忻州北高速公路路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)分析

呂永斌

(山西交通控股集團(tuán)有限公司忻州北高速公路分公司，山西 原平 034104)

0 引 言

公路作為國家層面的基礎(chǔ)性通用性設(shè)施，如何有效使用這一重要資產(chǎn)，是擺在公路行業(yè)養(yǎng)護(hù)者和管理者面前的一個(gè)重大難題。依據(jù)合理的、有效的、可行的公路養(yǎng)護(hù)管理和養(yǎng)護(hù)技術(shù)決策體系，使得公路養(yǎng)護(hù)資金和養(yǎng)護(hù)效果之比達(dá)到最優(yōu)，提升高速公路的綜合養(yǎng)護(hù)管理水平及養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。使得日常養(yǎng)護(hù)常態(tài)化、預(yù)防養(yǎng)護(hù)精準(zhǔn)化、功能養(yǎng)護(hù)精細(xì)化，是我們管理人員急需面對(duì)的問題。

忻州北高速包括神河段和原神段，其中神河段是山西省“三縱十二橫十二環(huán)”高速公路網(wǎng)第三橫(靈丘驛馬嶺～河曲)的重要組成部分，路線全長99 km。該段高速公路已于2014年9月25日正式通車運(yùn)營,使用年限接近五年。

1 項(xiàng)目概況

忻州北神河高速按全封閉雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修建，設(shè)計(jì)速度是80 km/h和100km/h，路基寬度標(biāo)準(zhǔn)值是24.50 m和26.0 m，設(shè)計(jì)年限為15年，維修處治設(shè)計(jì)將保持神河高速公路原技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、路面平縱線性等指標(biāo)不變。

原路面結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：4 cm+6 cm+6 cm瀝青面層+38 cm的水穩(wěn)碎石基層+20 cm水穩(wěn)碎石底基層。

2 病害原因分析

2.1 沉陷

大多數(shù)處于山嶺區(qū)的高填路段，還有部分是半填半挖路段，原有路基的地質(zhì)病害本身比較嚴(yán)重，另外還有施工中工程質(zhì)量控制等因素，反映在路面結(jié)構(gòu)層上，即路面不斷沉陷，不斷修補(bǔ)。運(yùn)營過程中地基出現(xiàn)不均勻沉降；或者是有些路面積水來不及處理，積水下滲路基，在車輛荷載的重復(fù)作用下，地基出現(xiàn)沉陷等病害；有些回填料控制不好或處理不徹底，也會(huì)產(chǎn)生沉陷等不均勻沉降。

2.2 擁包

(1)瀝青混合料的細(xì)料偏多或?yàn)r青用量偏高，熱穩(wěn)定性較差，在夏季溫度較高時(shí)，不能夠有效抵抗行車荷載引起的水平作用力。

(2)瀝青面層全面進(jìn)行攤鋪時(shí)，基層表面未噴涂刷粘層油或未清掃結(jié)構(gòu)層表面，致使路面結(jié)構(gòu)層上下層之間的黏接不好，瀝青混合料整體攤鋪不均勻，局部細(xì)料過度集中。

(3)基層或下面層等未充分壓實(shí)，強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，發(fā)生了位移變形。

2.3 坑槽

(1)路面結(jié)構(gòu)的下面層標(biāo)高整體控制不嚴(yán)，致使上面層瀝青混凝土結(jié)構(gòu)厚度不夠，從而在行車載荷作用下，這部分混合料易被車輛的作用“帶走”，形成了坑槽。

(2)高速行車、較大空隙和水之間的相互作用產(chǎn)生了泛油現(xiàn)象。而水具有比較強(qiáng)的濕潤性和表面張力，通過瀝青的乳化作用，穿透瀝青膜，侵入瀝青集料斷面，最終將其取代。造成集料和瀝青之間的粘附性不足，瀝青逐漸削離，產(chǎn)生了自由瀝青，由于其比重略小于水而自然上浮，在車輛輪胎的吸力作用下發(fā)生遷移，同時(shí)，造成集料內(nèi)部松散，降低了整體強(qiáng)度，產(chǎn)生了裂縫，最終形成坑槽。

