瀝青路面就地?zé)嵩偕Чc經(jīng)濟(jì)效益分析

王玉潔

（山西交通控股集團(tuán)有限公司 運(yùn)城北高速公路分公司，山西 運(yùn)城 044000）

高速公路在經(jīng)過一段時間的運(yùn)營使用后，路面結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生大量病害，直接降低路面使用性能。就地?zé)嵩偕夹g(shù)不僅可以節(jié)約原材料，降低工程造價，還可以減少舊瀝青混合料對環(huán)境造成的污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益[1]。結(jié)合侯禹高速公路瀝青路面上面層就地?zé)嵩偕┕嵺`，通過調(diào)查確定路面結(jié)構(gòu)的損壞情況，對路面結(jié)構(gòu)瀝青混合料進(jìn)行取樣分析舊瀝青路面混合料組成，為下一步確定新拌瀝青混合料和再生添加劑的摻入量做好準(zhǔn)備[2-3]。選取測段對就地?zé)嵩偕蟮臑r青路面平整度、構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)等指標(biāo)開展試驗檢測，分析再生效果。計算就地?zé)嵩偕┕み^程中所產(chǎn)生的人工、材料和機(jī)械等費(fèi)用，分析其經(jīng)濟(jì)效益。

1 就地?zé)嵩偕┕し桨?/h2>

1.1 工程項目概況

侯禹高速公路于2006年底建成通車，經(jīng)過多年的運(yùn)營使用，在車輛荷載和自然因素的綜合作用下，路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大量病害。通過對侯禹高速公路基本狀況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)瀝青路面存在裂縫、車轍、沉陷等病害，其中以車轍最為嚴(yán)重。路面裂縫形式主要為縱向裂縫和橫向裂縫，局部分布有塊狀裂縫。車轍病害較嚴(yán)重，結(jié)合調(diào)查結(jié)果，車轍最大深度達(dá)到15.5 mm，已嚴(yán)重影響路面行車安全。為了徹底修復(fù)車轍、裂縫等路面病害，快速恢復(fù)高速公路路面使用性能，擬采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。

1.2 瀝青路面就地?zé)嵩偕桨?/h3>

結(jié)合侯禹高速公路路面病害調(diào)查結(jié)果，確定對瀝青路面上面層采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)對瀝青路面車轍、裂縫等病害進(jìn)行修補(bǔ)。就地?zé)嵩偕鷮釉O(shè)計采用SBS改性AC-131細(xì)粒式瀝青混合料，厚度為4 cm。就地?zé)嵩偕捎脧?fù)拌就地?zé)嵩偕に?，選用就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組對舊路面進(jìn)行加熱、翻松，并按照比例加入再生添加劑和新拌瀝青混合料，拌和均勻后攤鋪碾壓形成一個穩(wěn)定的再生層。舊路面加熱深度為5 cm，耙松4 cm，以保證上下面層結(jié)合牢固。新舊路面材料拌和均勻后，攤鋪施工應(yīng)保證瀝青路面的橫坡度。

2 再生瀝青混合料配合比設(shè)計

2.1 再生混合料級配設(shè)計

再生混合料主要采用舊路面材料，并按照比例在就地再生施工過程中加入再生添加劑和新拌瀝青混合料。通過對原路面瀝青材料進(jìn)行鉆芯取樣，為確定再生劑和新集料添加量提供參考依據(jù)[4]。鉆芯取樣后，在芯樣中將上面層分離出來，通過抽提篩分后確定級配和油石比。分析確定原路面上面層瀝青含量為5.2%，新集料采用石灰?guī)r碎石，粒徑為0～3 mm，5～10 mm和10～19 mm。

通過對原路面芯樣進(jìn)行分析，得出路面結(jié)構(gòu)上面層混合料級配偏細(xì)，細(xì)集料含量較多，粗集料含量較少。為了提高上面層的使用性能，對原路面混合料級配進(jìn)行調(diào)整，加入適量的新拌瀝青混合料。所選用的新料粗集料含量較高，骨架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以彌補(bǔ)原路面混合料級配偏細(xì)造成的穩(wěn)定性不足問題。同時，路面調(diào)查結(jié)果表明路面結(jié)構(gòu)存在較為嚴(yán)重的車轍，說明原路面上面層結(jié)構(gòu)高溫穩(wěn)定性不足。結(jié)合路面病害和就地?zé)嵩偕┕ひ?，確定新料的添加量為再生混合料質(zhì)量的12%。新拌瀝青混合料選用重交普通瀝青，油石比為4.7%。新拌瀝青混合料和再生混合料的最終合成級配如表1所示。

