基于再生技術(shù)的省道瀝青路面修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案研究

摘要：針對(duì)貴州省習(xí)水縣境內(nèi)S519省道溫水鎮(zhèn)過境段，全面調(diào)查了路面典型病害狀況，并對(duì)路面性能狀況進(jìn)行了檢測與評(píng)價(jià)。制訂了包含就地冷再生水穩(wěn)基層、廠拌熱再生瀝青下面層和新鋪瀝青上面層的路面修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案，路用性能試驗(yàn)檢測結(jié)果滿足技術(shù)指標(biāo)要求，能夠很好地提高路面使用性能和行車舒適度。同時(shí)，具有節(jié)約投資、提高舊料循環(huán)利用率等優(yōu)點(diǎn)，可以為貴州同類型普通國省道路面修復(fù)養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目提供借鑒。

關(guān)鍵詞：就地冷再生"廠拌熱再生"瀝青路面"修復(fù)養(yǎng)護(hù)

Research"on"Repair"and"Maintenance"Plan"for"Provincial"Highway"Asphalt"Pavement

Based"on"Regeneration"Technology

SUN"Chengxin

Zunyi"Highway"Administration"Bureau"of"Guizhou"Province，"Zunyi，"Guizhou"Province，"563000"China

Abstract："In"view"of"the"section"of"S519"provincial"highway"crossing"Wenshui"Town"in"Xishui"County，"Guizhou"Province."the"typical"disease"condition"of"pavement"was"investigated"comprehensively，"the"pavement"performance"is"tested"and"evaluated."A"pavement"surface"repair"and"maintenance"plan"has"been"formulated，"including"cement"stabilized"gravel"base"of"cold"in-place"recycling，"asphalt"sublayer"of"hot"central"plant"recycling"and"asphalt"sublayer"reconstruction."The"results"of"the"road"performance"test"meet"the"requirements"of"technical"indicators，"can"improve"road"performance"and"driving"comfort."At"the"same"time，"it"has"the"advantages"of"saving"investment"and"improving"the"recycling"rate"of"used"materials，"which"can"provide"reference"for"the"same"common"national"and"provincial"road"pavement"repair"and"maintenance"projects"in"Guizhou"Province.

Key"Words：Cold"in-place"recycling;"Hot"central"plant"recycling;"Asphalt"pavement;"Repair"and"maintenance

在行車荷載等因素的影響下，瀝青道路易呈現(xiàn)裂縫、網(wǎng)裂、車轍、沉陷等路面和結(jié)構(gòu)病害，嚴(yán)重影響行車安全和行車舒適度[1-2]。本文對(duì)S519省道習(xí)水縣溫水鎮(zhèn)過境路段開展了路面性能狀況檢測調(diào)查和評(píng)價(jià)，并對(duì)交通量狀況進(jìn)行分析，在節(jié)約投資、提高舊料循環(huán)利用率、加快施工進(jìn)度、確保施工質(zhì)量的前提下，制訂“就地冷再生水穩(wěn)基層+廠拌熱再生瀝青下面層+新鋪瀝青上面層”的修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案，提高路面使用性能和行車舒適度的同時(shí)，為同類型普通國省道路面修復(fù)養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)提供參考。

1""項(xiàng)目概況

S519省道（羊溫線）始發(fā)于貴州省遵義市桐梓縣羊磴鎮(zhèn)，止于習(xí)水縣溫水鎮(zhèn)。養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目范圍為貴州省習(xí)水縣境內(nèi)溫水鎮(zhèn)過境段，樁號(hào)為K140+000—K141+000，路線全長1"km，于2010年進(jìn)行改造，至今未進(jìn)行修復(fù)養(yǎng)護(hù)，運(yùn)營時(shí)間較長，由于交通荷載、溫度荷載、水損壞、路基回填不均勻沉降、基層承載力不足、瀝青老化等原因，已出現(xiàn)不同程度的裂縫、坑槽、車轍、網(wǎng)裂、沉陷、麻面等典型瀝青路面病害。該公路等級(jí)為二級(jí)，路基寬度8.5"m，設(shè)計(jì)速度為40"km/h，設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級(jí)，雙向兩車道，瀝青混凝土路面。路面結(jié)構(gòu)形式為“32"cm水泥穩(wěn)定碎石基層+5"cm瀝青混凝土下面層+4"cm瀝青混凝土上面層”。

2""路面性能狀況檢測調(diào)查與評(píng)價(jià)

采用人工徒步調(diào)查的方式，調(diào)查并拍照記錄本路段的龜裂、塊狀裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫、坑槽、松散、沉陷、車轍、波浪擁包、泛油、修補(bǔ)等路面破碎情況，計(jì)算得到該路段全幅路面損壞狀況指數(shù)（Pavement"Condition"Index，PCI）為66.72，根據(jù)路面損壞狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定等級(jí)為次。

