南京普通國省道瀝青路面小修工作探析

徐 浩

（南京科興工程建設項目管理有限責任公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

隨著社會經濟的發展，交通量在不斷增加，公路的里程也在不斷增加，目前南京市公路事業發展中心國省干線管養里程1094 km。公路在使用的過程中經常會出現路面損壞的情況，如果沒有及時進行小修，那么很容易導致路面病害越來越嚴重，從而需要進行路面中修甚至大修，影響公路的實際使用壽命。

1 存在的主要問題

1.1 瀝青混合料質量難保證

病害小修處治每日所需要的瀝青混合料用量很少，瀝青拌合樓無法單獨生產。只有在瀝青拌合樓正常生產過程中提供用于小修的瀝青混合料。各區公路管養部門在料源購買過程中處于劣勢，更無法保證瀝青混合料的質量。

1.2 病害處治不徹底

區公路養護人員無法安排料車何時到達施工現場，只能被動等待。考慮車輛通行安全，病害處治不能留“洞”過夜，在有限的時間內養護工作人員只能進行上面層處治，同時可能主觀認為公路“能開就行”，對養護投入大打折扣，導致部分路段錯過最佳養護期，并加重后期養護壓力。

1.3 壓實問題

現場攤鋪機攤鋪瀝青混合料時需要在瀝青混合料溫度滿足規范要求的情況下才能進行攤鋪壓實。可是病害小修工作比較零散，距離跨度長，很容易造成攤鋪時料溫已經不滿足規范和設計要求的情況，料溫無法得到保證，容易導致瀝青路面壓實度不滿足要求。

1.4 施工組織問題

南京市普通國省道路面小修工程涉及高淳、江北、江南公路一站、江南公路二站溧水、六合、浦口和棲霞。涉及區域廣，交通組織方案審批涉及多個區域多個部門。各養護單位進行各自轄區內道路交通組織方案的上報與協調，在辦理過程中時間長，不確定性大。

2 項目設計管理

為解決南京市各區公路事業發展中心在瀝青路面小修養護施工過程中存在的問題，南京市公路事業發展中心于2022年試點普通國省道集中小修養護模式，統籌各區開展普通國省道集中小修，病害小修設計需要充分考慮現有路面結構和交通量，同時區公路事業發展中心更了解管轄的道路養護情況，在設計流程中加入基層養護單位會更合理，通過各區養護單位與設計單位事前共同確認病害及現場工作量，引進招投標機制，確定承包商，做好頂層設計。

南京普通國省道現有路面結構層主要是瀝青面層+水泥穩定碎石基層+石灰土底基層，設計指標是無機結合料穩定層層底拉應力和瀝青混合料層永久變形量性[1]。病害小修設計需要充分考慮現有路面結構和交通量，同時區公路事業發展中心對管轄的道路養護情況更了解，在設計流程中加入基層養護單位將更加合理，加入后的小修設計流程如圖1 所示[2]。

圖1 小修設計流程圖

3 維修原則

3.1 機械化施工

單點維修長度≥10 m，滿足設備施工作業空間。

3.2 亟需處治和施工難點

重點處治影響通行安全和區公路部門不易處治的病害。

3.3 病害徹底處治

徹底處治老路下承層病害，不留工程隱患，病害處治設計盡量滿足機械化施工要求，局部部位可采取人工挖除。

3.4 差異化設計

針對不同路段路面技術狀況和路域環境特征的差異，特別是平交口路段，分別制定針對性的處治方案。

3.5 動態設計

在施工過程中貫穿“動態設計”理念，根據路面結構實際狀況，及時調整和優化路面養護方案和病害處治措施。

3.6 新材料、新技術運用

積極采用技術成熟的瀝青路面再生技術，做到路面舊料“零廢棄”；盡可能地在平叉口處治中推廣“四新”技術。

4 施工工藝

4.1 傳統維修方案

4.1.1 輕微裂縫類病害處治

將有裂縫的路段用盤式銑刀進行擴縫，清掃干凈并均勻噴灑少量瀝青（在低溫、潮濕季節宜噴灑乳化瀝青），也可使用熱熔型改性瀝青填縫材料（如橡膠瀝青等）封填，再勻撒一層2 mm～5 mm 的干燥潔凈石屑或粗砂，最后用輕型壓路機將礦料碾壓[5]。

