高速公路养护工程中不同罩面方案的使用效果分析

2015-10-14孙霞

河南科技 2015年23期

关键词：罩面聚酯纤维车辙

孙霞

（江苏省交通技师学院，江苏镇江　212006）

高速公路养护工程中不同罩面方案的使用效果分析

孙霞

（江苏省交通技师学院，江苏镇江212006）

沥青路面的罩面可解决路面的裂缝、车辙、沉陷、拥包等病害，彻底改善路面的使用状况。本文以京沪高速（沂淮江段）的路面大修工程为依托，对三种路面罩面的性能和使用效果进行评定，指出掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土罩面在车辙状况、行驶质量、裂缝状况、修补状况及养护状况等方面具有较大的优势，值得在后续的高速公路路面养护中推广。

路面养护；罩面；养护效果；分析

1　工程概况

京沪高速（沂淮江段）是京沪高速中位于江苏省境内的一段，是我省重要的沿海大动脉，也是江苏省“五纵九横五联”高速公路网的中轴线。通车以来，在交通荷载和环境等因素作用下，路面结构和功能相继出现破坏，相继出现坑槽、横向裂缝、车辙、修补密集问题，有些路段甚至出现严重损坏。2009年前江苏京沪高速公路有限公司每年都对路面性能相对较差的路段采用微表处、热再生、罩面、铣刨重铺等措施进行养护处治，使路面整体服务质量保持在一个相对较好的水平。但由于交通流量快速增长、重载、超载、高温雨季等因素作用，路面每年仍会出现不同程度的裂缝、车辙、沉陷、拥包等病害，路面病害在一定周期内不断发生。

为了彻底改善路面状况，京沪高速公路在2010年至2011年期间进行了全线沥青路面集中专项治理工程，采用改性沥青混凝土、掺聚酯纤维的改性沥青混凝土和橡胶沥青混凝土的全幅罩面养护方案，提升道路服务性能。自2011年改造结束至今，罩面路段已通车运营了3～4年，现阶段罩面后路面各项性能状况整体较优，但罩面后路面继续承受繁重的交通荷载作用，少数路段出现了车辙、坑塘等破损。因此，需要对沥青路面不同罩面的使用情况进行对比，评价不同罩面的使用效果，为后续的养护施工提供指导。

2　养护施工的罩面方案及特点

京沪高速公路自2008年便开始采用单层罩面方案对路况较差路段进行养护处治，大修罩面工程主要在2010年和2011年两年内进行，2008年和2009年仅有很少部分路段进行了罩面（试验段）。罩面方案共采用了四种材料，其中约47％的路段使用改性沥青混凝土AC-13S（PG76-22），约有32％的路段使用改性沥青混凝土AC-13S（PG76-22，掺加2.5‰聚酯纤维），约有12％的路段采用了橡胶沥青混凝土AR-AC13，其余采用了AC-13型改性沥青混合料。为了能准确评估不同罩面方案的养护效果，需要区分养护时间和养护材料进行分析。由PMS京沪高速公路系统中采集的关于大修方案设计资料可知，罩面前针对路面状况较差路段采用了铣刨重铺或就地热再生方案进行了病害预处理。

京沪高速路面罩面工程中所使用的三种材料具有各自性能特点以及优势。相比普通沥青混合料和AC-13型改性沥青混合料，符合PG76-22要求的改性沥青混凝土AC-13S的高温性能得到提升。掺加聚酯纤维的改性沥青由于聚酯纤维本身具有发挥高粘度的特点，可以使纤维与沥青，集料紧密结合，从而提升材料防治水损害的能力。在沥青材料中掺加橡胶粉能够有效改善沥青的高低温性能，提高混合料抗反射裂缝的能力，从而减少沥青路面的龟裂，车辙，减缓沥青路面的老化，在一定程度上能够提升沥青路面的行驶安全性同时延长路面的使用寿命。

3　不同罩面方案的养护效果评估

针对三种不同材料养护的罩面，分别选取单位长度为1000米左右的代表性路段，以破损面积（m2）和车辙深度（m）等作为评价指标进行比较分析。为减少样本基础之间的差异性，选取路段自2010年10月摊铺至今均未进行过其他中修养护处理。

