非洲安哥拉羅安達(dá)繞城高速公路瀝青路面大修方案選擇研究

柯晗

（中鐵二十局第一工程有限公司，江蘇蘇州 215000）

1 安哥拉公路現(xiàn)狀

據(jù)安哥拉政府?dāng)?shù)據(jù)，自2005 年以來，政府共投入250 億美元，完成12435km 國家道路修復(fù)，目前仍有8570km 道路正在修復(fù)，4985km 道路有待修復(fù)，截至2021 年底，安哥拉全國公路總長7.7 萬公里，干線總長2.5 萬公里，其中瀝青路面1.9 萬公里，其余5.6 萬公里是砂石土路面。羅安達(dá)繞城高速公路瀝青路面破損、磨耗情況極具代表性，通過對該公路的大修方案研究，為安哥拉公路發(fā)展提供相關(guān)參考。

2 羅安達(dá)繞城高速公路概況

羅安達(dá)繞城高速公路全長55km，雙向3 車道，路面寬度11～22m 不等。其中，南段34km 路面主要病害為局部裂縫、坑槽，無明顯車轍，彎沉值、平整度、取芯完整度情況較好；北段21km 路面病害情況復(fù)雜，大面積裂紋、補(bǔ)丁、坑槽，車轍明顯，彎沉值、平整度、取芯完整度情況較差。

3 主要研究內(nèi)容及研究方法

3.1 主要研究內(nèi)容

3.1.1 大修前路況調(diào)查與評估指標(biāo)

羅安達(dá)繞城高速公路瀝青路面病害調(diào)查與分析，參考了國內(nèi)外公路瀝青路面病害研究現(xiàn)狀，總結(jié)了羅安達(dá)繞城高速公路瀝青路面常見的病害類型，并分析了其成因。選擇安哥拉公路瀝青路面大修方案時(shí)，需要通過檢測方法，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，如瀝青路面的破損情況、平整度、車轍深度和路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等指標(biāo)。

3.1.2 大修方案設(shè)計(jì)

通過TRRL 表面彎沉法，結(jié)合瀝青路面的損壞狀況、平整度、車轍等現(xiàn)場情況設(shè)計(jì)相對應(yīng)路段的大修方案。

3.2 研究方法

第一，對現(xiàn)有道路鋪面的結(jié)構(gòu)特征評估、公路平整度確定、道路攤鋪厚度鉆探進(jìn)行試驗(yàn)、觀察、調(diào)查。

第二，通過試驗(yàn)段優(yōu)化，確定瀝青路面的大修方案。

4 安哥拉瀝青路面病害類型

進(jìn)行瀝青路面修復(fù)之前，必須獲取瀝青路面病害的詳細(xì)資料，并找出病害的根本原因，以此為基礎(chǔ)制訂大修方案，從而徹底解決瀝青路面病害問題。因此，需要對公路受損情況進(jìn)行詳細(xì)排查。

排查瀝青路面破損情況時(shí)，需要解決兩個(gè)問題：

一是對瀝青路面病害進(jìn)行全面排查，包括對路面表層到下層結(jié)構(gòu)的全面檢查。

二是以點(diǎn)帶面，找到病害形成的根源，采取有針對性的措施，同時(shí)排查可能影響瀝青路面病害的環(huán)境和交通因素[2]。

1995年，張培林在全國首創(chuàng)了分配“模糊彈性”理論。其核心內(nèi)容為：從分配平等到機(jī)會平等；規(guī)則透明，數(shù)量同級間模糊；二八原則，向骨干傾斜；實(shí)行3～5倍級差。該機(jī)制既克服“大鍋飯”計(jì)劃經(jīng)濟(jì)問題，又有效驅(qū)動醫(yī)院骨干的積極性、保持非骨干的穩(wěn)定性。該項(xiàng)改革獲得2009年度全國五一勞動獎狀。

