G205 浦城段五顯嶺隧道北洞口“白改黑”長大陡坡抗車轍處治

余清華

(福建省南平市公路局，南平 353000)

1 項(xiàng)目概況

2013 年國道205 浦城“白改黑”路面改善工程五顯嶺隧道北洞口K1890+482～K1893+897 段為大縱坡、長上坡路段， 最大縱坡7.2%， 縱坡大于6%的有7 處，長1512 m， 連續(xù)上坡長度3.415 km。 施工當(dāng)年夏季持續(xù)高溫，在超載、超重車輛及繁忙交通量等因素作用下，該段右側(cè)行車道即產(chǎn)生了嚴(yán)重的車轍病害， 車轍深度在3～7 cm， 而2013 年交通部國道205 示范路建設(shè)驗(yàn)收在即，大面積根治路面車轍段需要的施工期較長，處治工程無法在示范路驗(yàn)收時(shí)間前結(jié)束， 因此僅對(duì)車轍段進(jìn)行隆起銑刨和填平簡(jiǎn)單處理。

2014 年夏季期間，在超載超重車輛行駛和大交通量作用下，該長陡坡路段多處再次出現(xiàn)深度超過1 cm 的車轍。為徹底根治該段瀝青路面車轍，也為日后舊水泥混凝土路面“白改黑”工程的順利實(shí)施，福建省南平市公路局針對(duì)長陡坡路段瀝青混凝土加鋪層易發(fā)生車轍問題與長安大學(xué)公路學(xué)院合作進(jìn)行 “基于抗車轍抗剪切特性的長大縱坡水泥路面加鋪瀝青層結(jié)構(gòu)優(yōu)化”課題研究。

2 車轍處治方案擬定

為解決長陡上坡路段瀝青混凝土路面車轍問題，本次車轍處治從不同材料組合、礦料級(jí)配優(yōu)化設(shè)計(jì)、材料改性及添加抗車轍劑等途徑進(jìn)行研究， 以增強(qiáng)瀝青混合料抗車轍路用性能并進(jìn)行試驗(yàn)段鋪筑。 先對(duì)車轍處治段原瀝青混凝土加鋪層全部進(jìn)行銑刨， 并清洗已打裂壓穩(wěn)的舊水泥混凝土面板， 而后進(jìn)行以下2 種抗車轍路面方案試驗(yàn)段鋪筑。

方案一：4 cmAC-16C 瀝青混凝土(SBS 改性瀝青)上面層+SBS 改性乳化瀝青粘層+6 cmAC-20C 瀝青混凝土(SBS 改性瀝青)中面層+SBS 改性乳化瀝青粘層+8 cmAC-25C 瀝青混凝土(70 號(hào)瀝青)下面層+SBS 改性乳化瀝青透層+打裂壓穩(wěn)的舊水泥混凝土面板。

方案二：4cm AC-16C 瀝青混凝土(70 號(hào)瀝青+抗車轍劑)上面層+SBS 改性乳化瀝青粘層+6cm AC-20C 瀝青混凝土(70 號(hào)瀝青+抗車轍劑)中面層+SBS 改性乳化瀝青粘層+8cm AC-25C 瀝青混凝土(70 號(hào)瀝青)下面層+打裂壓穩(wěn)的舊水泥混凝土面板。

抗車轍瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)指標(biāo)要求見表1。

表1 抗車轍瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)指標(biāo)

3 配合比設(shè)計(jì)

3.1 配合比設(shè)計(jì)原則

本次抗車轍瀝青混合料采用馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)方法， 配合比設(shè)計(jì)遵循現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于熱拌瀝青混合料設(shè)計(jì)的目標(biāo)配合比、 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)及生產(chǎn)配合比驗(yàn)證的3 個(gè)階段，確定礦料級(jí)配及最佳油石比。

設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是使瀝青混合料形成緊密嵌擠骨架結(jié)構(gòu)，采用“抬頭平尾”的骨架密實(shí)型級(jí)配，控制的關(guān)鍵性篩孔見表2。

