高速公路永久性瀝青路面的發(fā)展與實(shí)踐

吳曉光

(承德市地方道路管理處)

1 永久性瀝青路面的概念

永久性瀝青路面或長(zhǎng)壽命瀝青路面，盡管名稱不一樣，其實(shí)內(nèi)涵基本相同。歐洲習(xí)慣于稱為長(zhǎng)壽命瀝青路面(Long-Life Asphalt Pavements)，美國(guó)稱之為永久性路面(Perpetual Asphalt Pavement)。20世紀(jì)末以來(lái)，永久性路面成為世界各國(guó)瀝青路面研究的熱門內(nèi)容，特別是用于高速公路、重載交通道路中。典型的永久性瀝青路面特點(diǎn)如圖1所示。

圖1 永久性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2 永久性瀝青路面在國(guó)外的發(fā)展

(1)歐洲永久性路面使用情況

英國(guó)在20世紀(jì)50年代初期修筑了多條設(shè)計(jì)壽命為20a的試驗(yàn)路，該國(guó)在分析這些試驗(yàn)路路用性能的基礎(chǔ)上，根據(jù)Powell等人的設(shè)計(jì)理論提出了目前瀝青路面的設(shè)計(jì)方法。Powell的理論是主張道路使用20a后，通過(guò)對(duì)原路面補(bǔ)強(qiáng)來(lái)實(shí)現(xiàn)40a的設(shè)計(jì)壽命。

英國(guó)的研究得出，耐久性路面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是保證路面強(qiáng)度滿足某一強(qiáng)度與閾值。一種有效的長(zhǎng)壽命路面結(jié)構(gòu)是由很薄的磨耗層、HMB基層和底基層組成的，在有很強(qiáng)的抗變形能力的HMB層上加鋪20～30mm的磨耗層可以構(gòu)成一種抗車轍性能良好的路面結(jié)構(gòu)。

德國(guó):1977年德國(guó)AS高速公路Frankfurter Kreuz采用的結(jié)構(gòu)是37mm澆注瀝青混凝土面層+200mm瀝青混凝土基層+150mm穩(wěn)定底基層。該高速公路雙向日交通量152000輛/d，重載貨車比例為10％～20％，使用17a后標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)為125百萬(wàn)次，現(xiàn)在仍然使用良好。

意大利:意大利的Del Sole高速，結(jié)構(gòu)為30mm中粒式瀝青混凝土+70mm粗粒式瀝青混凝土+150mm瀝青碎石+360mm級(jí)配砂礫+300～400mm砂層。

(2)美國(guó)長(zhǎng)效性路面研究概述

美國(guó)瀝青路面協(xié)會(huì)(APA)關(guān)于永久性路面的定義為路面使用年限至少為35a，并且在使用年限內(nèi)路面不發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞，只需進(jìn)行周期性養(yǎng)護(hù)，平均罩面時(shí)間不小于12a。

美國(guó)各州關(guān)于永久性路面的使用年限也并不統(tǒng)一，表1是美國(guó)部分州關(guān)于永久性路面使用期的基本情況。

表1 美國(guó)部分州關(guān)于永久性路面的使用年限

美國(guó)長(zhǎng)效路面常見(jiàn)結(jié)構(gòu)類型見(jiàn)表2。

表2 美國(guó)部分州使用的永久性路面結(jié)構(gòu)

從表2中可以看出，其長(zhǎng)效性路面通常采用柔性結(jié)構(gòu)，路基強(qiáng)度較高時(shí)，可以采用全厚式;路基強(qiáng)度不足時(shí)，加鋪粒料基層或?yàn)r青碎石基層。

面層結(jié)構(gòu)組合是長(zhǎng)壽命路面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，面層結(jié)構(gòu)必須結(jié)合各部分功能特點(diǎn)進(jìn)行組合。

美國(guó)瀝青路面協(xié)會(huì)提出面層分為3層:

①上面層:厚40～75mm，要求具有良好的抗車轍能力、抗老化性能、低溫性能和良好的表面特性;

②中面層:厚100～175mm，要求具有較高的模量和抗車轍性能;

③下面層:厚75～100mm，要求具有抗疲勞和抗水損壞能力。

J.Harvey和Carl Monismith等人提出另外一種面層組合:25～37mm的磨耗層，75～100mm上面層，中面層(設(shè)計(jì)層，厚度需要計(jì)算)和50～75mm下面層。

