長壽命瀝青路面技術(shù)在城市道路改造工程中的應用

于秀軍

（江蘇淮陰水利建設有限公司，江蘇　淮安　223005）

長壽命瀝青路面技術(shù)在城市道路改造工程中的應用

于秀軍

（江蘇淮陰水利建設有限公司，江蘇淮安223005）

將長壽命路面的設計理念應用在城市道路上可以延長道路使用年限和降低全壽命周期費用。本文以南京某城市主干道的大修工程為依托，提出將長壽命路面設計理念應用到道路改造中，對長壽命路面瀝青混合料的性能進行測試分析，重點闡述長壽面路面施工與質(zhì)量控制要點，為長壽面路面在城市道路中的應用提供指導。

城市道路；長壽面瀝青路面；設計；施工；應用

1　工程概況

南京某城市道路主干道交通量較大，經(jīng)常出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象，而且當前路面出現(xiàn)較為嚴重的路面開裂、沉陷和車轍等病害，特別是公交專用車道、公交車站、交叉口等位置車轍尤為嚴重，現(xiàn)有的道路使用條件與其所承擔的交通功能不相稱。為了給市民出行提供良好的交通環(huán)境，需要對該道路進行全面的大修和改造。針對當前道路的實際情況和公交重交通城市主干道的定位，提出采用長壽命路面技術(shù)進行改造，使其發(fā)揮更好的經(jīng)濟效益和社會效益。

該路作為南京市城市主干路，以公交車輛為主的重交通特征顯著，其路面基層主要由舊路不斷改造形成，與我國典型的半剛性基層高速公路也存在較大差別。限于南京市道路改造交通管理限制，需保留原基層。為提高面層與基層的粘結(jié)性能，采用橡膠瀝青碎石封層技術(shù)。因此，在借鑒國內(nèi)外長壽命路面理念和技術(shù)路線的基礎上，結(jié)合道路的既有病害特征，通過結(jié)構(gòu)與材料的一體化設計重點防治設計期內(nèi)的表面損壞和早期病害。

2　長壽命路面結(jié)構(gòu)與材料設計要素分析

城市長壽命路面不僅需要滿足道路的路用性能要求，而且路面應注重表面服務功能（抗滑、降噪）及良好的舒適性（平整度、視覺效果等）。在全厚式瀝青路面實施受限的前提下，通過提高瀝青承重層模量來減小路基頂面垂直壓應變，通過改善材料承受極限應變能力來延緩路面開裂破壞［1］。整個大修其實是介于結(jié)構(gòu)整體大修和功能性改造之間的維修，首要目的在于提高瀝青路面層使用壽命和使用品質(zhì)，延長瀝青面層的維修周期，實現(xiàn)全壽命周期的低成本、少維修［2］。因此，借鑒我國重載高速公路長壽命路面設計標準，預期使改造的瀝青面層使用15年無需對瀝青路面進行結(jié)構(gòu)性改建或重建，并在服務期內(nèi)實現(xiàn)較好的表面服務功能［3］。

城市道路交通的重要特征是小客車多，承載能力主要考慮公交車輛。在重交通的特征上，雖然城市道路不存在高速公路那樣的大型貨車運輸特征，但公交車的輪胎壓力可達到1.0MPa，對路面結(jié)構(gòu)和材料的抗剪切變形能力提出了很高要求，在公交車道和公交站典型的車轍和推移病害就是這種交通特征作用下的路面最主要表現(xiàn)形式［4］。

高溫對瀝青路面的危害是巨大的，車轍預估模型公示表征的車轍病害與溫度的增長成6.35次方的幾何級增長規(guī)律（以45℃為基準），而南京的夏季氣溫較高，路面溫度可達66℃，路面淺層混合料內(nèi)部溫度還會比路表高出3℃左右，這極大的考驗著瀝青路面的“耐烤”性能。裂縫是影響路面PCI的最主要病害之一，裂縫發(fā)展嚴重是路面大中修的重要原因，而南京的冬季寒冷干燥，會使瀝青面層產(chǎn)生較大的收縮應力，導致路面產(chǎn)生大量的裂縫。因此，在外部因素苛刻、路面結(jié)構(gòu)改變空間有限（大修）的背景下，提高瀝青材料的高溫抗車轍、低溫抗裂和疲勞性能成為最為有效的控制手段。