表2 不同混合料類型控制的關(guān)鍵性篩孔

3.2 主要原材料

3.2.1 瀝青

試驗(yàn)路使用了由廈門新立基股份有限公司提供的70# 瀝青和SBS 改性瀝青， 對(duì)于這兩種瀝青分別從拌合樓進(jìn)行了取樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 瀝青指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果滿足現(xiàn)行規(guī)范 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)有關(guān)要求和方案要求[1]。

3.2.2 集料

集料包括粗集料和細(xì)集料，粗集料應(yīng)潔凈、干燥、表面粗糙、形狀近似立方體、且無風(fēng)化、無雜質(zhì)，并具有足夠的強(qiáng)度、耐磨耗性。細(xì)集料應(yīng)具有一定的棱角性，潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，并具有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配。集料與瀝青的粘附性要求≥4 級(jí)。

試驗(yàn)路瀝青混合料所用集料采用的是浦城菜園圃料場(chǎng)的石料，石料為花崗巖，經(jīng)檢測(cè)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)滿足現(xiàn)行規(guī)范《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)有關(guān)要求[1](表4～5)。 由于花崗巖為基性巖類，為提高石料與瀝青的粘附性，在瀝青中摻加了0.4%的抗剝落劑，粘附性達(dá)到5 級(jí)。 從料場(chǎng)取樣，對(duì)5 種規(guī)格的集料進(jìn)行篩分，篩分結(jié)果見表6。

表4 粗集料檢測(cè)結(jié)果及技術(shù)指標(biāo)

表5 細(xì)集料檢測(cè)結(jié)果及技術(shù)指標(biāo)

表6 集料篩分結(jié)果

3.2.3 填料

必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性堿性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉， 原石料中的泥土雜質(zhì)應(yīng)除凈，礦粉應(yīng)干燥、潔凈，并能自由地從礦粉倉中流出。試驗(yàn)路所用填料由南平市松溪縣松溪湛盧重鈣粉廠提供。 經(jīng)檢測(cè)滿足現(xiàn)行規(guī)范 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)有關(guān)要求[1]。 具體指標(biāo)見表7。

表7 礦粉檢測(cè)結(jié)果

3.2.4 外加劑

3.2.4.1 抗剝落劑

試驗(yàn)路所用抗剝落劑由重慶伍圣建材有限公司提供，經(jīng)檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)滿足現(xiàn)行規(guī)范(JT/T860.4-2014)要求。具體指標(biāo)如表8。

3.2.4.2 抗車轍劑

試驗(yàn)路所用抗車轍劑由深圳海川新材料科技股份有限公司提供的Rad spunrie 復(fù)合高聚合物瀝青混凝土抗車轍劑，其粒徑、密度及吸水率均滿足GB/T 29050-2012《道路用抗車轍劑瀝青混凝土》有關(guān)要求(表9)。

表8 抗剝落劑主要技術(shù)指標(biāo)

表9 抗車轍劑主要技術(shù)指標(biāo)

3.2.5 SBS 改性乳化瀝青粘層、透層

試驗(yàn)路所使用的陽離子SBS 改性乳化瀝青粘層、透層由廈門新立基股份有限公司提供， 其篩上剩余量(1.18 mm 篩)、與粗集料的粘附性、殘留物含量、軟化點(diǎn)、常溫貯存穩(wěn)定性等指標(biāo)經(jīng)檢測(cè)均滿足現(xiàn)行規(guī)范 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)有關(guān)要求[1]，詳見表10。

3.3 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)集料的篩分結(jié)果及馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果見表11。

表10 SBS 改性瀝青技術(shù)指標(biāo)要求及檢測(cè)結(jié)果

表11 目標(biāo)配合比級(jí)配設(shè)計(jì)

3.4 生產(chǎn)配合比

3.4.1 生產(chǎn)級(jí)配設(shè)計(jì)

從拌合樓熱料倉分別取樣進(jìn)行篩分， 根據(jù)篩分結(jié)果設(shè)計(jì)生產(chǎn)級(jí)配，設(shè)計(jì)結(jié)果如表12。

