湖北武黄高速公路路面养护方案研究

党高峰，宗 炜，宋 挺，夏俊波

（1.湖北省交通规划设计院股份有限公司，湖北 武汉 430051；2.中南安全环境技术研究院股份有限公司，湖北 武汉 430051；3.湖北武黄高速公路管理处，湖北 武汉 430205）

1 项目简介

湖北武（汉）黄（石）高速公路是上海至成都国家高速公路（简称沪渝高速公路，编号G50）和福州至银川国家高速公路（简称福银高速公路，编号G70）在湖北境内的共线路段。里程约70 km，现状技术标准为设计速度100 km/h，路基宽度24.5 m的双向4车道高速公路。老路于1991年2月建成通车，2001年对全线原水泥混凝土路面进行了加铺沥青面层改造。

近年来，随着交通量逐年增大，超载重载车辆逐年增多，武黄高速路况严重下降，出现大量病害。为了保证武黄高速公路恢复快速、通畅、安全、舒适的使用功能，于2016年～2017年对老路路面进行了专项养护。

2 交通量调查

为全面、准确地掌握武黄高速公路老路的交通状况，了解通行的各类车辆的分布，尤其是重车、超载车辆的分布，项目组利用收集到的交通量资料，对武黄高速历年交通情况进行统计分析。

2.1 近5年交通量调查统计

近5年的历史交通量见表1。

由表1可知，2014年，武黄高速交通量呈一定程度的下降，经分析，主要是因为同期区域内与本项目平行的武汉城市圈高速公路黄咸段建成通车的分流作用所致。2014年～2016年，武黄高速公路交通量再次进入增长期。

表1 近5年的历史交通量 辆/d

2.2 货车调查统计

经项目组收集的交通量资料分析，武黄高速公路2012年～2016年货车比重基本持平，约占总流量的18%～22%。但是货车中重载车型占比很高，一直维持在95%左右，且主要是六型车等特货（重）车型。湖北省高速公路车辆通行费车型分类见表2。

表2 湖北省高速公路车辆通行费车型分类

3 老路路面技术评定

项目组分别调查并统计了全线路面使用性能指数（PQI）、路面损坏状况指数（PCI）、路面平整度指数（RQI）、路面车辙深度指数（RDI）和路面抗滑性能评定结果（SRI）[1]。

3.1 路面使用性能指数评定结果（PQI）

PQI评定表见表3。

表3 武黄高速公路路面PQI评定表

武黄高速路面使用性能指数PQI（双向平均）得分92.2，其中武黄向路面使用性能指数PQI得分92.8，等级“优”路段所占比例96.5%，等级“良”路段所占比例3.5%；黄武向路面使用性能指数PQI得分91.5，等级“优”路段所占比例83.2%，等级“良”路段所占比例16.8%。

3.2 路面技术状况分项指标评定结果

3.2.1 路面损坏状况指数（PCI）

PCI评定结果见表4及图1、图2。

表4 老路PCI等级比例汇总表

图1 武黄向PCI分布图

图2 黄武向PCI分布图

武黄向每公里路面损坏状况指数（PCI）评定等级“优”占总路段的94.7%、“良”占5.3%；黄武向每公里路面损坏状况指数（PCI）评定等级“优”占总路段的77.0%、“良”占23.0%。但是部分路段存在横向、纵向裂缝及路面修补的情况。

3.2.2 路面平整度指数（RQI）

根据调查检测结论揭示，武黄向每公里路面平整度指数（RQI）评定等级“优”占总路段的96.5%、“良”占3.5%；黄武向每公里路面平整度指数（RQI）评定等级“优”占总路段的 96.5%、“良”占3.5%，路面行驶质量良好。

3.2.3 路面车辙深度指数（RDI）

检测结论表明，武黄向每公里路面车辙深度指数（RDI）评定等级“优”占总路段的 29.2%、“良”占60.2%、“中”占10.6%；黄武向每公里路面车辙深度指数（RDI）评定等级“优”占总路段的15.1%、“良”占61.9%、“中”占23.0%。从检测情况看出，武黄高速部分路段存在一定的车辙问题。

3.2.4 路面抗滑性能（SRI）

武黄向每公里路面抗滑性能指数（SRI）评定等级“优”占总路段的89.4%、“良”占10.6%；黄武向每公里路面抗滑性能指数（SRI）评定等级“优”占总路段的91.2%、“良”占8.8%，路面抗滑性能总体较好。

3.3 路面技术状况评定主要结论

武黄高速公路全线路况总体质量较好，跟据路况评定检测资料显示，全线路面主要病害为主线裂缝（连续横向裂缝、纵向裂缝、龟网裂）、车辙和拥包。

4 路面养护方案

4.1 老路沥青路面结构

武黄高速公路原路面主要结构为：

（1）上面层：厚4 cm沥青混凝土（Sup-12.5级配类型）。

（2）中面层：厚6 cm沥青混凝土（AC-20级配类型）。

（3）应力吸收层：厚2.5 cm沥青混凝土应力吸收层（STRATA）。

（4）水泥混凝土板：厚24 cm的C35水泥混凝土。

4.2 路面病害调查

通过调查，经归纳分析，全线典型路面病害种类有：

（1）主线沥青路面连续严重裂缝（横向、纵向、网裂）；（2）主线沥青路面车辙、拥包[2]。

4.3 病害成因及养护方案

4.3.1 路面连续严重裂缝

由于旧水泥混凝土路面板在结构上和使用过程中本身就存在着相同间距的接缝和众多不规则的裂缝，在交通荷载与温度荷载的重复作用下，这些裂缝会不可避免地引起加铺层底面对应位置的应力集中，从而使应力集中部位因过大的竖向剪应力与拉应力而首先开裂，然后缓慢向上扩展形成反射裂缝，导致加铺层的破坏[3]。