表1 新拌瀝青混合料及再生混合料的級配組成表

2.2 原路面舊瀝青性能檢測

為了確定原路面上面層舊瀝青的各項性能指標(biāo)，對芯樣中瀝青進(jìn)行抽提，開展試驗進(jìn)行性能檢測。舊瀝青的檢測項目主要包括針入度、軟化點(diǎn)、延度和車轍因子G*/sinδ，各項指標(biāo)檢測結(jié)果如表2所示。

表2 舊瀝青各項性能指標(biāo)檢測結(jié)果

分析表2舊瀝青各項性能指標(biāo)的檢測結(jié)果，在高速公路運(yùn)營施工過程中，瀝青的各項性能產(chǎn)生了較大的衰減，其中延度衰減幅度最大，針入度、軟化點(diǎn)衰減幅度相對較小，已不能滿足瀝青路面正常運(yùn)行的要求。76℃車轍因子G*/sinδ檢測值也超過了3.0，說明舊瀝青各項性能已經(jīng)產(chǎn)生了較大的衰減，就地?zé)嵩偕^程中必須加入一定量的再生添加劑進(jìn)行再生。

2.3 確定再生添加劑摻量

本養(yǎng)護(hù)維修項目再生添加劑選用美國進(jìn)口再生劑，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到ASTM D4552標(biāo)準(zhǔn)要求。由于現(xiàn)場取樣的舊瀝青數(shù)量較少，為了保證再生添加劑摻量的準(zhǔn)確性，還需要對瀝青開展室內(nèi)模擬老化試驗和再生試驗。通過對比室內(nèi)模擬老化試驗結(jié)果與現(xiàn)場取樣舊瀝青的性能衰減情況，二者數(shù)值比較接近，可以采用模擬老化瀝青代替舊瀝青進(jìn)行試驗。分別選取再生劑摻量為2%和4%，開展SBS改性瀝青再生試驗，試驗結(jié)果如表3所示。

表3 SBS改性瀝青再生試驗結(jié)果

分析表3試驗數(shù)據(jù)，加入再生添加劑后，瀝青的各項性能指標(biāo)均得到了不同程度的提高。針入度和延度提高顯著，黏度、軟化點(diǎn)和車轍因子G*/sinδ都下降了。當(dāng)再生劑摻量從2%增長到4%，舊瀝青各項指標(biāo)的恢復(fù)幅度下降。再生劑中含有較大比例的瀝青質(zhì)，隨著再生劑摻量的增加，再生混合料中瀝青的含量也會增加，進(jìn)而會造成瀝青路面偏軟，降低瀝青路面使用性能。因此，確定再生添加劑摻量為2%。另外，只添加再生添加劑并不能完全恢復(fù)舊瀝青的使用性能，在就地?zé)嵩偕┕み^程中還要添加一定比例的新拌瀝青混合料，進(jìn)一步提高再生瀝青混合料的路用性能。

2.4 再生混合料的材料組成設(shè)計

結(jié)合上述對再生混合料級配設(shè)計、原路面舊瀝青性能檢測和再生添加劑摻量的分析，確定再生混合料材料組成。再生混合料中各組成部分的比例依次為：原路面瀝青混合料88%，新拌瀝青混合料12%，再生添加劑用量為2%，其中新拌瀝青混合料的油石比為4.7%。

3 就地?zé)嵩偕Ч治?/h2>

3.1 平整度檢測結(jié)果分析

瀝青路面再生前和再生后，分別選取有代表性的測段進(jìn)行平整度檢測。路面平整度檢測采用三米直尺法，檢測結(jié)果如表4所示。檢測結(jié)果表明，再生前路面平整度總體較好，個別測點(diǎn)平整度值較大是由存在較為嚴(yán)重的車轍造成的。再生后瀝青路面平整度進(jìn)一步提高，瀝青路面的使用性能得到一定改善。

表4 路面平整度檢測結(jié)果統(tǒng)計表 mm

3.2 摩擦系數(shù)檢測結(jié)果分析

再生前后路面摩擦系數(shù)采用擺式摩擦系數(shù)測定儀測定，檢測結(jié)果如表5所示。檢測結(jié)果表明，再生前各測段路面摩擦系數(shù)均值低于50，而再生后各測段均超過了50，說明路面抗滑性能得到了有效提高。

表5 路面摩擦系數(shù)檢測結(jié)果統(tǒng)計表

3.3 構(gòu)造深度檢測結(jié)果分析

再生前后路面構(gòu)造深度檢測采用手工鋪砂法測定，檢測結(jié)果如表6所示。檢測結(jié)果表明，再生前各測段路面構(gòu)造深度均值小于0.5 mm，再生后均大于0.5 mm，說明再生后有效提高了瀝青路面構(gòu)造深度，變異系數(shù)也有所下降。

