高濕熱環(huán)境下大型樞紐立交橋差異改性路面設計

展洪斌 王小慶

摘 ? 要：為了提高瀝青路面在高溫濕熱的環(huán)境下的路基承載力，本文主要對高濕熱環(huán)境下的瀝青路面結構進行研究，基于不同道路路段的受力特點計算出對應的面層結構彎沉值，給出了主線路面、集散車道、匝道路面、地面輔道路面的道路面層結構設計，改性瀝青層選用ARSMA-13橡膠瀝青瑪蹄脂混凝土、AC-20C中粒式瀝青混凝土、AC-25C粗粒式瀝青混凝土，粘層材料選用SBS改性瀝青黏結防水層、液體瀝青AL（M）-3，主線路面、集散車道、匝道路面的面層厚度為4cm（上面層）、6cm（中面層）、8cm（下面層），地面輔道路面的面層厚度為4cm（上面層）、5cm（中面層）、7cm（下面層）。

關鍵詞：差異改性 ?瀝青路面 ?立交橋 ?高濕熱地區(qū) ?面層材料

中圖分類號：U416.217 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0055-03

Abstract： In order to improve the subgrade bearing capacity of asphalt pavement under the high temperature and humidity environment， this paper mainly studies the asphalt pavement structure under the high humidity and heat environment， calculates the corresponding surface deflection value based on the stress characteristics of different road sections， and gives the road surface structure design of the main line pavement， distribution lane， ramp pavement， ground auxiliary road pavement， modified asphalt layer Arsma-13 rubber asphalt mastic concrete， AC-20C medium grain asphalt concrete and AC-25C coarse grain asphalt concrete are selected. SBS modified asphalt bonding waterproof layer and liquid asphalt Al （m） - 3 are selected as the bonding materials. The surface thickness of main line pavement， distribution lane and ramp pavement is 4cm （upper layer）， 6cm （middle layer） and 8cm （lower layer）， and the surface thickness of ground auxiliary road pavement is 4cm （upper layer）， 5cm （middle layer）， 7cm （lower layer）.

Key Words： Differential modification; Asphalt pavement; Overpass; High humid and hot area; Surface material

由于立交北側增設下穿高速鐵路框架橋未實施，立交范圍現(xiàn)狀屯里油庫、輸油管線未搬遷，且本工程與地鐵一號線交叉，需進行安全評估等因素的影響，鳳嶺北路-高速環(huán)路立交工程無法一次實施完成。因此本立交工程需分期設計實施。根據(jù)火車東站的交通組織需求，需盡快實現(xiàn)火車東站高速集散系統(tǒng)與現(xiàn)狀高速環(huán)路銜接，2015年3月完成設計南寧市鳳嶺北路-高速環(huán)路立交工程（一期工程），該工程已經(jīng)順利實施并通車。目前，南寧市鳳嶺北路-高速環(huán)路立交工程主要受到屯里油庫搬遷及地鐵一號線影響范圍為鳳嶺北路與高坡嶺路交叉路段范圍，其余范圍立交主線及匝道實施均不受影響。

1 ?工程概況

南寧市鳳嶺北路-高速環(huán)路立交工程（二期工程）位于南寧市鳳嶺片區(qū)，南寧東站東南角，南寧市青秀區(qū)鳳嶺北路與高速環(huán)路相交處，如圖1。

立交總體方案為“半定向、半苜蓿葉蝶型、全互通立交”型，立交共三層，設計地面道路系統(tǒng)及為第一層，高速環(huán)路為第二層，鳳嶺北路作為立交的第三層。立交包括鳳嶺北路、高速環(huán)路兩條主線道路。

2 ?現(xiàn)存問題

瀝青路面暴露于自然環(huán)境當中，路面材料的使用性能容易受到環(huán)境因素的影響，包括氣溫、降水、風、日照等氣候因素，也包括土基濕度變化、邊界向結構內(nèi)部滲水等自然因素。近些年國內(nèi)外相關研究表明，溫度的變化對路面材料的使用性能有較大影響，進而影響路面的服務功能和使用壽命，公路瀝青路面病害問題，要引起高度重視，積極分析導致病害出現(xiàn)的因素，提升道路運行質量[1-2]。南寧年平均氣溫21.7°C，極端最高氣溫40.4°C，年平均相對濕度65%;而處于高濕熱地區(qū)的瀝青路面容易造成層間的剪切破壞以及一系列的道路病害，需要使用多種改性瀝青的組合，進行面層結構的設計來增加層間抗剪強度，從而減少道路病害的產(chǎn)生。

