高速公路路面技术状况评价及大修方案设计

刘聪慧

（山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）

1 概况

大新高速公路是山西省高速公路网“三纵十二横十二环”中纵的重要组成部分。朔州支线作为大新高速连接朔州市区的重要通道，通车10多年来，对山西省北部的能源调配及经济发展起着巨大作用。但是随着交通量的日益剧增，车辆轴载的日益重型化，施工质量等方面的原因，沥青路面出现了大量的纵、横裂缝，并且有部分路段承载力已不满足要求。为了防止路面进一步开裂，甚至危及路基稳定，提升路面的服务和使用功能，有必要对该路段进行改造和维修。

根据项目业主提供的交通量观测资料，并对道路弯沉、路面破损状况进行了调查，对原路面破损情况进行了评价。依据评价指标及路段交通量大的情况采用了薄层罩面及就地热再生等新技术方案，大大缩短了维修工期，提高了经济效益。

2 道路现状及路面破损状况评价

2.1 道路现状

朔州支线路基宽度为24.5 m，设计累计标准轴次 9.2×106次 /车道，设计弯沉值 24.3（0.01 mm）。原路面结构层为：4 cmAC-16Ⅰ型沥青混凝土+5 cmAC-20Ⅰ型沥青混凝土+6 cmAC-25Ⅰ型沥青混凝土+15 cm水泥稳定碎石+15 cm三灰稳定级配碎石+30 cm水泥稳定砂砾。

路面损坏主要以承载力不满足要求、横向裂缝、纵向裂缝、块状裂缝、龟裂为主，伴有少量的坑槽、松散等损坏，典型的损害形式如图1、图2。

图1 横向裂缝

图2 块状裂缝

2.2 损害评价

对于高等级公路路况的综合评价，国内主要是以规范中的综合性指标如PCI、PQI等为主[1]。本路段采用CICS多功能路况快速检测系统和JG-2007激光自动弯沉仪对路面状况进行检测，并采用表1、表2中各项指标对路面状况评价分析[2-3]。具体分析情况如图 3、图 4、图 5、图 6。

图3 上行各车道PCI曲线

分析可得，PCI主要分布于40%～95%之间，变异性较大，行车道评价等级为“优”、“良”、“中”的比例占34.1%，“次”、“差”的比例占 65.9%；超车道评价等级为“优”、“良”、“中”的比例占 69.1%，“次”、“差”的比例占30.9%。行车道路面损害相比超车道要严重的多，这是由于行车道重型货车较多、载重大，对路面损害严重。

表1 检测指标及评价方法

表2 检测指标评定等级划分

图4 上行各车道RQI曲线

各车道RQI评价等级为“优”、“良”的比例占100%；行车道评价等级为“优”的比例占90.8%，“良”的比例占9.2%；超车道评价等级为“优”的比例占100%。

图5 上行各车道RDI曲线

RD主要分布在4～8 mm之间，超车道车辙深度变化较大，K0+000—K6+000区段RD集中分布在8～16 mm之间。行车道RDI评价等级为“优”的比例占18.4%，评价等级为“良”的比例占81.6%，无“中”、“次”、“差”路段，超车道 RDI评价等级为“优”的比例占9.7%，等级为“良”的比例占80.6%，等级为“中”的比例占9.6%，基本满足行驶安全性要求。

图6 上行各车道SSI评价曲线

由图6可以看出：行车道弯沉等级为“优”的路段占100%，满足承载力要求；超车道弯沉等级为“次”、“差”的路段占40.8%。

2.3 病害分析

2.3.1 横向裂缝

从钻芯情况来看，重度横向裂缝贯穿面层，呈上窄下宽状，且基层底部松散。这主要是由于反射裂缝贯通面层后，雨水从裂缝进入基层内部，在动水压力条件下，导致基层水损坏。因此该路段多数为横向反射裂缝。少量横向裂缝则是由荷载作用引起的疲劳裂缝，呈上宽下窄状，部分已经发展到下面层，基层未开裂。

2.3.2 纵向裂缝

纵向裂缝多数为荷载型疲劳裂缝，主要位于行车道轮迹带处。

2.3.3 龟裂、块状裂缝

龟裂、块状裂缝主要是由于在行车荷载反复作用下，路面强度不足，沥青面层产生疲劳开裂所致，也存在基层强度不足、面层与基层结合差等原因。这些均导致在交通荷载作用下，路面结构受力不均匀，从而形成龟裂、网裂。

2.3.4 承载力不足

部分段落路面承载力不满足要求，但是无唧浆等病害，承载力不足主要是由于面层在车辆荷载的重复作用以及受大气、水等状况的变化影响，导致面层结构整体刚度下降，使得路面弯沉增大，需对面层结构补强。

3 路面维修方案

路面维修方案既要考虑到施工对原公路通行能力的影响，又要考虑维修经济成本，即全寿命周期经济效益最大化原则。维修方案充分利用现有路面强度，通过全线路面现状调查，对路面强度系数SSI、路面破损状况指数PCI、车辙深度指数RDI、行驶质量指数RQI进行统计和分析，以及在充分考虑路面施工连续性等因素的前提下，对路面进行维修处治方案的段落划分。各技术指标考虑因素优先次序为：SSI→IRI→PCI→RDI等，具体划分方案见表3。

表3 不同路况划分及处治方案

3.1 A类路况方案

对于A类路况，路面使用状况良好，路面病害少。针对该类路况，拟采用加铺2.5 cm超薄磨耗层处治技术。磨耗层采用静压成型工艺，摊铺后30～40 min即可开放交通。同时由于超薄磨耗层采用的石料抗磨耗性强，级配空隙率大（可达10%以上），一方面可以恢复路面表面功能，另一方面利用超薄磨耗层材料抗滑、降噪、减小雨天水雾等性能，提高路面强度和抗滑性能，大大减少病害发生。并且超薄磨耗层铺在平整、少病害的面层上面可使用10年以上，有效延长路面使用寿命。

3.2 B类路况方案

对于B类路况，由于路面出现纵横裂缝，并且出现较大车辙，需对上面层进行处理。考虑到该类破损路段占全路段比例较大，大范围施工会影响道路的通行能力，拟采用就地热再生技术。就地热再生技术几乎不破坏原路的混合料骨料，使旧料得到最大限度的利用，具有显著的环保效益，同时大幅降低材料和运输成本。同时就地热再生施工工期短，可在道路一侧施工，另一侧车道开放，施工开始至开放交通时间较短，对交通干扰小[4]。

3.3 C类路况方案

对于C类路况，由于承载力不满足要求，因此采用先铣刨14 cm沥青混凝土面层，对其进行灌缝、局部修补处理后重铺10 cm沥青稳定碎石（ATB-30）沥青混合料+4 cm细粒式改性沥青混凝土（AC-13）。由于下面层更加突出粗集料的结构强度，ATB相比AC型普通沥青混凝土，其沥青用量低，材料较粗，施工成型后具有更好的抗车辙能力，有效地增强了路面的承载能力，同时减小沥青老化，并且10 cmATB-30一次成型，缩短了施工周期。

4 结论

随着我国高速公路网的逐步完善，现有高速公路使用年限逐年增加，今后高速公路大修的任务将会越来越多。对现有高速公路路面的检测、评价和改造方案的制定将会成为工作重点。本文采用全自动路面检测车较全面地针对旧高速公路路面的破损情况进行检测评价，并对一些常见病害提出了具体处理方案，同时采用了就地热再生和超薄磨耗层等新技术，对今后旧沥青路面改扩建设计及进行有针对性的病害处治起到了积极的作用。