3 耐久性瀝青路面國(guó)內(nèi)的發(fā)展

國(guó)內(nèi)的長(zhǎng)壽命瀝青路面研究還處于起步階段，由近些年我國(guó)高速公路大規(guī)模建設(shè)中出現(xiàn)的問(wèn)題，認(rèn)為增厚瀝青面層是一種比較有效的防止早期破壞的方法，但由于資源的緊缺造成投資的大幅增加，且現(xiàn)行規(guī)范的思路仍未跳出傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，而國(guó)外的全厚式瀝青路面是否能直接用于我國(guó)的路面設(shè)計(jì)也未有定論。

2002年交通部公路工程檢測(cè)中心和長(zhǎng)沙理工大學(xué)公路工程試驗(yàn)檢測(cè)中心對(duì)其檢測(cè)，通過(guò)8年大交通量的使用，檢測(cè)情況如下:路面彎沉平均21(0.1mm)，滿足使用要求;路面車轍平均7.77mm，滿足使用要求;全線基本無(wú)裂縫;在雨量充沛地段，有麻面和坑槽;表面功能有所衰減，需采取修復(fù)措施。

江蘇省交通廳在沿江高速公路修筑了采用5種路面結(jié)構(gòu)的4.8km長(zhǎng)久性瀝青路面試驗(yàn)路，同時(shí)在通啟高速公路修筑了3.8km試驗(yàn)段，此試驗(yàn)段采用了3種路面結(jié)構(gòu)形式。路面結(jié)構(gòu)形式分別見(jiàn)表3、表4。

圖2 山東濱州至大高段高速公路永久性路面試驗(yàn)段路面結(jié)構(gòu)

表3 沿江高速公路長(zhǎng)久性路面結(jié)構(gòu)方案

表4 通啟高速公路長(zhǎng)久性路面結(jié)構(gòu)方案

目前，關(guān)于永久性路面結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)在我國(guó)各省市如火如荼地開展，各省市交通廳在交通規(guī)劃中也先后提出對(duì)長(zhǎng)壽命路面結(jié)構(gòu)展開研究。例如福建省交通廳以提高福建省高速公路瀝青路面長(zhǎng)期性能和耐久性為目標(biāo)，開展福建省高速公路瀝青路面長(zhǎng)壽命路面結(jié)構(gòu)研究。江蘇省交通廳也就長(zhǎng)壽命瀝青路面的研究立項(xiàng)，項(xiàng)目由東南大學(xué)黃曉明教授負(fù)責(zé)。

由沙慶林院士主持、長(zhǎng)沙理工大學(xué)承擔(dān)的西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目“重載交通長(zhǎng)壽命瀝青路面關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目根據(jù)我國(guó)公路交通建設(shè)和發(fā)展需求，研究重載交通永久性瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料技術(shù)、施工控制措施，并提出設(shè)計(jì)與施工技術(shù)指南。目的是延長(zhǎng)路面使用壽命30～40a。

4 結(jié)論

永久性路面雖然一次性投資大，但使用壽命和維修周期延長(zhǎng)，養(yǎng)護(hù)成本大大降低，年之后其投資造價(jià)即可與傳統(tǒng)路面的養(yǎng)護(hù)投入基本持平，如果按其年的使用壽命計(jì)算，可節(jié)約近倍的投資，為建設(shè)節(jié)約型社會(huì)做出貢獻(xiàn)。三是提高運(yùn)營(yíng)效益。采用永久性路面技術(shù)，路面平整，車轍、坑槽維修量小，提高了通行能力和行車舒適性，運(yùn)輸效率和運(yùn)營(yíng)效益顯著提高，對(duì)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將起到積極的推動(dòng)作用。

[1] 長(zhǎng)安大學(xué)長(zhǎng)壽命路面結(jié)構(gòu)研究課題組.高速公路長(zhǎng)壽命路面典型結(jié)構(gòu)成套技術(shù)研究[R].西安:長(zhǎng)安大學(xué)，2005.

[2] 曾國(guó)梁，鄭鑫，李娜.長(zhǎng)壽命瀝青路面設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2007，(11):171-173.

[3] 胡建榮.長(zhǎng)壽命路面的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J].交通科技，2007，(5):46-47.

[4] 石寧.長(zhǎng)壽命瀝青路面概述[J].國(guó)外公路，2000，(2):22-24.