2.4 唧漿

神河高速現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)主要采用半剛性基層結(jié)構(gòu),面層各個(gè)結(jié)構(gòu)層的密度也是從上到下依次降低，同時(shí)抗?jié)B性也逐漸減小，地表水將沿著表層裂縫下滲，使的瀝青面層與基層之間出現(xiàn)分離錯(cuò)位，同時(shí)，是的基層頂面的結(jié)構(gòu)層材料顯示了松散狀態(tài)，在車輛荷載作用下，產(chǎn)生唧漿。

2.5 裂縫

(1)半剛性基層，由于受氣溫變化的影響，冷縮時(shí)產(chǎn)生了橫向開裂，從而反射到上面的瀝青面層。

(2)路基的不均勻沉降，橋頭(搭板)、涵洞及其通道，由于剛性結(jié)構(gòu)與柔性結(jié)構(gòu)之間的差異沉降也是導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的主要原因。

3 路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 損壞狀況指數(shù)(PCI)計(jì)算

PCI=100-a0DRa1

式中：DR-為路面的破損率(%)。

3.2 養(yǎng)護(hù)類型

(1)功能性修復(fù)

路面裂縫、唧漿、坑槽等病害嚴(yán)重，路面強(qiáng)度為優(yōu)良的段落，且PCI指標(biāo)較低段，將瀝青面層的上面層或上、中面層銑刨后，重新鋪筑瀝青混凝土路面各個(gè)結(jié)構(gòu)層，4 cm的瀝青混凝土上面層和調(diào)平層，下層主要是起調(diào)平各個(gè)結(jié)構(gòu)層的作用。

(2)結(jié)構(gòu)性修復(fù)

①路面基層強(qiáng)度差

路面裂縫嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差的段落，將原有路面結(jié)構(gòu)層銑刨后，首先鋪設(shè)玻纖格柵應(yīng)力吸收層，然后填充C20貧混凝土或者是水穩(wěn)碎石結(jié)構(gòu)層，最后重新鋪筑表層的瀝青結(jié)構(gòu)，4 cm+6 cm瀝青面層結(jié)構(gòu)。

②路面沉陷

a.路面沉陷深度≤10 cm路段

對(duì)原路面進(jìn)行初步銑刨后，采用AC-20C的瀝青混凝土進(jìn)行調(diào)平處治，再加鋪4 cmAC-13C型SBS改性后的瀝青混凝土，恢復(fù)原路面的設(shè)計(jì)標(biāo)高。

b.路面沉陷深度>10 cm路段

對(duì)原路面進(jìn)行初步銑刨后，用AC-20C的瀝青混凝土分兩層進(jìn)行調(diào)平處治，再加鋪4 cmAC-13C型SBS改性后的瀝青混凝土，恢復(fù)原路面的設(shè)計(jì)標(biāo)高。

加鋪瀝青混凝土施工前，先將沉陷段落前后的瀝青層銑刨為長度不小于5.0 m的階梯狀，然后再開始攤鋪調(diào)平層(分層碾壓)和加鋪層的瀝青混凝土。如圖1所示。

圖1 沉陷路面結(jié)構(gòu)銜接部圖

(3)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

主要是針對(duì)路面具有輕微縱橫向裂縫病害，且PQI評(píng)價(jià)為良的瀝青路面。

①對(duì)裂縫采用灌縫膠進(jìn)行修補(bǔ)處治；

②采用4 cm就地?zé)嵩偕胧?duì)其進(jìn)行處治。

其中，就地?zé)嵩偕胧饕峭ㄟ^加熱機(jī)對(duì)現(xiàn)狀路面進(jìn)行預(yù)加熱，使的原有路面軟化，隨后在其表面噴再生劑，然后翻新原有路面結(jié)構(gòu)，對(duì)翻松后的混合料進(jìn)行試驗(yàn)，確定加入新的混合料的比例，最后施工碾壓。

