECA-10)由于礦料混合料過篩時增加了6.7 mm的篩孔，使混合料級配曲線更加理想。同時使用了易密實劑，降低了施工溫度，性能在一定程度上優于熱拌瀝青混合料。對比傳統修復模式，易密實瀝青混合料(ECA-10)車轍修復可節約工程造價，具備很好的經濟效應和社會影響。