柳南高速公路水泥路面瀝青加鋪層合理結構厚度研究

劉春華 吳雨霖 周興業(yè)

摘要：水泥混凝土路面瀝青加鋪層的結構厚度是否合理直接關系到路面改造項目的使用效果。文章以柳州至南寧高速公路白加黑改造項目為研究對象，分析了瀝青鋪裝層總厚度和各個分層厚度的合理性。結果發(fā)現(xiàn)：柳南高速公路水泥路面瀝青加鋪層的各個結構層厚度以及結構層總厚度都較為合理，服役性能和使用效果較好，是一種成功的水泥路面瀝青加鋪結構。

關鍵詞：瀝青加鋪層;水泥路面;合理厚度;應力吸收層;中面層

0 引言

在柳州至南寧高速公路（柳南高速）舊水泥混凝土路面改造項目中，瀝青混凝土路面加鋪結構厚度為12 cm或14 cm，自下而上的加鋪結構組合為：2 cm應力吸收層AC10、6 cm或8 cm中面層AC20（AC25）、4 cm表面層SMA13。在水泥路面加鋪瀝青面層項目中，反射裂縫病害與車轍病害往往是交替出現(xiàn)的，加鋪結構偏薄容易出現(xiàn)反射裂縫，而加鋪結構偏厚則容易出現(xiàn)車轍。如何保證瀝青鋪裝層各個結構層厚度和總加鋪結構厚度的合理性，對于路面改造工程而言十分關鍵。為此，本文依托柳州至南寧高速公路白加黑改造項目，對這個問題進行系統(tǒng)地研究和分析。

1 柳南高速公路水泥路面加鋪瀝青面層結構方案

柳南高速公路水泥路面加鋪瀝青面層結構方案如表1所示。

2 瀝青加鋪結構總厚度的合理性評價

根據(jù)柳南高速公路加鋪改造3年后的評價數(shù)據(jù)，對瀝青加鋪結構的總厚度進行評價。交通運輸部公路科學研究院曾在柳南路施工期間對總加鋪結構厚度進行了檢測，結果匯總于表2。

在柳南高速公路路面結構中，結構1-1的中面層為6 cmAC20、總厚度為12 cm;結構1-2的中面層為8 cmAC20、總厚度為14 cm;結構1-3的中面層為8 cmAC25、總厚度為14 cm。從后評價的路況調查結果可以看出，盡管部分標段的局部路段存在一些輕微的車轍病害，但全線98%以上的路段道路狀況十分良好。總體來看，結構1-1、結構1-2、結構1-3三種路面結構的道路使用狀況差異不大。從各個標段的路況情況來看，靠近南寧的6-7標所使用的結構1-2使用效果要略優(yōu)于另外兩種結構，而且該路段的交通流量較1-5標更大。由此可見，采用14 cm的結構厚度效果要更好，故有必要針對交通量大或者舊水泥混凝土路面路況較差的情況，使用更厚的結構設計方案，這樣更合理。

3 瀝青加鋪結構單層厚度的合理性評價

3.1 應力吸收層厚度評價

交通運輸部公路科學研究院曾在柳南高速公路施工期間對應力吸收層的單層結構層厚度進行了檢測，結果匯總于表3。

柳州至南寧高速公路改擴建工程中在舊水泥路面板上設置了一層厚度為2 cm的應力吸收層瀝青混合料。當總加鋪厚度只有12 cm或14 cm時，盡管應力吸收層較薄，但仍需要協(xié)調好抗反射裂縫能力和高溫抗變形能力。為了解決這些問題，在柳州至南寧高速公路舊水泥混凝土路面改造中，研發(fā)并使用了一種新型的薄層應力吸收層材料，以富瀝青含量和粗集料斷級配為主要特點，使用常規(guī)的路面材料即可制備，在兼顧防反射裂縫和高溫抗變形能力的同時，可有效節(jié)約造價，是一種性能較為優(yōu)異、均衡的瀝青混合料。

2 cm應力吸收層在施工過程中遇到的最大問題是如何保證壓實度以及厚度，從表3中的匯總結果以及柳南路通車3年后的后評價數(shù)據(jù)結果來看，1～7標應力吸收層的單層厚度控制十分良好，平均厚度為2.1 cm。通車3年多來，整條高速公路沒有反射裂縫的病害問題，應力吸收層的使用效果較好，這說明材料設計是成功的。從車轍路段的鉆芯情況來看，沒有發(fā)生由于應力吸收層變形過大而導致的車轍問題，這表明按照現(xiàn)有的應力吸收層材料組成設計方法和控制指標能夠保證該層材料抵抗高溫變形的能力。綜合考慮之后，應力吸收層AC10的厚度可適當增加至2.5 cm。