4.1.2 坑槽類病害處治

確定坑槽開挖位置，測定破壞部分的范圍和深度，按照“圓洞方補”的原則。瀝青路面坑槽修補的施工工藝如下：畫出大致與路中心線平行或垂直的挖槽修補輪廓線（正方形或長方形）。槽坑應開鑿到穩定部分，槽壁要垂直，并將槽底、槽壁清除干凈，在干凈的槽底槽壁薄刷一層黏結瀝青，隨即填鋪備好的瀝青混合料；新填補部分應略高于原路面，待行車壓實穩定后保持與原路面相平。具體的坑槽修補方法較多，一般有熱補法、噴補法和熱再生法等3 種方式[5]。

4.1.3 變形類病害處治

路面因受橫向推擠形成的橫向波形車轍，可將波峰部位進行刨除刮平消除險情。當車轍面積較大、深度較深時，采用銑刨瀝青混合料面層重新攤鋪瀝青混合料，即逐層銑刨逐層確認，用與原路面相同的適當新瀝青混合料重新攤鋪瀝青混合料的方法。

4.2 新材料新技術的運用

4.2.1 灌漿瀝青路面

灌漿復合瀝青路面是由空隙率（20%～28%）的瀝青混合料骨架灌注高流動性的膠漿而成的。施工工藝流程如下：基體瀝青混凝混合料攤鋪→灌入漿體生產→灌漿施工→表面處理→養護→開放交通[3]。204 省道（寧高線）2019 年路面中修工程項目中燈控路口車轍處部分路段嘗試采用12 cm 灌入式GRAC-13 混合料。具有較強的抵抗車轍和變形的能力。

4.2.2 路用環氧無車轍瀝青路面

重載交通、長大縱坡、交叉口以及貨運通道等特殊路段可將面層直接設計為無車轍路用環氧瀝青路面，變“老修老壞”瀝青路面為“壓不壞”的高耐久路面，車轍壽命相比常規改性瀝青路面延長1 倍以上，典型結構由結構穩定的下承層+不黏輪乳化瀝青黏層+4 cm 路用環氧瀝青上面層ESUP-13 組成的。2022 年在G235（南京段）兩處交叉口維修點采用不黏輪乳化瀝青黏層和無車轍路用環氧ESUP-13新材料。

4.2.3 高模量瀝青混合料

高模量瀝青混合料的概念來源于法國高模量瀝青混合料以及美國永久性路面概念中的中面層高模量瀝青混合料。法國高模量瀝青混合料（EME2）是特定的混合料類型，其特點是采用硬質瀝青、連續級配、低空隙率、高瀝青用量和高模量等[4]。目前，高模量瀝青混凝土主要是通過在瀝青混合料的拌和過程中摻加高模量劑。2021 年在S421（K25+150～K33+350）交叉口車轍處治中采用高模量EME-14 混合料。

5 路面結構層計算實例

5.1 項目背景

S246 項目為養護項目是2022 年試點普通國省道集中小修養護工程中的1 條道路，位于南京市溧水區，屬于一級公路，設計速度為100km/h，路基寬度為26m，路面寬為22.5m，采用瀝青混凝土路面。現有路面結構：20cm 二灰土底基層+36cm水泥穩定碎石基層+8cmAC-25C+4cmAC-13C。

5.2 維修段落

溧水區公路事業發展中心工作人員與設計單位工作人員事前共同確認病害及現場工作量，S246 現場維修段落見表1。

表1 S246 維修段落表

5.3 交通荷載分析

以2022 年數據為設計初始年限計算交通量，車輛類型按不同軸型組合分為11 類。該項目的交通量統計結果見表2。

表2 交通量統計表

表3 車輛類型分布系數表（%）

根據表2 資料分析2 類～11 類車型所占的百分比，得到車輛類型分布系數。

根據表1～表4 的參數，按式（1）就可以計算設計車道日平均當量軸次、當量設計軸載累計作用次數。

為節省篇幅，式中各參數意義詳見《公路瀝青路面設計規范》，該文不再詳列。將計算參數代入后，即驗算瀝青混合料層永久變形量時，當量設計軸載累計作用次數Ne=3.750×106；驗算無機結合料穩定層層底拉應力時，Ne=3.353×108。