3.1三种罩面样本路段车辙分析

从PMS系统中分别统计三种材料的沥青路面在养护后开始的3个月、7个月、1年、2年、3年时的车辙数据。对于部分缺省数据，采用线性插值方法估测大致的车辙性能数据。京沪方向三种罩面方案车辙深度变化，如图1所示。

图1　京沪方向三种罩面方案车辙深度变化图

在京沪方向路面罩面养护的初始阶段，三种类型罩面的车辙深度均处快速增长阶段，其中掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土的增长速度相对较快。使用三年之后，掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土的车辙深度较高，达6.87mm。但是在采集到的样本数据中，有一组数据的车辙深度较高，所以在样本量较小的情况下对最终的均值产生了较大的影响。沪京方向则是掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土的车辙发展速度相对较慢，而普通改性沥青混凝土材料的路面车辙深度在同时期内始终处于最高水平。

3.2三种罩面样本路段路面破损情况分析

根据从京沪高速PMS系统中提取的有关道路破损类病害数据，整理三种罩面样本路段面积类破损和线型类破损数据。面积类破损为所选取的每种罩面1000米的路段内的破损总量，线型类破损为裂缝总长度。

三种类型罩面的面积类年破损总量都较为规律地随使用时间的增长而增长，其中性能表现最差的属橡胶沥青混凝土罩面。三种类型罩面的每年年内线型类破损总量大体呈上升趋势，根据路面损坏产生的时间可知，三种罩面材料路面破损均在养护一年后才逐渐产生，且路面损坏量很少，2010年罩面方案对京沪高速公路路面车辙和破损状况均起到了良好的修复作用，养护效果明显。此外，根据样本路段的破损情况可以大致判定，在橡胶沥青混凝土罩面、普通改性沥青罩面以及掺加纤维的改性沥青罩面这三种类型的罩面中，掺加聚酯纤维改性沥青罩面的养护效果最优。

4　不同罩面养护效果的对比

为综合评定不同罩面养护方式的工程应用效果，有必要对不同材料类型罩面所有路段的路面性能指标进行对比分析，3种罩面养护路段的性能见表1。

表1　京沪高速不同材料类型罩面路段性能现状对比

由表1的统计数据可知：改性沥青混凝土的车辙均值最大，橡胶沥青混凝土的车辙均值最小，而车辙深度超过15mm的改性沥青混凝土最大，改性沥青混凝土（掺加聚酯纤维）最小，改性沥青混凝土（掺加聚酯纤维）罩面路段路面整体车辙病害最轻，不掺假聚酯纤维的改性沥青混凝土罩面路段抗车辙性能略差。此外，橡胶沥青混凝土罩面路段平均每公里裂缝数量是掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土罩面路段的2.1倍，未掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土罩面路段平均每公里裂缝数量是掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土罩面路段的1.1倍，表明橡胶沥青混凝土控制裂缝数量的性能最差，而掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土控制裂缝数量的性能最优。三种材料罩面路段路面行驶质量和抗滑性能相当，橡胶沥青混凝土罩面路段路面行驶质量和抗滑性能略差于其他两种材料罩面路段。

从历史修补状况来看，橡胶沥青混凝土罩面路段历史修补状况最为严重，而掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土罩面路段历史修补最少。橡胶沥青混凝土罩面路段铣刨重铺的比例是掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土路段的2.56倍，未掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土罩面路段铣刨重铺的比例是掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土路段的3.08倍。因此，掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土罩面养护后铣刨重铺比例最小，未掺加聚酯纤维的改性沥青混凝土罩面养护后铣刨重铺比例最大，掺加聚酯纤维可以提高路面各项性能，增强路面使用的耐久性。

为方便衡量三种罩面材料的路面性能，选择三种材料间差异较为明显的路面性能指标，如车辙状况、行驶质量、裂缝状况、修补状况及养护状况，并分别赋予相同的权重，五种衡量指标中从最优到最差分别赋予3～1分，三种罩面材料的路面性能指标得分排序见表2。