病害主要可以歸納為以下幾類：

4.1 裂縫

公路上典型的裂縫包括橫向裂縫、縱向裂縫和龜裂（網(wǎng)狀裂縫）（見圖1），這些是安哥拉地區(qū)最常見的瀝青路面病害。瀝青路面裂縫的形成原因有很多，包括瀝青質(zhì)量、氣候條件、混合料配合比、基層材料選擇、施工質(zhì)量、車輛類型和車流量等。

圖1 瀝青路面裂縫類病害

4.1.1 橫向裂縫

瀝青路面最常見的病害類型之一是橫向裂縫，其形成與地基變形、溫度變化、半剛性基材本身的特性、疲勞負(fù)荷以及超過標(biāo)準(zhǔn)的行駛荷載等多種因素相關(guān)。

4.1.2 縱向裂縫

造成縱向裂縫的主要原因是路面、路基的建筑質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，路基填料存在質(zhì)量問題，影響路基的穩(wěn)定性，進(jìn)而導(dǎo)致縱向裂縫。

4.1.3 龜裂

瀝青路面表面容易出現(xiàn)裂縫，局部裂縫會逐漸擴(kuò)大，最終產(chǎn)生一系列相互貫通的裂縫即為龜裂。

4.2 坑槽

坑槽是瀝青混凝土路面上最常見的一種病害，通常由路面質(zhì)量不佳或者長期的交通負(fù)荷所致。

第一，材料不合理是坑槽形成的主要原因之一。如果瀝青混凝土中的瀝青含量不足、骨料粗細(xì)不均勻或者粉狀材料含量過高，會使瀝青混凝土在車輛負(fù)荷下易于老化、斷裂，從而形成坑槽。第二，長期的重載車輛作用也是坑槽形成的主要因素。

4.3 車轍

長期的重載車輛荷載會給瀝青路面帶來巨大的壓力和振動，導(dǎo)致瀝青材料變形。一方面是在上坡路段車輛行駛速度過慢導(dǎo)致，高強(qiáng)度的交通流量也會導(dǎo)致路面瀝青層不斷受到車輛的擠壓和摩擦，從而加劇車轍形成。另一方面是材料磨損、壓實(shí)作用和瀝青混合料的黏滯流動作用，以及土基不均勻或基底承載能力不足，導(dǎo)致瀝青路面不平整，形成車轍[3]。

5 瀝青路面大修方案設(shè)計(jì)

5.1 設(shè)計(jì)方法

TRRL 表面彎沉法是一種由英國運(yùn)輸和道路研究所于1978 年提出的路面評估與修復(fù)設(shè)計(jì)方法。該方法旨在通過測量路面的彎沉值來確定加鋪層的厚度，從而延長路面的使用壽命。TRRL 表面彎沉法的應(yīng)用包括以下方面：第一，測量和修正路面的曲面彎曲沉積值；第二，進(jìn)行運(yùn)量預(yù)測；第三，預(yù)測路面的剩余年限，直到出現(xiàn)極端情況；第四，根據(jù)設(shè)計(jì)運(yùn)量條件，確定適當(dāng)?shù)匿佈b厚度；第五，根據(jù)路面結(jié)構(gòu)條件的變化，比較鋪裝設(shè)計(jì)方案。

該方法的核心思想是基于路面彎沉值測量進(jìn)行路面設(shè)計(jì)。通過對路面彎沉值的評估和修正，可以更準(zhǔn)確地預(yù)測瀝青路面的壽命，并在設(shè)計(jì)中考慮運(yùn)量預(yù)測和結(jié)構(gòu)變化的影響，以保證瀝青路面滿足設(shè)計(jì)要求。

5.2 設(shè)計(jì)結(jié)論

參考SATCC（南部非洲）及國內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料，總結(jié)瀝青路面大修方案的種類[4]。適用于羅安達(dá)繞城高速公路瀝青路面的大修方案有加鋪方案、翻修方案（見表1）。

表1 瀝青路面大修方案種類和設(shè)計(jì)類型

6 瀝青路面大修方案優(yōu)選

6.1 優(yōu)選方法

瀝青路面大修工程旨在恢復(fù)瀝青路面的使用性能，并延長道路的使用壽命。選擇合適的大修方案是該工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目的在于實(shí)現(xiàn)對路面病害的根本治理，達(dá)到更好的修復(fù)效果。不同的病害類型需要采取不同的養(yǎng)護(hù)措施，因此需要對瀝青路面的具體情況進(jìn)行調(diào)查分析，并通過對比試驗(yàn)段大修方案來確定不同大修方案的適用范圍。

