南友高速公路龍州聯線路面大修方案設計比選分析

作者簡介：

唐忠國（1981—），碩士，高級工程師，主要從事高速公路建設與養(yǎng)護管理工作。

不同的路面大修方案在建設投資、工期、使用壽命、行車舒適性及運營養(yǎng)護成本和難度等方面存在一定的差別。文章為了選擇科學合理的路面大修方案，在對南友高速公路龍州聯線的車流量、路面病害、路面損壞狀況指數、現有路面結構狀況及路面結構層厚度等情況進行調查分析的基礎上，擬定了若干個路面大修方案，并對擬定的方案進行對比分析，選出最適合南友高速公路龍州聯線實際情況且科學合理的路面大修方案，可為華南高溫濕熱地區(qū)同類別公路路面大修方案的制定提供一定的借鑒和參考。

路面大修；方案；病害；對比分析；成本

中圖分類號：U418.6+7 A 06 015 3

0 引言

隨著時間的推移，路面大修在廣西公路養(yǎng)護行業(yè)中將會越來越頻繁。路面大修工程應做到既可節(jié)約建設投資，又可降低大修后的運營養(yǎng)護難度和成本。因此，如何選擇科學合理的路面大修方案已成為廣西公路養(yǎng)護行業(yè)必須重視和研究的問題。南友高速公路龍州聯線是一條二級公路，已建成通車12年，路面縱向冷接縫處和輪跡帶附近裂縫逐步增多，部分路段出現大面積龜裂、塊狀裂縫、基層翻漿、唧泥、松散和坑槽等病害。這些路面病害的快速發(fā)展，不僅導致日常養(yǎng)護成本的劇增，也大幅降低了道路的通行服務水平。經調查，龍州聯線標準軸載累計作用次數已經超過設計值，因此本文通過系統研究，提出科學合理的龍州聯線路面大修方案，可為華南高溫濕熱地區(qū)同類別公路路面大修方案的制定提供一定的借鑒和參考。

1 項目概況

龍州聯線是南寧至友誼關高速公路夏石收費站通往龍州縣城的連接線，全長29.127 km。該道路于2005年12月建成通車，設計行車速度為60 km/h，路基寬度為12.0 m，其中行車道寬2×4.5 m，硬路肩寬2×1.0 m，土路肩寬2×0.5 m；路面結構為4 cm厚AC-16Ⅰ瀝青混凝土上面層+5 cm厚AC-25Ⅰ瀝青混凝土下面層+1 cm厚乳化瀝青封層+13 cm厚水泥穩(wěn)定碎石上基層+15 cm厚水泥穩(wěn)定碎石下基層+18 cm厚級配碎石底基層。龍州聯線地處華南高溫濕熱地區(qū)，是龍州縣連接崇左、南寧等地區(qū)以及東盟國家的重要運輸大動脈，大貨車通行比例相對較高。因此，路面大修方案需要在充分調查分析車流量、現有路面結構狀況及路面病害等情況，經過多方案比選后提出。

2 交通量調查與分析

2.1 斷面交通量調查

經過連續(xù)7 d的現場車流量調查發(fā)現，龍州聯線的日交通量為3 708～4 890輛，其中小客車及小貨車自然數占比為73.19%～77.97%，大客車及中型貨車以上車輛自然數占比為22.03%～26.81%。具體數據如表1所示。

由表1可知，龍州聯線大客車及中型貨車單車道日交通量為778～883輛。根據《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D50-2006）有關交通等級的規(guī)定得知，龍州聯線當前屬于中等交通道路。

2.2 設計交通量分析

龍州聯線路面大修的設計年限應該按照二級公路瀝青路面的設計使用年限來確定，即為10年。參考廣西近十年的經濟發(fā)展和同等級公路交通量增長情況，預計龍州聯線公路在路面大修建成通車后，前五年交通量增長率約為8%，后五年約為5%。