表1 就地?zé)嵩偕m宜條件

采用8～10 mm超粘磨耗層。施工前首先對(duì)裂縫、坑槽等小型路面病害進(jìn)行初步修補(bǔ)，修補(bǔ)完成后，在原狀路面層表面鋪設(shè)一層改性乳化瀝青，最后鋪筑磨耗層。新鋪筑的磨耗層與原路面在接頭部位做好了前后順接，長度不小于3.0 m。

表2 超粘磨耗層驗(yàn)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)

(4)橋面鋪裝修復(fù)

橋面主要存在坑槽、唧漿、裂縫等病害，對(duì)上面層銑刨后，重新恢復(fù)原路面。對(duì)下面層或鋪裝層可能存在的病害，增加了動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)調(diào)整方案。如果病害延伸到了下面層，采取4 cmAC-13C型的SBS改性瀝青混凝土+6 cmAC-20C瀝青混凝土；

橋面鋪裝層是不完整的情況，采取了4 cmAC-13C型的SBS改性的瀝青混凝土+6 cm的AC-20C型的瀝青混凝土+10 cm C50鋼筋+鋼纖維混凝土鋪裝結(jié)構(gòu)，且橋面瀝青層和水泥混凝土鋪裝中間設(shè)置了道橋?qū)Ｓ梅浪畬印?/p>

4 廢棄料設(shè)計(jì)

銑刨料的利用，主要是按照就近的原則就近設(shè)置銑刨料堆放場(chǎng)地，將舊瀝青混凝土銑刨料由運(yùn)輸車輛調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)輸，銑刨的舊瀝青混合料堆放整齊，并應(yīng)進(jìn)行防護(hù)處理，防止揚(yáng)塵。銑刨的舊瀝青混合料應(yīng)確保98%以上回收并及時(shí)在沿線低等級(jí)道路維修中加以利用。

及時(shí)將銑刨的混合料及鑿除的水泥混凝土鋪裝層廢料拉運(yùn)到指定地點(diǎn)，以防擴(kuò)大污染。

5 總 結(jié)

近年來，忻州北高速的交通量呈逐年增長趨勢(shì)，而且重車比例較大，路面病害程度也不斷增加，雖然日常養(yǎng)護(hù)等各種措施在盡力維護(hù)，病害路段仍四風(fēng)嚴(yán)重，一方面是主要是沉陷段，大多處于山嶺區(qū)的高填路段，還有部分是半填半挖路段，原有路基的地質(zhì)病害比較嚴(yán)重，反映在路面結(jié)構(gòu)層上，即路面不斷沉陷，不斷修補(bǔ)。另一方面是坑槽、裂縫等常規(guī)病害，這些與重載車輛比例較大有直接關(guān)系。各種病害的不斷發(fā)展，嚴(yán)重影響了行車的舒適性、安全性和暢通性，降低了忻州北高速公路的服務(wù)功能。

為全面做好高速公路養(yǎng)護(hù)工作，提升公路養(yǎng)護(hù)指標(biāo)，延長公路使用壽命，滿足公路長遠(yuǎn)發(fā)展需要，同步提升養(yǎng)護(hù)管理水平，為2020年“迎國檢”打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。養(yǎng)護(hù)管理、養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)、養(yǎng)護(hù)施工等均需與檢測(cè)緊密聯(lián)系，做好養(yǎng)護(hù)勘察設(shè)計(jì)前的相關(guān)檢測(cè)，養(yǎng)護(hù)施工過程中的施工質(zhì)量控制、養(yǎng)護(hù)施工完成后交竣工驗(yàn)收工作，各環(huán)節(jié)均需滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證施工質(zhì)量，急需養(yǎng)護(hù)檢測(cè)咨詢的全面介入。

本文通過對(duì)忻州北高速公路2019年路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，提出了一些建議和想法。