5.4 結構驗算

5.4.1 初擬路面結構

該項目基層、底基層均采用半剛性基層，屬無機結合料穩定類，路面的設計指標采用瀝青混合料層永久變形量、無機結合料穩定層層底拉應力。路面設計采用軸重為100 kN 的單-雙輪組軸載作為設計軸載，計算參數見表5。

表5 設計軸載計算參數表

初擬路面結構見表6。

表6 初擬路面結構材料參數表

根據表5～表6 參數以及雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續體系理論，采用軟件計算其豎向壓應力、沿行車方向的水平拉應力，響應見表7。

表7 路面結構層響應表

5.4.2 瀝青混合料層永久變形驗算

根據《公路瀝青路面設計規范》表G.1.2，基準等效溫度Tξ為22.1 ℃，由式（G.2.1）計算得到瀝青混合料層永久變形等效溫度為24.02 ℃。可靠度系數為1.28。根據標準條件下的車轍試驗，得到各層瀝青混合料的車轍試驗永久變形量，按公式（2）計算各分層的永久變形量和瀝青混合料層總的永久變形量。

為節省篇幅，式中各參數的意義詳見《公路瀝青路面設計規范》，該文不再詳列，該項目瀝青混合料層永久變形計算值為7.562 mm。

5.4.3 無機結合料層疲勞開裂驗算

按照《公路瀝青路面設計規范》表B.1.1，季節性凍土地區調整系數ka取1.00。根據規范式（B.2.1-2），現場綜合修正系數為4.154。對無機結合料穩定粒料，疲勞開裂模型參數a=13.24，b=12.52。無機結合料穩定層的疲勞開裂壽命應根據路面結構分析得到的各無機結合料穩定層層底拉應力，按公式（3）計算。

為節省篇幅，式中各參數意義詳見《公路瀝青路面設計規范》，該文不再詳列，該項目計算得到無機結合料層底疲勞壽命為5.865×109次。

5.4.4 路基頂面和路表驗收彎沉值

根據規范附錄B.7 節，當確定路基頂面和路表驗收彎沉值時，采用落錘式彎沉儀，荷載盤半徑為150mm，荷載為50kN。采用規范公式（B.7.1）計算得到路基頂面驗收彎沉值為373.7（0.01mm），根據彈性層狀體系理論計算得到路表驗收彎沉值la為25.6（0.01mm）。

5.4.5 結果匯總

各項驗算結果匯總見表8。

表8 分析結果匯總

由表8可知，所選路面結構和材料能滿足各項驗算內容的要求。

6 項目實施后整體效果

項目實施后整體效果如下：1）有利于提高路面平整通暢，改善通行能力。提升公路技術狀況及整體形象。2）延長瀝青路面的使用壽命。瀝青路面的小修保養能夠一定程度上延緩道路病害的發展并且延長道路其使用的壽命。路面小修工作的效果越好，越能夠延長其使用壽命。3）普通國省道瀝青路面集中小修可以節約部分養護資金。瀝青路面的小修工作對路面病害起到一定的預防作用，同時保證了道路的通行，減少公路的使用費用，最終為公路的運營與使用效果提供更好的服務，獲得更多的經濟效益。4）2022 年試點普通國省道集中小修養護項目的實施，有利于恢復道路通行能力，適應交通運輸發展的形勢的需要；對當地經濟的發展產生推動作用，充分提高道路的使用效益，同時加強周邊地區的交通聯系。

7 結語

該文依托南京市公路事業發展中心2022 年試點普通國省道集中小修養護工程，采用對全市病害小修工作統一設計，以S246 項目為例，詳細闡述了瀝青路面病害小修過程中存在的問題、施工工藝以及路面結構驗算過程，使養護部門從整體上了解南京普通國省道小修設計。