表12 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

注：AC-20 僅使用了四檔冷料， 使用的5# 倉粒徑實(shí)際為19～26.5 mm。

3.4.2 生產(chǎn)配合比驗(yàn)證

對(duì)五種瀝青混合料根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果確定油石比，最終選定的油石比如表13 所示。

表13 油石比確定

4 試驗(yàn)路鋪筑

4.1 舊路面銑刨

施工單位先用銑刨機(jī)對(duì)選定的兩段上坡段車轍病害較嚴(yán)重的行車道進(jìn)行銑刨，銑刨機(jī)選用小型輪式銑刨機(jī)，每次銑刨深度為5～6 cm，分3 次銑刨直至水泥混凝土路面裸露。 銑刨時(shí)，邊緣處應(yīng)成階梯狀，使兩個(gè)結(jié)構(gòu)層之間接縫錯(cuò)開15 cm。 人工清理銑刨后路面剩余的殘料，再用水車對(duì)銑刨后的路面進(jìn)行清洗， 待路面干燥后在舊水泥路面上灑布粘層油。

4.2 施工機(jī)械配備

為滿足施工要求，施工方配備1 臺(tái)間歇式瀝青拌合樓、1 臺(tái)瀝青攤鋪機(jī)、1 臺(tái)膠輪壓路機(jī)、1 臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)，型號(hào)如表7 所示。

表7 施工機(jī)械配備

4.3 瀝青混合料運(yùn)輸控制

瀝青混合料采用載重20 t 的自卸車運(yùn)輸， 料車裝料完成后，對(duì)瀝青混合料進(jìn)行覆蓋且用棉被進(jìn)行包裹，以減少溫度散失。同時(shí)對(duì)瀝青混合料的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將瀝青混合料的溫度控制在合適范圍。

4.4 現(xiàn)場(chǎng)施工

4.4.1 瀝青混合料攤鋪

路面攤鋪攤鋪現(xiàn)場(chǎng)待瀝青混合料運(yùn)輸車全部到達(dá)后開始攤鋪，攤鋪速度控制在2～2.5 m/min，兩側(cè)采用滑靴控制標(biāo)高。施工人員對(duì)到場(chǎng)的瀝青混合料溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止瀝青混合料溫度太低導(dǎo)致壓實(shí)度不夠。

4.4.2 路面碾壓

由于攤鋪寬度窄且攤鋪距離較短， 施工方僅配備了一臺(tái)雙鋼輪和一臺(tái)膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。 碾壓方案采用初壓雙鋼輪靜壓1 遍，復(fù)壓膠輪壓路機(jī)碾壓4 遍，終壓雙鋼輪靜壓2 遍。在橫向接縫處進(jìn)行碾壓時(shí)，為使新舊路面連接平順，雙鋼輪先進(jìn)行橫向碾壓再進(jìn)行縱向碾壓。

4.4.3 開放交通

碾壓完成后封閉交通， 待路面溫度降至50℃以下后開放交通。

5 結(jié)語

試驗(yàn)段于2015 年6 月實(shí)施完畢至今已5 年有余，經(jīng)歷了夏季高溫、冬季冰寒、濕熱多雨、快速增長的交通量(日均1 萬輛以上， 其中掛車以上重車達(dá)8000 輛以上)的多重考驗(yàn)， 目前路面技術(shù)狀況良好， 在經(jīng)過不同材料組合、礦料級(jí)配優(yōu)化設(shè)計(jì)、材料改性及添加抗車轍劑等優(yōu)化方案后，瀝青混合料表現(xiàn)出了良好的低溫抗裂、高溫抗車轍、抗水損害及耐疲勞、耐老化等優(yōu)異性能，有效解決了在嚴(yán)酷氣候、繁重交通等不利條件下水泥混凝土路面“白改黑”長大陡坡抗車轍問題，大大降低工程養(yǎng)護(hù)成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會(huì)效益； 同時(shí)為其他地區(qū)的舊水泥路面瀝青加鋪工程的順利實(shí)施提供經(jīng)驗(yàn)。