3 路面狀況評價與分析

3.1 路面病害調查分析

為了準確了解龍州聯線路面技術狀況，進而為路面大修方案的制定提供科學依據，對龍州聯線路面病害進行全面調查統計，其路面主要病害種類及數量調查情況如表2所示。

由表2可知，龍州聯線路面的主要病害為塊狀裂縫和縱、橫向裂縫，另外還有相當數量的坑槽和沉陷，以及少量的松散等其他病害。

3.2 路面損壞狀況指數評價與分析

根據路面病害調查結果，以1 000 m為一個評價單元，統計分析各單元內病害類型及數量，并計算路面損壞狀況指數（PCI），進行評級。龍州聯線上行線和下行線的路面損壞狀況指數評價結果分別如圖1、圖2所示。

從圖1～2可知，龍州聯線的路面破損嚴重，上行線方向的路面狀況指數優(yōu)良率僅為6.5%，而下行線方向的優(yōu)良率僅為3.2%。上行線和下行線方向路面狀況評定為“次”和“差”的路段占比均＞70%，其中，下行線路面狀況評定為“差”的路段占45.2%。

3.3 路面結構強度評價與分析

為了掌握龍州聯線路面當前的承載能力，采用落錘式彎沉儀（FWD）測定路面動態(tài)彎沉。以2 km作為1個評價單元，路面彎沉檢測結果匯總情況如圖3所示，龍州聯線路面強度指數（SSI）等級評定結果如表3所示。

從圖3及表3可知，龍州聯線路面整體強度較差，上行線優(yōu)良率為53.3%，下行線優(yōu)良率為20%。上行線及下行線路面強度的指數等級評定為中等及以下的分別占46.7%和80%，說明有相當一部分路段的承載能力不足，應采取大修補強措施提高路面的承載能力。

3.4 路面結構層評價與分析

通過鉆取路面結構層芯樣可測定各層厚度，檢測數據如表4所示。

由表4可知，瀝青混凝土路面上面層平均厚度為38 mm，代表值為36 mm，下面層平均厚度為52 mm，代表值為49 mm，瀝青面層厚度代表值略小于設計厚度。水穩(wěn)基層上基層平均厚度為121 mm，代表值為97 mm，下基層平均厚度為112 mm，代表值為88 mm。水穩(wěn)基層厚度的變異性較大，結構層厚度的不均勻會嚴重影響路面的平整度及承載能力，厚度較小的地方，由于強度不足，很容易出現各種病害，從而降低整條道路的使用壽命［1］。

4 路面大修方案設計及比選

鑒于龍州聯線目前的交通等級屬于中等交通，標準軸載累計作用次數已經遠超設計值，其路面存在破損嚴重、結構強度不足、瀝青面層厚度代表值略小于設計厚度、水穩(wěn)基層厚度變異性較大以及表面瀝青老化等問題，可以判定龍州聯線路面的大修時機已到。從調查分析情況來看，龍州聯線路面大修方案設計應從結構、材料、荷載、環(huán)境及經濟等方面進行綜合考慮，既要實現路面結構力學強度與使用性能的匹配，又要兼顧技術指標與經濟指標［2］。設計方案在采用全壽命周期分析方法評價長期經濟效益的同時，應積極采用路面材料循環(huán)利用及節(jié)能環(huán)保的新技術［3］。根據龍州聯線的路面技術狀況和交通荷載狀況，參考國內同類改擴建項目的設計理念、施工經驗、使用效果和發(fā)展趨勢，現提出以下5個路面大修方案進行比選。

4.1 方案1：直接補強后加鋪瀝青面層

該方案擬在現有的瀝青路面上直接加鋪18 cm厚的水泥穩(wěn)定碎石補強基層，再加鋪6 cm厚AC-20C改性瀝青混凝土下面層+4 cm厚AC-13C改性瀝青混凝土表面層。該方案的優(yōu)點是結構強度有保證，工期相對短；缺點是新半剛性基層與舊瀝青路面模量比偏大，基層層底彎拉應力較大，層間結合不良，基層容易產生結構性裂縫，耐久性差，如不處治舊路病害易留下隱患，標高抬升較多，與其他道路、排水設施銜接難，施工難度大，工程造價高。

