干线公路长寿命路面结构在S206滁全一级公路改造工程中的实践应用

高辉

干线公路长寿命路面结构在S206滁全一级公路改造工程中的实践应用

高辉

（滁州市公路管理局，安徽 滁州 239000）

以S206滁全一级公路改造工程为例，从结构设计和施工过程质量控制两个方面介绍了长寿命路面在干线公路工程改造中的应用情况，该工程以填充式大粒径水泥稳定碎石水稳为关键抗裂层，贯穿长寿命路面为实施目标，取得较好的社会、经济效益。

使用寿命；填充式大粒径水稳；耐久性；车辙

S206滁州至腰铺段一级公路于1994年建成，原设计为水泥混凝土路面，使用10余年后损坏严重。2006年进行第一次改造，在4.1 km长度上试点填充式大粒径水泥稳定碎石基层材料，尝试将干线公路长寿命结构应用到旧路改造工程。通车12年后路况良好，经检测无任何结构性损坏。2018年，为了解决表层沥青老化和车辙问题，进行大修。

1 长寿命路面结构的首次应用（2006年）

老路路面宽23 m（含中央分隔带1.5 m，两侧硬路肩各2 m），原路面结构为土基上加铺18 cm石灰土+16 cm厚水稳碎石基层+24 cm水泥面板。老路出现较多下沉、断板、唧浆等病害，路面损坏严重。

1.1 长寿命路面结构设计

1.1.1 结构组合图

滁全路长寿命沥青路面结构如图1所示。

图1 滁全路长寿命沥青路面结构图

1.1.2 底基层疲劳寿命验算（要求不低于50年）

原路面破碎后冲压控制弯沉代表值为86（0.01 mm），反算旧路顶面的当量回弹模量，为：

底基层的极限劈裂强度查《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）表E.2，得s=0.5 MPa。

由BISAR软件计算得到底基层底最大拉应力t；根据规范式8.0.6-1计算抗拉强度结构系数，为：

为了确定不同旧路顶面当量对底基层预计使用年限的影响，进行参数敏感性分析，底基层最大拉应力随原路面模量变化如图2所示，底基层使用寿命随原路面模量变化如图3所示。根据以上计算，弯沉代表值86（0.01 mm），反算旧路顶面当量回弹模量191 MPa，结合公路等级及交通量大小，计算出底基层预期使用年限约为61年，高于50年的疲劳寿命验算要求。

图2 底基层最大拉应力随原路面模量变化图

1.2 施工方案与质量控制

通过综合分析评价，得出老路损坏的主要原因有老路结

构层总厚度不足（18 cm石灰土+16 cm水稳+24 cm水泥面板）；老路结构层质量较差（经检测，水泥混凝土面板强度不足，水稳和灰土厚度不均匀、不成型）；面板破碎严重，中分带无排水设计，造成部分土基含水量大，承载力不足；位于建材基地，重载车辆多。