3 ?路面設計

3.1 路面結構設計原則及依據(jù)

本路路面結構系結合南寧市的氣候、水文、土質、材料、工程實踐經(jīng)驗、施工和養(yǎng)護條件等，并參考《現(xiàn)有高速公路東環(huán)改造二期工程》采用的快速路路面結構，按《城鎮(zhèn)道路路面設計規(guī)范》（CJJ169-2012）進行設計。根據(jù)道路規(guī)劃資料、現(xiàn)狀道路情況及未來發(fā)展預測，及根據(jù)前階段的批復，本工程路面結構采用瀝青混凝土路面。

3.2 差異改性路面結構設計

為了充分發(fā)揮改性瀝青的作用，主線路面、集散車道、匝道路面、地面輔道路面對應不同的面層彎沉值，設計不同的組合類型，這樣不僅能夠滿足瀝青路面的承載力要求，而且大大的降低了成本。

（1）主線路面結構。

高速環(huán)路GS K3+240～GS K4+170段主線、鳳嶺北路主線新建路面結構如下。

計算參數(shù)：設計標準軸載為BZZ-100KN。瀝青混凝土路面結構達到臨界狀態(tài)的設計年限為15年。設計使用年限內(nèi)設計車道的標準軸載累計作用次數(shù)5150萬次/車道。軸數(shù)分配系數(shù)0.5。

（2）集散車道、匝道路面結構如下。

計算參數(shù)：設計標準軸載為BZZ-100KN。瀝青混凝土路面結構達到臨界狀態(tài)的設計年限為15年。設計使用年限內(nèi)設計車道的標準軸載累計作用次數(shù)1950萬次。軸數(shù)分配系數(shù)0.5。由于使用年限與行車荷載對于集散車道、匝道的要求，其路面結構設計與主線路面結構相同。

（3）地面輔道路面結構如下。

計算參數(shù)：設計標準軸載為BZZ-100KN。瀝青混凝土路面結構達到臨界狀態(tài)的設計年限為10年。設計使用年限內(nèi)設計車道的標準軸載累計作用次數(shù)1050萬次。軸數(shù)分配系數(shù)0.5。

材料及施工質量要求：ARSMA-13瀝青混凝土上面層采用橡膠改性瀝青，木質素纖維摻量為0.4%，上面層集料應采用輝綠巖，其余層集料可采用石灰?guī)r;AC-20C瀝青混凝土中面層采用SBS改性瀝青;粗粒式瀝青混凝土礦料級配采用AC-25型，瀝青混凝土采用普通瀝青，瀝青標號為70號，瀝青用量3.0%～5.0%。對瀝青路面層間粘接強度的預計是一個重要部分，同時還在很大的程度上影響對瀝青路面使用壽命的計算[3]。調查發(fā)現(xiàn)，SBS改性瀝青黏結防水層、液體瀝青AL（M）-3作為粘層材料時，對于ARSMA-13橡膠瀝青、AC-20C、AC-25C瀝青混凝土的粘結性能較好，并且工程實施效果良好。

4 ?結語

本文主要對高濕熱環(huán)境下的瀝青路面結構進行研究，基于不同道路路段的受力特點計算出對應的面層結構彎沉值，給出了主線路面、集散車道、匝道路面、地面輔道路面的道路面層結構設計，改性瀝青層選用ARSMA-13橡膠瀝青瑪蹄脂混凝土、AC-20C中粒式瀝青混凝土、AC-25C粗粒式瀝青混凝土，粘層材料選用SBS改性瀝青黏結防水層、液體瀝青AL（M）-3，主線路面、集散車道、匝道路面的面層厚度為4cm（上面層）、6cm（中面層）、8cm（下面層），地面輔道路面的面層厚度為4cm（上面層）、5cm（中面層）、7cm（下面層）。其中ARSMA-13橡膠瀝青選用輝綠巖作為骨料，就地取材，在保證強度的同時降低了工程成本。

參考文獻

[1] 慕龍龍，陳曉梅.半剛性基層瀝青路面溫度場分析研究[J].內(nèi)蒙古公路與運輸，2019（6）：39-43.

[2] 武金奎.公路瀝青路面病害成因及養(yǎng)護措施[J].建材與裝飾，2019（35）：251-252.

[3] 張小利.公路瀝青路面結構層粘接強度可靠性分析[J].粘接，2019，40（11）：95-98.