表6 路面構(gòu)造深度檢測結(jié)果統(tǒng)計表 mm

3.4 滲水系數(shù)檢測結(jié)果分析

采用滲水儀測定法對再生前后瀝青路面滲水系數(shù)進(jìn)行測定，檢測結(jié)果如表7所示。檢測結(jié)果表明，就地?zé)嵩偕昂舐访鏉B水系數(shù)均小于300 mL/min，但再生后路面滲水性能得到了進(jìn)一步改善，變異系數(shù)也有所下降。

表7 路面滲水系數(shù)檢測結(jié)果統(tǒng)計表 mm

3.5 養(yǎng)護(hù)效果跟蹤檢測

侯禹高速公路路面就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)于2012年11月完工，為了檢測長期養(yǎng)護(hù)效果，分別在完工后1年、1年半和2年，對路面性能指標(biāo)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如表8所示。路面就地?zé)嵩偕蠼?jīng)歷了兩個夏季和冬季，這兩個季節(jié)對路面使用性能影響較大。

表8 養(yǎng)護(hù)完工后路面性能跟蹤調(diào)查結(jié)果

分析路面性能指標(biāo)跟蹤檢測結(jié)果，各指標(biāo)在兩年中雖然有所下降，但路面總體使用狀況良好，沒有產(chǎn)生明顯的破損，說明就地?zé)嵩偕Ч黠@，達(dá)到了預(yù)期的目的。

4 就地?zé)嵩偕?jīng)濟(jì)效益分析

4.1 施工費(fèi)用計算

4.1.1 人工費(fèi)用

本項目施工人員總數(shù)為30人，按照150元/d的單價，計算每日人工費(fèi)用為4 500元。

4.1.2 機(jī)械費(fèi)用

養(yǎng)護(hù)施工過程中所產(chǎn)生的機(jī)械費(fèi)用包括再生機(jī)燃油費(fèi)5600元/t×6.4 t=35840元；瀝青混凝土攤鋪機(jī)租賃費(fèi)5 000元；光輪壓路機(jī)與輪胎壓路機(jī)租賃費(fèi)2000元+1500元=3500元；自卸汽車使用費(fèi)1000元×2=2000元；灑水車費(fèi)用800元；再生機(jī)運(yùn)輸費(fèi)30 000元。

4.1.3 材料費(fèi)用

再生添加劑費(fèi)用13600元/t×1.66 t=22576元；新拌瀝青混合料680元/t×94 t=63920元；輔助材料費(fèi)用1 000元。

4.1.4 其他費(fèi)用

其他直接費(fèi)用5 639.28元，間接費(fèi)用5 524.15元，稅金5 264.39元。

以上4項為施工一天的費(fèi)用，合計為185 563.82元，按養(yǎng)護(hù)5 500 m2計算，折合每平方米單價為33.74元/m2。

4.2 節(jié)約成本分析

通過對本項目施工過程中所產(chǎn)生的費(fèi)用進(jìn)行計算，折合就地?zé)嵩偕科椒矫讍蝺r為33.74元/m2，每公里養(yǎng)護(hù)費(fèi)用大概為11.3萬元/km。按設(shè)計再生混合料材料組成設(shè)計，利用1 t原路面舊料可節(jié)約成本約350元/t。

另外，上述養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用計算中沒有考慮機(jī)械設(shè)備的折舊費(fèi)用，再綜合考慮得出每平方米養(yǎng)護(hù)造價費(fèi)用為51.16元/m2。與傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)相比，就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)技術(shù)可明顯減少養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益好。

5 結(jié)語

侯禹高速路面上面層采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)養(yǎng)護(hù)，對路面裂縫、車轍等病害進(jìn)行了維修，對再生效果和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

a）通過鉆芯取樣，分析原路面舊料材料組成，通過試驗確定新拌瀝青混合料和再生劑摻加量，合理確定再生混合料的材料組成設(shè)計。

b）對就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)維修后的路面平整度、摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)進(jìn)行檢測，結(jié)合完工后跟蹤調(diào)查結(jié)果，各項指標(biāo)均得到了有效改善，說明養(yǎng)護(hù)維修有效恢復(fù)了瀝青路面的使用性能。

c）對就地?zé)嵩偕┕み^程中所產(chǎn)生的各項費(fèi)用進(jìn)行計算，得出每平方米養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用為51.16元/m2，可有效節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本，經(jīng)濟(jì)效益良好。