半剛性基層瀝青路面運(yùn)營(yíng)后期養(yǎng)護(hù)對(duì)策研究

王友平

摘要：文章結(jié)合廣西A高速公路管養(yǎng)工作實(shí)際，分析了半剛性基層瀝青路面設(shè)計(jì)使用年限后期典型病害特征及產(chǎn)生原因，優(yōu)化驗(yàn)證了現(xiàn)行養(yǎng)護(hù)維修方案，提出了基于路面受力特點(diǎn)設(shè)計(jì)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合的養(yǎng)護(hù)對(duì)策。

關(guān)鍵詞：半剛性基層;瀝青路面;養(yǎng)護(hù)對(duì)策

0 引言

我國(guó)高速公路的主要路面結(jié)構(gòu)形式是半剛性基層瀝青路面?？v觀國(guó)際上的高速公路、重交通公路主流路面結(jié)構(gòu)是全厚式路面或者柔性基層瀝青路面，而半剛性基層瀝青路面普遍應(yīng)用于交通量不大的公路。其原因在于半剛性基層除具有受力性能及穩(wěn)定性良好的優(yōu)點(diǎn)外，也存在易收縮開裂、反射裂縫普遍、滲水性差、重車軸載敏感性大，整體性會(huì)因疲勞呈現(xiàn)由整塊向大塊、小塊、碎塊逐漸變化衰減且損壞后無(wú)愈合能力的結(jié)構(gòu)弊端。一般高速公路瀝青路面設(shè)計(jì)使用年限是15年，到設(shè)計(jì)使用年限后期瀝青老化速率增快、早期病害程度日趨嚴(yán)重、基層結(jié)構(gòu)性損壞表征明顯，給瀝青路面的維修養(yǎng)護(hù)造成很大的困難。本文通過對(duì)廣西A高速公路運(yùn)營(yíng)后期典型病害特征、病害原因、路面結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)、養(yǎng)護(hù)維修措施等方面進(jìn)行研究，提出了基于解決根本性問題，延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)維修工程使用壽命的決策建議，對(duì)制定早期病害的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施也有一定的借鑒意義。

1 A高速公路概況

A高速公路設(shè)計(jì)使用年限15年，全長(zhǎng)55.527 km，雙向四車道，全線53.5%（29.707 km）的路段為錯(cuò)幅路基，彎多路窄，行車道標(biāo)準(zhǔn)寬度為3.5 m。路面工程分兩期建設(shè)，第一期完成中面層鋪筑，2005年12月建成通車，第二期于2008年完成上面層施工。路面結(jié)構(gòu)為：4 cm AK-13A抗滑上面層+AC-16I中粒式瀝青混凝土調(diào)平層（平均厚度為2 cm）+5 cmAC-16I中粒式瀝青混凝土中面層+6 cm AC-25I粗粒式瀝青混凝土下面層+40 cm水泥穩(wěn)定碎石+18 cm低劑量級(jí)配碎石。

2 典型病害特征及原因分析

半剛性基層瀝青路面典型病害特征一般分為非基層結(jié)構(gòu)性損壞和基層結(jié)構(gòu)性損壞兩大類型，在設(shè)計(jì)使用年限后期病害主要表現(xiàn)為基層結(jié)構(gòu)性損壞，而非基層結(jié)構(gòu)性損壞多為因環(huán)境、荷載因素的長(zhǎng)期影響，瀝青路面老化嚴(yán)重導(dǎo)致的裂縫、坑槽、松散病害。以下重點(diǎn)研究分析結(jié)構(gòu)性損壞病害，主要有間距不規(guī)則的橫向裂縫、水平縱向裂縫、局部凹陷龜裂、結(jié)構(gòu)型車轍，病害成因及表征如下。

2.1 間距不規(guī)則的橫向裂縫

這種裂縫一般為基層因疲勞板體的整體性損壞，由整塊發(fā)展為大塊或小塊而導(dǎo)致的反射裂縫。裂縫橫向貫穿位置與基層裂縫病害表現(xiàn)一致，深度方向貫穿上基層，車輛行駛經(jīng)過時(shí)車輪受力狀態(tài)發(fā)生急劇變化，有明顯的瞬間跳車沖擊感。

2.2 水平縱向裂縫

水平縱向裂縫病害數(shù)量相對(duì)較少，裂縫較寬，橫向高差不明顯，普遍發(fā)生在高填方路段、半填半挖路段。成因?yàn)槁范喂逃械恼w穩(wěn)定性相對(duì)較差，以及沿線水庫(kù)、河道水位變化的影響，導(dǎo)致路基在間斷受載狀態(tài)下水平位移。

2.3 局部凹陷龜裂

局部凹陷龜裂病害表征明顯，多發(fā)生在行車道輪跡處以及橫縱向裂縫交叉部位。成因?yàn)樾熊嚨垒嗃E處是行車荷載影響范圍的集中部位，橫縱裂縫交叉處是承載薄弱點(diǎn)，路表均易出現(xiàn)局部網(wǎng)裂，因局部網(wǎng)裂維修不及時(shí)或維修后反復(fù)損壞，雨水滲入到基層，基層水泥失效以及車輛輪胎的泵吸作用導(dǎo)致集料散失、基層松散，進(jìn)而由網(wǎng)裂病害發(fā)展為明顯的局部凹陷龜裂。除此之外，瀝青面層與基層間存在松軟夾層、基層間脫空也是局部凹陷龜裂病害的常見成因之一。