3.2 中面層厚度評價

交通運輸部公路科學研究院曾在柳南高速公路施工期間對中面層的單層結構層厚度進行了檢測，結果匯總于表4。

如前所述，結構1-1的中面層為6 cmAC20，結構1-2的中面層為8 cmAC20，結構1-3的中面層為8 cmAC25，從表4中的匯總結果以及柳南高速公路通車3年后的后評價數(shù)據(jù)結果來看，結構1-1和結構1-2在道路使用狀況上差異不大，考慮到結構1-2路段的交通量較大、路況較差，我們認為結構1-2使用的8 cmAC20鋪裝厚度更加合理，對于路況差、交通流量大的路段，應該增加中面層的結構厚度。

從結構1-2與結構1-3的車轍病害調查結果可知，結構1-2所表現(xiàn)出來的病害明顯偏少，抵抗高溫抗車轍性能更加優(yōu)異。

3.3 表面層厚度評價

交通運輸部公路科學研究院曾在柳南高速公路施工期間對表面層的單層結構層厚度進行了檢測，結果匯總于表5。

如前所述，結構1-1、結構1-2、結構1-3三種結構的表面層均為4 cmSMA13，從表5中的匯總結果以及柳南路通車3年后的后評價數(shù)據(jù)結果來看，該層結構厚度能夠滿足設計要求，同時道路表面并未出現(xiàn)明顯的裂縫、車轍、坑槽等病害，具有良好的路用性能，整體使用效果較好。

4 結語

為了研究水泥路面瀝青加鋪層的合理結構厚度，本文以柳州至南寧高速公路白加黑改造項目為研究對象，分析了瀝青鋪裝層總厚度和各個分層厚度的合理性。研究結果發(fā)現(xiàn)：柳南高速公路水泥路面瀝青加鋪層的各個結構層厚度以及結構層總厚度都較為合理，服役性能和使用效果較好，是一種成功的水泥路面瀝青加鋪結構。

參考文獻：

[1]許志鴻，鄧云綱，吳美發(fā).重載耐久性瀝青路面結構力學分析[J].中外公路，2007，27（1）：40-44.

[2]呂偉民.瀝青穩(wěn)定基層瀝青混凝土路面抗剪性能的理論分析[J].公路，2006（4）：220-224.

[3]陳鋒鋒，黃曉明.重載下剛性基層瀝青路面的力學響應分析[J].公路交通科技，2007，24（6）：41-45.

[4]彭 勇，孫立軍，石永久，等.瀝青混合料抗剪強度的影響因素[J].東南大學學報（自然科學版），2007，37（2）：330-333.

[5]譚憶秋.基于瀝青路面應力場分布瀝青混合料抗剪特性的研究[D].上海：同濟大學，2002.

[6]林繡賢.關于瀝青混凝土路面設計中抗剪指標的建議[J].公路，2004（12）：66-69.

[7]陽宏毅，劉朝暉.水泥混凝土與瀝青混凝土復合式路面層間剪應力分析[J].公路與汽運，2004（6）：41-44.

[8]李英濤.隧道內復合式路面瀝青層混合料剪應力設計方法研究[J].公路，2007（3）：7-11.

[9]李英濤.老山隧道路面型式選擇及結構設計研究[D].南京：東南大學，2005.

[10]胡 曉，賈 璐，胡小弟，等.混凝土橋面瀝青鋪裝結構的剪切分析[J].公路工程，2007，32（4）：136-141.

[11]張占軍，胡長順.設防水層的混凝土橋橋面鋪裝結構剪應力計算與分析[J].西安公路交通大學學報，2001，21（2）：14-17.

作者簡介：劉春華（1977—），高級工程師，工程碩士，主要從事高速公路建設、養(yǎng)護管理及交通工程技術、智慧高速研究工作;

吳雨霖（1973—），副高級工程師，工程碩士，主要從事高速公路項目建設管理、路面加鋪改造項目管理、養(yǎng)護工程項目管理等工作;

周興業(yè)（1982—），研究員，博士，主要從事瀝青路面結構與材料研究工作。