首先，對羅安達(dá)繞城高速公路原有瀝青路面病害類型、損壞程度、彎沉值檢測數(shù)據(jù)、平整度檢測數(shù)據(jù)以及取芯情況進(jìn)行分析[5]。

其次，通過對上述數(shù)據(jù)的分析比對，擬定不同試驗(yàn)段的方案。

最后，通過施工前后的各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)，確定不同大修方案的適用范圍。

6.2 試驗(yàn)段總結(jié)

通過對大修方案試驗(yàn)段的總結(jié)分析，驗(yàn)證不同路段大修方案的可行性，確定不同病害路段的大修方案。加鋪8cm 磨耗層和加鋪6.5cm 磨耗層都可以滿足羅安達(dá)繞城高速公路瀝青路面修復(fù)的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，相較于8cm 磨耗層，6.5cm 磨耗層更經(jīng)濟(jì)、施工更便捷，可直接節(jié)約10278t 瀝青混凝土（約100 萬美元）。

6.3 評價(jià)指標(biāo)確定

對修復(fù)前后的羅安達(dá)繞城高速公路瀝青路面進(jìn)行FWD 彎沉檢測、取芯完整度及平整度檢測，根據(jù)國內(nèi)外研究資料，總結(jié)國內(nèi)外瀝青路面大修方案的種類和適用范圍，確定符合安哥拉及南部非洲大修瀝青路面的方案及評價(jià)指標(biāo)。原瀝青路面情況如表2 所示。

6.4 檢測結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)段各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)，以及羅安達(dá)繞城高速公路全段施工后的試驗(yàn)檢測結(jié)果，各項(xiàng)檢測指標(biāo)均達(dá)到SATCC（南部非洲）標(biāo)準(zhǔn)要求。

7 結(jié)論

根據(jù)安哥拉瀝青路面的實(shí)際使用情況，研究人員對路面病害進(jìn)行歸納和總結(jié)，并考察、研究和收集相關(guān)瀝青路面修復(fù)技術(shù)。同時(shí)，借鑒瀝青使用性能的評定方法和大修技術(shù)，為安哥拉公路發(fā)展提供技術(shù)支撐。此外，開展了安哥拉公路瀝青修復(fù)技術(shù)攻關(guān)，并引入中國的公路瀝青修復(fù)技術(shù)。

其一，通過調(diào)查，分析安哥拉現(xiàn)有公路的情況，研究人員明確了安哥拉瀝青路面大修工程設(shè)計(jì)方法，并深入分析瀝青路面使用性能的檢測方法。通過對安哥拉現(xiàn)有公路瀝青路面病害類型的調(diào)查分析，確定了主要的病害種類，如裂縫、坑槽和車轍等，并參考中國相關(guān)瀝青路面的規(guī)范和SATCC（南部非洲）標(biāo)準(zhǔn)，制訂適用于安哥拉及非洲欠發(fā)達(dá)地區(qū)公路瀝青路面的大修方案。

其二，通過調(diào)查，分析安哥拉現(xiàn)有公路瀝青路面病害的類型，主要有裂縫、坑槽和車轍三種病害，局部路段存在波浪、擁包、松散和泛油等病害。參考中國相關(guān)瀝青路面規(guī)范及SATCC（南部非洲）標(biāo)準(zhǔn)，制訂了一套適用于安哥拉及非洲欠發(fā)達(dá)地區(qū)公路瀝青路面的大修方案，可為后續(xù)的相關(guān)施工提供技術(shù)借鑒。

其三，通過試驗(yàn)段及道路施工前后試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比，總結(jié)符合羅安達(dá)繞城高速公路大修工程的評價(jià)指標(biāo)，積累了后期安哥拉和非洲南部瀝青路面大修經(jīng)驗(yàn)。