通過三米直尺測得路面最大間隙平均值為13.70"mm，轉(zhuǎn)換為國際平整度指數(shù)（International"Roughness"Index，IRI），并計(jì)算得到該路段路面行駛質(zhì)量指數(shù)（Riding"Quality"Index，RQI）為77.40，根據(jù)路面平整度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定等級(jí)為中。

根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG"5210—2018）的規(guī)定，路面使用性能的綜合評(píng)價(jià)采用路面技術(shù)狀況指數(shù)（Pavement"Quality"Index，PQI）作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，PQI由PCI和RQI兩個(gè)指標(biāo)決定，計(jì)算得到PQI值為70.99，根據(jù)路況技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定等級(jí)為中。

本次養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)彎沉值測量采用貝克曼梁法，該路段共測點(diǎn)數(shù)100個(gè)，代表彎沉值為43.65（0.01"mm），計(jì)算得到本路段全輻路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)（Pavement"Structure"Strength"Index，PSSI）為74.09，根據(jù)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定等級(jí)為中。

為進(jìn)一步了解路面結(jié)構(gòu)層厚度、病害發(fā)展層位、層間黏結(jié)狀況等，對(duì)該路段進(jìn)行了現(xiàn)場取芯調(diào)查工作，結(jié)果顯示部分路段水穩(wěn)基層不成型、基層開裂。

3"路面養(yǎng)護(hù)方案

3.1"交通量調(diào)查分析

根據(jù)本路段區(qū)間交通觀測站提供的交通量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查情況，項(xiàng)目路段2類至11類交通量狀況如表1所示。

按照《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG"D50—2017）規(guī)定，根據(jù)交通觀測站提供的交通量數(shù)據(jù)，分析本項(xiàng)目交通荷載等級(jí)如下：初始年大型客車和貨車雙向年平均日交通量為1"380輛/d，路面設(shè)計(jì)使用年限為10年，交通量平均增長率取5.5%，方向系數(shù)為0.55，車道系數(shù)為1。初始年設(shè)計(jì)車道大型客車和貨車年平均日交通量為759輛/d，通過計(jì)算得到設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道累計(jì)大型客車和貨車交通量為3"566"924輛。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量組成情況和交通等級(jí)情況如表2所示。

3.2路面養(yǎng)護(hù)方案比選

根據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG"5421—2018）中第5.2.1和5.2.2條的規(guī)定，結(jié)合路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)結(jié)果、路面現(xiàn)狀、交通量狀況，結(jié)合投資控制，本路段擬采取“面層銑刨重鋪+基層處治”的路面結(jié)構(gòu)性修復(fù)方式。

3.2.1上面層方案比選

根據(jù)項(xiàng)目路段技術(shù)特點(diǎn)及現(xiàn)場情況，在充分分析經(jīng)濟(jì)可行性的基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)性修復(fù)上面層采用石油瀝青混合料型。

（1）高性能瀝青（Superior"Performing"Asphalt"Pavement，SUP）特點(diǎn)：與傳統(tǒng)瀝青（Asphalt"Concrete，AC）混合料相比，二者使用的材料相同，瀝青用量接近，施工所需的機(jī)械設(shè)備和施工工藝類似，但抗車轍、抗低溫開裂和耐久性有較大提升[3]。從壽命周期費(fèi)用分析角度看，SUP能夠在不增加前期投資的前提下提高路面使用性能、節(jié)省養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、降低養(yǎng)護(hù)次數(shù)、改善道路行車環(huán)境，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。僅需要購置試驗(yàn)設(shè)備。

（2）AC瀝青料特點(diǎn)：試驗(yàn)設(shè)備常規(guī)、技術(shù)工藝成熟、設(shè)計(jì)生產(chǎn)相對(duì)熟練，但抗車轍和抗疲勞性能一般。

（3）瀝青瑪蹄脂（Stone"Mastic"Asphalt，SMA）混合料特點(diǎn)：具有良好的抗高溫和低溫穩(wěn)定性，良好的水穩(wěn)定性、耐久性和路表性能，使用壽命長，適合重載交通、長下陡坡和急彎路段[4]。但對(duì)玄武巖骨料要求高，施工工藝要求高，造價(jià)比SUP和AC高出20%，且項(xiàng)目所在區(qū)域無玄武巖材料，需要外購。

經(jīng)綜合比選，結(jié)合歷年來貴州省國省干線公路修復(fù)養(yǎng)護(hù)使用效果與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，本路段上面層材料使用SUP瀝青混合料。

3.2.2下面層方案比選

根據(jù)本項(xiàng)目情況，原瀝青面層材料滿足廠拌熱再生對(duì)（Reclaimed"Asphalt"Pavement，RAP）銑刨料的要求[5-6]，在充分考慮通行保暢、舊料循環(huán)利用、節(jié)能環(huán)保、節(jié)約資金和滿足路用性能的條件下，采用對(duì)RAP料進(jìn)行廠拌熱再生作為下面層使用。