4.2 方案2：對RAP廠拌冷再生后加鋪7 cm厚瀝青面層

為了充分利用舊路資源，達到節(jié)能環(huán)保并降低工程造價的目的，該方案擬采用銑刨舊路面9 cm厚的瀝青面層和15 cm厚的水泥穩(wěn)定碎石上基層。先對原15 cm厚的水泥穩(wěn)定碎石銑刨材料進行水泥穩(wěn)定再生以形成半剛性底基層，再利用銑刨的RAP材料加入粒徑合適的骨料、適當的乳化瀝青形成廠拌冷再生混合料作為新路面的柔性基層［4］，即9 cm厚乳化瀝青廠拌冷再生基層，再在該柔性基層上加鋪7 cm厚的AC-16C改性瀝青混凝土表面層。該方案的優(yōu)點是：（1）銑刨掉舊路面的瀝青面層和半剛性上基層并轉換為柔性基層，解決了面層老化、半剛性基層疲勞松散、開裂等問題，同時適當減少了瀝青面層厚度；（2）結構安全可靠；（3）路面標高抬高6 cm，造價不高；（4）相對于廠拌熱再生，RAP料利用率高，經濟性好。缺點是區(qū)內對于廠拌冷再生的實踐較少，施工工藝控制要求較高。

4.3 方案3：舊路基路面局部灌漿后加鋪10 cm厚瀝青面層

該方案先對路基路面進行局部灌漿補強處理，然后再加鋪6 cm厚AC-20C改性瀝青混凝土下面層+4 cm厚AC-13C改性瀝青混凝土上面層。該方案的優(yōu)點是施工方便、工期短；缺點是需要對舊路基路面進行灌漿，施工均勻性差，較難控制施工質量，結構耐久性較差且費用較高。

4.4 方案4：直接補強后加鋪水泥路面

該方案直接在原有路面上加鋪一層20 cm厚水泥穩(wěn)定碎石補強，再加鋪1 cm厚瀝青石屑封層，然后加鋪26 cm厚的水泥混凝土面層。該方案的優(yōu)點是造價相對較低，路面結構承載能力強；缺點是把瀝青路面改造成水泥混凝土路面后，導致行車舒適性下降，標高抬高47 cm后與其他道路、排水設施難以銜接，舊路病害未經處治，彎沉變異性大，結構可靠度低，施工工期較長。

4.5 方案5：對基層進行就地冷再生后加鋪水泥路面

該方案銑刨原路面9 cm厚瀝青面層后，就地冷再生20 cm舊水穩(wěn)層作為新基層，再加鋪1 cm厚瀝青石屑封層，然后加鋪26 cm水泥混凝土面層。該方案的優(yōu)點是造價相對較低，路面結構承載能力強；缺點是把瀝青路面改造成水泥混凝土路面后，行車舒適性下降，舊路病害未經處治彎沉變異性大，結構可靠度保證率低，施工工期較長。

將提出的5個方案進行經濟指標、結構強度、綠色節(jié)能、耐久性、舒適性、可操作性、工期及后期養(yǎng)護難易程度等方面的對比分析，結果如表5所示。

由表5可知，在造價水平相差不大的情況下，方案2具有路面結構強度好、工期短、RAP料利用率高、后期運營養(yǎng)護難度和成本較低的優(yōu)點，因此推薦方案2作為龍州聯線路面大修方案。

5 結語

通過對比分析可知，不同的路面大修方案在建設投資、工期、耐久性、廢料利用率、行車舒適性及運營養(yǎng)護成本和難度等方面存在差異。15 cm厚的水泥穩(wěn)定碎石再生形成半剛性底基層+9 cm厚的RAP材料乳化瀝青廠拌冷再生基層+7 cm厚的AC-16C改性瀝青混凝土面層是適合龍州聯線實際情況且科學合理的路面大修方案。

參考文獻

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［3］韓煒賢.高速公路瀝青路面大修技術研究［J］.交通世界（上旬刊），2021（5）：45-46.

［4］袁大偉.淺析既有高速公路平面線形擬合設計［J］.筑路機械與施工機械化，2020，37（10）：1-3.

［5］賈亞楠.冷再生技術在高速公路路面大修中的應用［J］.交通世界（下旬刊），2019（10）：20-21.

［6］康 創(chuàng).高速公路瀝青路面大修檢測項目概述［J］.科技視界，2018（33）：143-144.

收稿日期：2022-10-20