高速公路路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)及大修方案設(shè)計(jì)

劉聰慧

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

1 概況

大新高速公路是山西省高速公路網(wǎng)“三縱十二橫十二環(huán)”中縱的重要組成部分。朔州支線作為大新高速連接朔州市區(qū)的重要通道，通車10多年來(lái)，對(duì)山西省北部的能源調(diào)配及經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著巨大作用。但是隨著交通量的日益劇增，車輛軸載的日益重型化，施工質(zhì)量等方面的原因，瀝青路面出現(xiàn)了大量的縱、橫裂縫，并且有部分路段承載力已不滿足要求。為了防止路面進(jìn)一步開(kāi)裂，甚至危及路基穩(wěn)定，提升路面的服務(wù)和使用功能，有必要對(duì)該路段進(jìn)行改造和維修。

根據(jù)項(xiàng)目業(yè)主提供的交通量觀測(cè)資料，并對(duì)道路彎沉、路面破損狀況進(jìn)行了調(diào)查，對(duì)原路面破損情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)。依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)及路段交通量大的情況采用了薄層罩面及就地?zé)嵩偕刃录夹g(shù)方案，大大縮短了維修工期，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

2 道路現(xiàn)狀及路面破損狀況評(píng)價(jià)

2.1 道路現(xiàn)狀

朔州支線路基寬度為24.5 m，設(shè)計(jì)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次 9.2×106次 /車道，設(shè)計(jì)彎沉值 24.3（0.01 mm）。原路面結(jié)構(gòu)層為：4 cmAC-16Ⅰ型瀝青混凝土+5 cmAC-20Ⅰ型瀝青混凝土+6 cmAC-25Ⅰ型瀝青混凝土+15 cm水泥穩(wěn)定碎石+15 cm三灰穩(wěn)定級(jí)配碎石+30 cm水泥穩(wěn)定砂礫。

路面損壞主要以承載力不滿足要求、橫向裂縫、縱向裂縫、塊狀裂縫、龜裂為主，伴有少量的坑槽、松散等損壞，典型的損害形式如圖1、圖2。

圖1 橫向裂縫

圖2 塊狀裂縫

2.2 損害評(píng)價(jià)

對(duì)于高等級(jí)公路路況的綜合評(píng)價(jià)，國(guó)內(nèi)主要是以規(guī)范中的綜合性指標(biāo)如PCI、PQI等為主[1]。本路段采用CICS多功能路況快速檢測(cè)系統(tǒng)和JG-2007激光自動(dòng)彎沉儀對(duì)路面狀況進(jìn)行檢測(cè)，并采用表1、表2中各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)路面狀況評(píng)價(jià)分析[2-3]。具體分析情況如圖 3、圖 4、圖 5、圖 6。

圖3 上行各車道PCI曲線

分析可得，PCI主要分布于40%～95%之間，變異性較大，行車道評(píng)價(jià)等級(jí)為“優(yōu)”、“良”、“中”的比例占34.1%，“次”、“差”的比例占 65.9%；超車道評(píng)價(jià)等級(jí)為“優(yōu)”、“良”、“中”的比例占 69.1%，“次”、“差”的比例占30.9%。行車道路面損害相比超車道要嚴(yán)重的多，這是由于行車道重型貨車較多、載重大，對(duì)路面損害嚴(yán)重。

表1 檢測(cè)指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法

表2 檢測(cè)指標(biāo)評(píng)定等級(jí)劃分

圖4 上行各車道RQI曲線

各車道RQI評(píng)價(jià)等級(jí)為“優(yōu)”、“良”的比例占100%；行車道評(píng)價(jià)等級(jí)為“優(yōu)”的比例占90.8%，“良”的比例占9.2%；超車道評(píng)價(jià)等級(jí)為“優(yōu)”的比例占100%。

圖5 上行各車道RDI曲線

RD主要分布在4～8 mm之間，超車道車轍深度變化較大，K0+000—K6+000區(qū)段RD集中分布在8～16 mm之間。行車道RDI評(píng)價(jià)等級(jí)為“優(yōu)”的比例占18.4%，評(píng)價(jià)等級(jí)為“良”的比例占81.6%，無(wú)“中”、“次”、“差”路段，超車道 RDI評(píng)價(jià)等級(jí)為“優(yōu)”的比例占9.7%，等級(jí)為“良”的比例占80.6%，等級(jí)為“中”的比例占9.6%，基本滿足行駛安全性要求。

圖6 上行各車道SSI評(píng)價(jià)曲線

由圖6可以看出：行車道彎沉等級(jí)為“優(yōu)”的路段占100%，滿足承載力要求；超車道彎沉等級(jí)為“次”、“差”的路段占40.8%。

2.3 病害分析

2.3.1 橫向裂縫

從鉆芯情況來(lái)看，重度橫向裂縫貫穿面層，呈上窄下寬狀，且基層底部松散。這主要是由于反射裂縫貫通面層后，雨水從裂縫進(jìn)入基層內(nèi)部，在動(dòng)水壓力條件下，導(dǎo)致基層水損壞。因此該路段多數(shù)為橫向反射裂縫。少量橫向裂縫則是由荷載作用引起的疲勞裂縫，呈上寬下窄狀，部分已經(jīng)發(fā)展到下面層，基層未開(kāi)裂。