3　長壽命路面瀝青混合料的性能

根據(jù)長壽命路面結(jié)構(gòu)與材料設計要求，本次大修工程采用（8％HVA+SBS復合改性）高粘SMA-13、RA抗車轍SAC-20兩種瀝青混合料作為路面材料。為此，根據(jù)規(guī)范要求，對高粘SMA-13和RA抗車轍SAC-20兩種瀝青混合料進行路用性能檢驗，測試結(jié)果見表1和表2。

表1　高粘SMA-13路用性能檢驗結(jié)果

表2　RA抗車轍SAC-20混凝土路用性能檢測結(jié)果

經(jīng)試驗檢驗結(jié)果表明，所設計的瀝青混合料均能滿足現(xiàn)行規(guī)范對于60℃車轍試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗和滲水等試驗的指標要求，從而保證了瀝青混合料具有良好的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。

SBS改性SMA瀝青混凝土具有表面抗滑、抗磨耗性能優(yōu)良，抗車轍性能較高的優(yōu)良品質(zhì)。通過新的高品質(zhì)改性技術(shù)手段對原SBS改性SMA瀝青混凝土進行技術(shù)提升和增強，添加8％的HVA高粘劑后其路用性能得到顯著提升，其各項性能指標符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40－2004中的技術(shù)要求，可在工程中應用。SAC-20瀝青混合料的各項性能指標符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004的路用性能技術(shù)要求，可以在工程中應用。

4　長壽命路面施工與質(zhì)量控制技術(shù)

4.1材料質(zhì)量控制管理

瀝青作為關(guān)鍵的結(jié)合料，其選擇和質(zhì)量控制至關(guān)重要，除進行常規(guī)檢測之外，還進行了其他指標的檢測，如靜態(tài)模量、動態(tài)模量、疲勞、低溫彎曲、凍斷試驗、瀝青PG分級、粘韌性等［5］。抗車轍劑主要用以公交道、交叉口承載能力的提高，將抗車轍劑按照設計摻量加入道路石油瀝青中制備成改性瀝青，通過測試摻抗車轍劑改性瀝青的馬歇爾試驗穩(wěn)定度、流值、殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強度比、低溫彎曲破壞應變、動穩(wěn)定度和動態(tài)模量等指標來衡量。高粘度改性劑有助于大幅提升瀝青的粘度，從而有效提高瀝青混合料的各種路面性能，其性能評價指標與抗車轍劑改性瀝青的檢測指標基本一致。

集料的管理應嚴格按照頻率進行獨立抽檢，并對出現(xiàn)的問題及時處理。對在場地內(nèi)抽檢不合格的集料，一律禁止使用，對使用了不合格原材料的路面工程，視其質(zhì)量影響情況，一律進行返工處理。

4.2HVA高粘改性瀝青混合料的施工要點

HVA在拌和中控制的要點主要是溫度、拌和時間，溫度控制是使用HVA的關(guān)鍵。HVA瀝青混合料施工各環(huán)節(jié)溫度與SBS改性瀝青溫度基本相當。由于拌和環(huán)節(jié)對后續(xù)各工序溫度起著控制性作用，應對影響拌和溫度的各因素進行全面把握。推薦“干拌”8s、“濕拌”35s，但具體應根據(jù)現(xiàn)場拌和設備性能調(diào)試、以混合料拌和均勻、所有礦料顆粒全部裹覆瀝青結(jié)合料為度，無花白料、無結(jié)團成塊或嚴重的粗細集料分離現(xiàn)象。HVA改性劑投放應在熱集料釋放入拌和鍋同時進行，并在改性劑投放完畢后開始干拌計時，“干拌”8s后放入瀝青和礦粉進行混合料“濕拌”35s。攤鋪和碾壓按照正常生產(chǎn)組織進行。需要強調(diào)的是，由于高粘度的瀝青混合料隨著溫度降低粘度增大很快，應在混合料溫度較高時盡快壓實。