图3 底基层使用寿命随原路面模量变化图

针对以上原因，按照部位不同形成如下施工方案。

1.2.1 中分带、硬路肩加宽部位病害处理

由于回填宽度不够，无法采用机械压实，采用振捣水稳回填方案，预留18 cm的普通水稳层厚度。

1.2.2 老路主路部位病害处理

对原水泥混凝土面板采用冲击碾压的方式进行均质化处理，控制冲碾后板块碎裂大小约为50 cm×50 cm，消除板块脱空现象。

作为该设计方案的关键抗裂结构层，路面基层施工质量控制至关重要，具体要求如下：①5%普通水稳底基层施工按《公路路面基层施工技术规范》施工，各项指标满足设计要求。②填充式大粒径水稳上基层施工[1]。主骨料采用6～8 cm单一粒径的粗碎石，含量在50%左右。采用挖掘机配合人工的方式进行摊铺（目前全部采用摊铺机），将大粒径主骨料摊铺在水稳底基层表面，摊铺厚度与上基层设计厚度基本相当；人工配合小型挖掘机将填充料均匀摊铺在大粒径主骨料上，填充料为拌和机干法拌和，水泥剂量为填充料总量的8%；采用旋耕机进行二次路拌。拌和要求专人现场挖坑检查翻拌均匀性，填充料在主骨料中填充情况，填充料是否填充至结构层底，如果不符合要求要继续翻拌（目前，二次路拌设备已配套专用旋耕设备，填充料采用湿拌法）；旋耕后人工初步整平，主骨料表面开口空隙较大处，用填充料找补，使其均匀、平整，稳压后及时洒水，使水分在填充料内部均匀渗透，采用湿拌法后，取消洒水工序；每个作业面至少配备22 J以上的振动压路机一台，18～21 t三轮压路机一台，振动碾压宁过勿欠，且无需封闭养生，碾压结束后可开放交通，洒水养生7 d以上。

2 长寿命路面使用功能恢复与提升（2018年）

2.1 路面病害现状

2018年对该路段进行了检测，结果得出弯沉代表值为10.3（0.01 mm），2006年的弯沉代表值为11.6（0.01 mm），承载能力无任何衰减；观测探坑，基层材料基本无变化，结构经久耐用；基层与沥青层匹配良好，沥青层未出现疲劳损坏迹象；填充式大粒径水稳段（4.1 km），主要病害为车辙，并有少量沥青路面老化裂缝，仅在基层表面发现3道横裂，无唧浆和反射裂缝病害。相邻周期施工的常规水稳对照段（2.1 km）出现基层横裂56道。

2.2 使用功能恢复与提升

结合道路现状，为进一步恢复沥青路面使用功能，采用以下基本方案：铣刨原4 cm厚AC-13沥青混凝土面层后，加铺4 cm厚AC-13橡胶改性沥青混凝土面层。

病害处理重点为：沥青加铺层表面功能耐久性设计、7个红绿灯路口抗车辙新技术应用、老路少量裂缝的精准处治，从而实现提升道路安全性、舒适性和耐久性的目标。具体实施方案如下。

2.2.1 沥青加铺层表面功能耐久性设计

针对抗车辙和抗滑等耐久性的技术要求，采用以下措施：①AC-13加铺层采用橡胶改性沥青，动稳定度5 623次/毫米；②为保持上面层构造深度耐久性，控制关键筛孔2.36 mm通过率为23.4%，沥青混合料空隙率为4.7%。

2.2.2 红绿灯路口抗车辙新技术应用

7个红绿灯路口（14处）车辙严重，是重点处理的路段。根据车辙出现形式和长度，对每个道口处理80 m长。AC-13上面层统一添加抗车辙剂，动稳定度为7 280次/毫米。

下面层采用三种处理方式：①沥青下面层采用灌入式复合材料新技术（5处）。将沥青下面层全部铣刨，摊铺空隙率20%左右的沥青混合料，并在空隙内注入水泥基压浆材料，形成刚柔复合材料，动稳定度达14 000次/毫米，抗车辙性能优良。②铣刨换填6 cm沥青混凝土下面层（8处），AC-20采用SBS改性沥青，同时添加抗车辙剂，动稳定度为6 487次/毫米。③老路少量裂缝的精准处治。沥青面层老化裂缝处铣刨、换填新沥青混凝土；基层裂缝方面，基层表面贴防裂贴，下面层上贴碳纤维布，同时对基层周围进行注浆，换填新沥青混凝土。

应用填充式大粒径水稳碎石基层能有效克服反射裂缝、保证基层自身耐久性、显著减薄沥青面层厚度，具有投资少、针对性强的特点，结构预期可使用50年以上，实现干线公路建设低成本、长寿命的目标。

［1］张植俊.水稳填充大粒径碎石基层在公路大修工程中的应用［J］.消费导刊，2015（9）：3.

U41

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.13.036

2095－6835（2019）13－0087－02

高辉（1982—），男，大学本科，工程师，研究方向为公路工程。

〔编辑：张思楠〕