2.4 結(jié)構(gòu)型車轍

半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)型車轍一般很少，多因高速公路運(yùn)營(yíng)后期基層施工不良存在的隱患逐漸顯現(xiàn)，車輛荷載和環(huán)境因素的綜合作用下在輪跡處路面產(chǎn)生的永久豎向變形。另外，部分結(jié)構(gòu)型車轍的發(fā)展規(guī)律類似于路面局部凹陷龜裂。

3 現(xiàn)行養(yǎng)護(hù)維修方案分析

2018—2020年以延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)維修工程使用壽命為目標(biāo)，采取地質(zhì)雷達(dá)勘測(cè)、鉆芯取樣分析等手段診查A高速公路的病害，設(shè)計(jì)實(shí)施養(yǎng)護(hù)維修方案，并對(duì)使用效果進(jìn)行跟蹤觀測(cè)。養(yǎng)護(hù)維修方案介紹及研究分析具體如下。

3.1 養(yǎng)護(hù)維修方案

養(yǎng)護(hù)維修方案主要分為兩部分內(nèi)容：（1）基層病害處治;（2）重鋪瀝青路面結(jié)構(gòu)?；鶎犹幹胃鶕?jù)病害程度而定，輕微裂縫病害采用SBS改性瀝青修補(bǔ)，將基層有松散、嚴(yán)重裂縫、破碎板塊的用機(jī)械挖除，舊基層（20 cm厚）置換為C20貧混凝土。同時(shí)實(shí)施1 km試驗(yàn)路段，采用地聚合物淺層注漿處治層間松散病害，以探究基層病害處治的最佳方案。2018—2019年瀝青路面重鋪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：6 cm普通70 #A級(jí)瀝青AC-25C下面層+5 cm SBS改性瀝青AC-20C+4 cm SBS改性瀝青SMA-13。2020年對(duì)重鋪瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，下面層采用SBS改性瀝青混合料，上面層采用SMA-13木質(zhì)素纖維SBS改性瀝青混合料。各類瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)如表1～5所示：

3.2 養(yǎng)護(hù)維修方案分析

在2018—2019年處治路段使用情況跟蹤觀測(cè)的基礎(chǔ)上，2020年對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，但以上養(yǎng)護(hù)維修方案仍存在以下問題：

（1）舊瀝青路面老化嚴(yán)重，接縫處不易壓實(shí)，雨水易從接縫處滲入，在行車荷載作用下新舊瀝青路面結(jié)合處易出現(xiàn)松散及坑槽病害。

（2）C20貧混凝土置換舊基層，橫向范圍處治一個(gè)單向車道，新舊基層是獨(dú)立受力的塊體，易破壞。

（3）基層淺層注漿可以有效提升舊路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但基層與面層的剛度不匹配性會(huì)更加顯著，同時(shí)基層間存在注漿液夾層是受力薄弱點(diǎn)。

（4）路基水平位移病害路段處治層位僅至基層，病害未得到根本性處治。

（5）舊路面結(jié)構(gòu)無(wú)墊層，瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)僅注重瀝青路面性能的優(yōu)化，未改善原路面適應(yīng)變形能力差的問題。

4 養(yǎng)護(hù)維修方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

總結(jié)近三年養(yǎng)護(hù)維修工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)病害作進(jìn)一步的深度分析，研究路面結(jié)構(gòu)整體受力特點(diǎn)，從根本上解決工程實(shí)踐中的問題，以提高養(yǎng)護(hù)維修工程的使用壽命為原則，提出新的養(yǎng)護(hù)維修方案：

（1）沿縱向裂縫深度注漿并預(yù)埋鋼管，同時(shí)在路側(cè)施作樹根樁以抑制路基水平位移。

（2）瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為3 cm AC-10SBS細(xì)粒式改性瀝青混凝土+8 cm SBS改性瀝青AC-20C+4 cm SMA-13木質(zhì)素纖維SBS改性瀝青混合料，細(xì)粒式改性瀝青混凝土作為應(yīng)力吸收層以改善舊路面結(jié)構(gòu)適應(yīng)變形能力差的問題。

（3）基層病害處治范圍調(diào)整為橫向處治兩個(gè)行車道并與應(yīng)急車道搭接30 cm，縱向處治范圍大于病害范圍且長(zhǎng)度>6 m，以保證維修后的基層能夠真正形成板體。

5 結(jié)語(yǔ)

研究半剛性基層瀝青路面的養(yǎng)護(hù)維修方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與使用壽命的最大化具有重要意義。本文通過分析在役瀝青路面運(yùn)營(yíng)后期典型病害特征，跟蹤觀測(cè)歷年養(yǎng)護(hù)維修方案使用性能，提出了基于優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)的維修方案，為高速公路瀝青路面科學(xué)養(yǎng)護(hù)提供參考。本文提出的養(yǎng)護(hù)維修方案尚需工程實(shí)踐檢驗(yàn)，建議同行對(duì)設(shè)計(jì)有應(yīng)力吸收層的瀝青路面結(jié)構(gòu)適應(yīng)車載變形能力方面作進(jìn)一步的研究探索。

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