4.3RA抗車轍瀝青混合料的施工要點

RA抗車轍劑在拌和中控制的要點主要是溫度、拌和時間。由于拌和環(huán)節(jié)對后續(xù)各工序溫度起著控制性作用，應對影響拌和溫度的各因素進行全面把握。推薦“干拌”8s、“濕拌”35s，但具體應根據(jù)現(xiàn)場拌和設備性能調(diào)試、以混合料拌和均勻、所有礦料顆粒全部裹覆瀝青結(jié)合料為度，無花白料、無結(jié)團成塊或嚴重的粗細集料分離現(xiàn)象。改性劑投放應在熱集料釋放入拌和鍋同時進行，并在改性劑投放完畢后開始干拌計時，“干拌”8s后放入瀝青和礦粉進行混合料“濕拌”35s。

攤鋪前對下層進行檢查，重點是清掃及粘層灑布情況。鋪設SMA瀝青混合料前，公路院技術(shù)專家根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗判斷粘層灑布量不足，并報告監(jiān)理和業(yè)主。后經(jīng)核實，確系施工單位需求數(shù)量和乳化瀝青供應單位供貨數(shù)量存在嚴重偏差，進行了整改和糾正。

攤鋪和碾壓按照正常生產(chǎn)組織進行。需要強調(diào)的是，由于抗車轍瀝青混合料隨著溫度降低強度逐漸增大，應在混合料溫度較高時盡快壓實，溫度降低到120℃后不得振動碾壓。本項目采用“鋼輪靜壓+鋼輪振動復壓+膠輪復壓+鋼輪終壓”的工藝組合。碾壓后采用無核密度儀現(xiàn)場測試壓實度，碾壓不足時要求趁著溫度較高時立即補壓。

4.4橡膠瀝青碎石封層的施工要點

橡膠瀝青應力吸收層施工的基本工藝流程，可分為下承層處理、橡膠瀝青灑布、碎石撒鋪以及輪胎壓路機碾壓成型四個步驟。建議不要采用同步碎石封層設備施工，防止漏灑和灑布劑量不足等現(xiàn)象的出現(xiàn)。下層銑刨應到堅實的表面，清理徹底表面浮料，路表干燥。

橡膠瀝青的灑布應采用專用的、可有效控制灑布劑量的、具有加溫、保溫和攪拌功能的灑布設備。灑布設備在施工前應進行認真清理，將儲油罐中的殘油清除干凈。在正式灑布前應進行試灑，以確定有關(guān)施工參數(shù)。在正式施工前，應嚴格清理有關(guān)的施工機械，特別是瀝青灑布車和碎石撒布車的車輪，嚴禁將污染物帶上施工斷面。

碎石撒鋪前應進行必要的試撒，以確定撒鋪車料斗的傾角、車速和標準的撒布量。在噴灑橡膠瀝青后應及時撒鋪碎石，以便瀝青和撒布的石料能有效的粘結(jié)、固定。碎石撒鋪后，應及時用膠輪壓路機緊跟碎石撒布車碾壓成型。膠輪壓路機來回碾壓1～2遍，并及時攤鋪上層瀝青混合料。

5　結(jié)語

對于城市道路早期破壞的問題，城市瀝青道路路面的設計可以借鑒長壽命路面在高速公路路面設計中的經(jīng)驗，并且嚴格按照公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的相關(guān)技術(shù)要求進行施工，可以延長城市道路的實際使用壽命，獲得較好的經(jīng)濟效益。

［1］王蕾，殷偉，張冬.長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設計多因素分析［J］.中外公路，2011，31（2）：71-74.

［2］李峰，孫立軍，胡曉.長壽命瀝青路面設計方法與實踐綜述［J］.公路，2005（7）：122-126.

［3］舒富民，錢振東，羅桑.復合式基層長壽命瀝青路面設計指標和設計標準研究［J］.筑路機械與施工機械化，2007，24（11）：28-30.

［4］段文志，陳鋒.城市長壽命瀝青路面的設計與應用［J］.江西建材，2015（8）：145-146.

［5］崔鵬，邵敏華，孫立軍.長壽命瀝青路面設計指標研究［J］.交通運輸工程學報，2008，8（3）：38-41.

于秀軍（1973.10—）男，工程碩士，高級工程師，研究方向：道路橋梁及水利的施工及研究。

U416.216

文章編號：1003-5168（2015）-12-0119-2