现场调查还发现，部分路段特别是行车道，出现了连续大面积的不规则裂缝，裂缝方向大致集中于轮迹带附近，多数呈纵向排列。经分析，该种裂缝是典型的剪切疲劳裂缝，意味着沥青混合料接近材料疲劳寿命极限，如不及时处理将在较短时间内出现坑槽病害。

对全线横向、纵向裂缝及龟网裂病害，采用铣刨加铺方案。

4.3.1.1 无破碎水泥板块养护

（1）铣刨原沥青路面上、下面层（包括应力吸收层）。铣刨过程采用动态控制。

（2）将铣刨面彻底清理干净，先对接缝进行保养及更换填嵌缝材料，然后再跨缝铺单面烧毛土工布，宽2 m；水泥混凝土板上洒布PCR改性乳化沥青防水黏结层（1.0±0.3）kg/m2（确保土工布被乳化沥青浸透）。

（3）摊铺厚8.5 cm改性AC-20下面层（具体厚度可根据现场情况适当调整），及厚4 cm Sup-12.5上面层。沥青层间洒布PCR改性乳化沥青防水黏结层，改性乳化沥青用量为（0.3～0.6）kg/m2，摊铺压实后应保证新旧路面平顺连接。主线沥青路面连续严重裂缝病害养护结构图见图3。

图3 主线沥青路面连续严重裂缝病害养护结构图[4]

4.3.1.2 局部水泥板块破碎较严重部位养护

（1）铣刨原沥青路面上、下面层。铣刨过程采用动态控制（具体长度、宽度可根据现场病害情况灵活调整）。

（2）将破碎水泥板块/脱空部位水泥板凿除，将下承层清理干净并喷洒PCR改性乳化沥青防水黏结层，用量为（0.3～0.6）kg/m2。

（3）摊铺厚24 cm改性AC-20柔性基层、厚8.5 cm改性AC-20下面层（具体厚度可根据现场情况适当调整），及厚4 cm Sup-12.5上面层。沥青层间洒布PCR改性乳化沥青防水黏结层，改性乳化沥青用量为（0.3～0.6）kg/m2，摊铺压实后应保证新旧路面平顺连接。主线沥青路面连续裂缝病害养护结构图见图4。

图4 主线沥青路面连续裂缝病害养护结构图[4]

4.3.2 路面车辙、拥包

由于武黄高速原路面为水泥混凝土板上加铺沥青路面结构，水泥板自身刚度（模量约30 GPa）很大，而沥青混合料模量相对很小（约1 800 MPa），容易造成路面结构中沥青层的剪应力以及沥青混凝土与水泥面板之间的剪应力增大。在高温下，沥青混合料由弹性逐渐变为黏弹性，抗剪能力下降，同时在慢速重载的综合作用下，轮迹带附近沥青混凝土逐渐向两侧流动，形成车辙。

另外，通过前述武黄高速交通量分析情况来看，武黄高速全线交通量很大且重车尤其是超重车比例较大，导致沥青混合料在重载作用下更容易产生剪切变形，从而形成流动性车辙。

4.3.2.1 车辙深度不小于15 mm严重路段的养护

（1）铣刨原沥青路面上、下面层（包括应力吸收层等）。铣刨过程采用动态控制。

（2）将铣刨面彻底清理干净，先对接缝进行保养及更换填嵌缝材料，然后再跨缝铺单面烧毛土工布，宽度2 m；水泥混凝土板上洒布PCR改性乳化沥青防水黏结层（1.0±0.3）kg/m2（确保土工布被乳化沥青浸透）。

（3）摊铺厚8.5 cm改性AC-20下面层（具体厚度可根据现场情况适当调整），及厚4 cm Sup-12.5上面层。沥青层间洒布PCR改性乳化沥青防水黏结层，改性乳化沥青用量为0.3～0.6 kg/m2，摊铺压实后应保证新旧路面平顺连接。主线沥青路面车辙、拥包病害养护结构图见图5。

图5 主线沥青路面车辙、拥包病害养护结构图[4]

4.3.2 .2 车辙深度大于10 mm小于5 mm轻、中度车辙路段养护

微表处罩面能较好修复沥青路面轻、中度车辙，同时有利于改善路面抗滑性能，增加路面的密水性。

（1）清扫原沥青路面，对破损部位先灌缝修补。

（2）摊铺厚1 cm微表处罩面。微表处施工前，宜对原路面进行精细铣刨，并可在原沥青路面上洒布0.3 kg/m2的PCR改性乳化沥青，从而增强层间黏结。待乳化沥青充分破乳后，进行微表处罩面（见图 6）。

5 结 语

图6 低噪音微表处[4]

在高速公路路面养护方案研究中，首先应对老路路面状况做全面科学的检测和调查分析，全面调查老路的病害类型，分析病害产生的原因，并结合检测结论，确定科学合理的养护方案，做到有的放矢，不同的病害类型，实行不同的养护方案。本文结合湖北武黄高速公路路面养护实例，较全面地介绍了养护方案的研究过程，可为类似项目提供一定的借鉴。