2.3.2 縱向裂縫

縱向裂縫多數(shù)為荷載型疲勞裂縫，主要位于行車道輪跡帶處。

2.3.3 龜裂、塊狀裂縫

龜裂、塊狀裂縫主要是由于在行車荷載反復(fù)作用下，路面強(qiáng)度不足，瀝青面層產(chǎn)生疲勞開(kāi)裂所致，也存在基層強(qiáng)度不足、面層與基層結(jié)合差等原因。這些均導(dǎo)致在交通荷載作用下，路面結(jié)構(gòu)受力不均勻，從而形成龜裂、網(wǎng)裂。

2.3.4 承載力不足

部分段落路面承載力不滿足要求，但是無(wú)唧漿等病害，承載力不足主要是由于面層在車輛荷載的重復(fù)作用以及受大氣、水等狀況的變化影響，導(dǎo)致面層結(jié)構(gòu)整體剛度下降，使得路面彎沉增大，需對(duì)面層結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。

3 路面維修方案

路面維修方案既要考慮到施工對(duì)原公路通行能力的影響，又要考慮維修經(jīng)濟(jì)成本，即全壽命周期經(jīng)濟(jì)效益最大化原則。維修方案充分利用現(xiàn)有路面強(qiáng)度，通過(guò)全線路面現(xiàn)狀調(diào)查，對(duì)路面強(qiáng)度系數(shù)SSI、路面破損狀況指數(shù)PCI、車轍深度指數(shù)RDI、行駛質(zhì)量指數(shù)RQI進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，以及在充分考慮路面施工連續(xù)性等因素的前提下，對(duì)路面進(jìn)行維修處治方案的段落劃分。各技術(shù)指標(biāo)考慮因素優(yōu)先次序?yàn)椋篠SI→IRI→PCI→RDI等，具體劃分方案見(jiàn)表3。

表3 不同路況劃分及處治方案

3.1 A類路況方案

對(duì)于A類路況，路面使用狀況良好，路面病害少。針對(duì)該類路況，擬采用加鋪2.5 cm超薄磨耗層處治技術(shù)。磨耗層采用靜壓成型工藝，攤鋪后30～40 min即可開(kāi)放交通。同時(shí)由于超薄磨耗層采用的石料抗磨耗性強(qiáng)，級(jí)配空隙率大（可達(dá)10%以上），一方面可以恢復(fù)路面表面功能，另一方面利用超薄磨耗層材料抗滑、降噪、減小雨天水霧等性能，提高路面強(qiáng)度和抗滑性能，大大減少病害發(fā)生。并且超薄磨耗層鋪在平整、少病害的面層上面可使用10年以上，有效延長(zhǎng)路面使用壽命。

3.2 B類路況方案

對(duì)于B類路況，由于路面出現(xiàn)縱橫裂縫，并且出現(xiàn)較大車轍，需對(duì)上面層進(jìn)行處理。考慮到該類破損路段占全路段比例較大，大范圍施工會(huì)影響道路的通行能力，擬采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)。就地?zé)嵩偕夹g(shù)幾乎不破壞原路的混合料骨料，使舊料得到最大限度的利用，具有顯著的環(huán)保效益，同時(shí)大幅降低材料和運(yùn)輸成本。同時(shí)就地?zé)嵩偕┕すて诙蹋稍诘缆芬粋?cè)施工，另一側(cè)車道開(kāi)放，施工開(kāi)始至開(kāi)放交通時(shí)間較短，對(duì)交通干擾小[4]。

3.3 C類路況方案

對(duì)于C類路況，由于承載力不滿足要求，因此采用先銑刨14 cm瀝青混凝土面層，對(duì)其進(jìn)行灌縫、局部修補(bǔ)處理后重鋪10 cm瀝青穩(wěn)定碎石（ATB-30）瀝青混合料+4 cm細(xì)粒式改性瀝青混凝土（AC-13）。由于下面層更加突出粗集料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，ATB相比AC型普通瀝青混凝土，其瀝青用量低，材料較粗，施工成型后具有更好的抗車轍能力，有效地增強(qiáng)了路面的承載能力，同時(shí)減小瀝青老化，并且10 cmATB-30一次成型，縮短了施工周期。

4 結(jié)論

隨著我國(guó)高速公路網(wǎng)的逐步完善，現(xiàn)有高速公路使用年限逐年增加，今后高速公路大修的任務(wù)將會(huì)越來(lái)越多。對(duì)現(xiàn)有高速公路路面的檢測(cè)、評(píng)價(jià)和改造方案的制定將會(huì)成為工作重點(diǎn)。本文采用全自動(dòng)路面檢測(cè)車較全面地針對(duì)舊高速公路路面的破損情況進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)，并對(duì)一些常見(jiàn)病害提出了具體處理方案，同時(shí)采用了就地?zé)嵩偕统∧ズ膶拥刃录夹g(shù)，對(duì)今后舊瀝青路面改擴(kuò)建設(shè)計(jì)及進(jìn)行有針對(duì)性的病害處治起到了積極的作用。