3.2.3基層方案比選

根據(jù)本項(xiàng)目情況，沿線居民樓較多且護(hù)欄較多，全路段標(biāo)高受限，原水穩(wěn)基層材料滿足就地冷再生相關(guān)要求，結(jié)合環(huán)保與節(jié)約投資的要求，采用就地冷再生技術(shù)實(shí)施水泥穩(wěn)定碎石基層[7]。

綜上可知，該路段路面養(yǎng)護(hù)方案確定為銑刨原有瀝青混凝土面層9"cm，對(duì)面層銑刨料進(jìn)行廠拌熱再生作為瀝青下面層使用，對(duì)原水泥穩(wěn)定碎石基層30"cm厚進(jìn)行就地冷再生處理，處理后在基層頂面噴灑透層油，再加鋪5"cm厚廠拌熱再生瀝青混合料SUP-16下面層，噴灑黏層瀝青后加鋪4"cm厚SUP-13高性能瀝青混凝土表面層。

4"再生施工工藝與路用性能試驗(yàn)檢測結(jié)果

4.1"就地冷再生水穩(wěn)層施工工藝與檢測結(jié)果

根據(jù)就地冷再生基層配合比試驗(yàn)結(jié)果，選定的生產(chǎn)配合比為：機(jī)制砂（0～5"mm）：碎石20～30"mm：銑刨舊料（0～31.5"mm）=10%：20%：70%，水泥劑量：4.5%。經(jīng)現(xiàn)場測定銑刨后再生無機(jī)混合料松鋪厚度和壓實(shí)后的厚度，得到混合料的松鋪系數(shù)為1.38。

就地冷再生水穩(wěn)基層施工工藝流程：半幅封閉交通→原有瀝青面層銑刨運(yùn)輸→原有水穩(wěn)基層材料級(jí)配分析及確定新添材料規(guī)格和數(shù)量→清掃原路面→測量放樣→均勻撒布新增級(jí)配料→均勻撒布水泥→冷再生機(jī)拌合→整平碾壓成型→接縫處理→養(yǎng)生→鋪筑瀝青面層。

經(jīng)檢測，再生水穩(wěn)基層芯樣完整，粒料分布均勻且密實(shí)，試樣厚度代表值為30.4"cm，合格率100%；壓實(shí)度代表值為98.3%，合格率100%；平整度均值為4"mm，測點(diǎn)總合格率為98%；7"d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3.4"Mpa，符合技術(shù)要求。

4.2"廠拌熱再生下面層施工工藝與檢測結(jié)果

根據(jù)中粒式瀝青混凝土廠拌熱再生下面層生產(chǎn)配合比試驗(yàn)結(jié)果，選定的生產(chǎn)配合比為RAP銑刨料∶4.75～9.5"mm∶0～4.75"mm∶礦粉=44∶20∶34∶2，油石比為2.7%；添加再生劑0.3%。經(jīng)現(xiàn)場測定再生瀝青混合料松鋪厚度和壓實(shí)后的厚度，得到混合料的松鋪系數(shù)為1.2。

廠拌熱再生瀝青下面層施工工藝流程：半幅封閉交通→原有瀝青路面銑刨運(yùn)輸→原有RAP銑刨料預(yù)處理→水穩(wěn)基層準(zhǔn)備→測量放樣→瀝青混合料再生拌合→再生混合料運(yùn)輸→攤鋪→碾壓成型→接縫處理→鋪筑瀝青上面層。

通過凍融劈裂試驗(yàn)、浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)和車轍試驗(yàn)得到廠拌熱再生瀝青混合料下面層水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性能檢測如下：熱再生瀝青生下面層芯樣完整，粒料分布均勻且密實(shí)，試樣厚度代表值為54"mm，合格率100%；壓實(shí)度代表值為98.5%，合格率100%；平整度均值為1.31"mm，測點(diǎn)總合格率為96.9%。芯樣最大理論相對(duì)密度為2.507，毛體積相對(duì)密度為2.442，毛體積密度為2.371"g/m3；浸水馬歇爾穩(wěn)定度為18.58"kN，浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度為84.1%，流值為3.41"mm，凍融劈裂試驗(yàn)的殘留強(qiáng)度比為82.6%，馬歇爾模數(shù)為4.60"kN/mm，車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定為2"132次/mm。符合技術(shù)指標(biāo)要求。

5"結(jié)語

（1）采用“30"cm就地冷再生水穩(wěn)基層+5"cmSUP-16廠拌熱再生瀝青下面層+新鋪4"cmSUP-13瀝青上面層”的路面修復(fù)養(yǎng)護(hù)方案能夠很好地提高路面使用的性能和行車舒適度。

（2）就地冷再生水泥穩(wěn)定碎石基層和廠拌熱再生瀝青下面層技術(shù)，具有節(jié)約投資、提高舊料循環(huán)利用率、施工進(jìn)度快、質(zhì)量效果好等優(yōu)點(diǎn)，可在貴州省同類型普通國省道路面修復(fù)養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目中推廣使用。

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