津石高速公路永久路面試驗方案設(shè)計及應(yīng)用分析

唐蘭軍

(中電建冀交高速公路投資發(fā)展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

津石高速公路項目全線長171.177 km，采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度為120 km/h，路基寬度為33.5 m。其是雄安新區(qū)對外骨干路網(wǎng)首條開工建設(shè)、通車的重點項目，對后期建設(shè)項目具有重要的示范和引領(lǐng)作用[1-4]。為了提高津石高速公路的使用效果，在津石高速公路部分區(qū)域設(shè)計了五種永久路面試驗段，通過實際的應(yīng)用分析，為全線其他區(qū)域應(yīng)用及類似工程提供依據(jù)。

1 永久路面試驗段設(shè)計方案

1.1 試驗段設(shè)計方案

1.1.1 原路面設(shè)計方案

4 cm改性瀝青瑪蹄脂碎石(SMA-13)、橡膠改性瀝青防水層(橡膠改性瀝青灑布量為1.6±0.1 kg/m2)、6 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-20)、PCR改性乳化瀝青粘層(PCR改性乳化瀝青灑布量為0.5±0.1 L/m2)、12 cm瀝青穩(wěn)定碎石(ATB-25)、PC-2乳化瀝青透層(PC-2乳化瀝青灑布量為1.1±0.1 L/m2)、20 cm水泥穩(wěn)定級配碎石基層(7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為5～6 MPa)、20 cm水泥穩(wěn)定級配碎石基層、20 cm水泥穩(wěn)定級配碎石底基層，總厚度為82 cm。

1.1.2 試驗段路面設(shè)計方案

(1)方案一：橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-13)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結(jié)層(灑布量為1.8±0.1 kg/m2，纖維100 g/m2)、橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-20)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(灑布量為0.4±0.1 L/m2)、橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-25)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結(jié)層(灑布量為2.0±0.1 kg/m2，纖維120 g/m2)、PC-2乳化瀝青透層(灑布量為1.1±0.1 L/m2)、水穩(wěn)級配碎石上基層、水穩(wěn)級配碎石下基層，總厚度為76 cm。

(2)方案二：橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-13)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結(jié)層(灑布量為1.8±0.1 kg/m2，纖維100 g/m2)、橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-20)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(灑布量為0.4±0.1 L/m2)、橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-25)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(灑布量為0.4±0.1 L/m2)、2.5 cm特種瀝青應(yīng)力吸收層(FAC-10)、PC-2乳化瀝青透層(灑布量為1.1±0.1 L/m2)、25 cm水穩(wěn)級配碎石上基層、25 cm水穩(wěn)級配碎石下基層?？偤穸葹?6.5 cm。

(3)方案三：4 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-13)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結(jié)層(瀝青灑布量為1.8±0.1 kg/m2，纖維100 g/m2)、8 cm高模量瀝青混凝土(HMAC-16)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(瀝青灑布量為0.4±0.1 L/m2)、10 cm高模量瀝青混凝土(HMAC-20)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結(jié)層(瀝青灑布量為2.0±0.1 kg/m2，纖維120 g/m2)、PC-2乳化瀝青透層(瀝青灑布量為1.1±0.1 L/m2)、25 cm水泥穩(wěn)定碎石基上層、25 cm水泥穩(wěn)定碎石基下層?？偤穸葹?2 cm。

(4)方案四：4 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-13)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結(jié)層(瀝青灑布量為1.8±0.1 kg/m2，纖維100 g/m2)、8 cm高模量瀝青混凝土(HMAC-16)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(瀝青灑布量為0.4±0.1 L/m2)、14 cm高模量瀝青混凝土(HMAC-20)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(瀝青灑布量為0.4±0.1 L/m2)、14 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-25)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結(jié)層(瀝青灑布量為2.0±0.1 kg/m2，纖維120 g/m2)、PC-2乳化瀝青透層(瀝青灑布量為1.1±0.1 L/m2)、20 cm高抗剪強(qiáng)度級配碎石墊層?？偤穸葹?0 cm。

(5)方案五：4 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-13)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結(jié)層(瀝青灑布量為1.8±0.1 kg/m2，纖維100 g/m2)、8 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-20)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(瀝青灑布量為0.4±0.1 L/m2)、8 cm橡膠改性瀝青混凝土(ARHM-25)、不粘輪改性乳化瀝青粘層(瀝青灑布量為0.4±0.1 L/m2)、10 cm橡膠改性瀝青混凝土(LSPM-25)、玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結(jié)層(瀝青灑布量為2.0±0.1 kg/m2，纖維120 g/m2)、PC-2乳化瀝青透層(瀝青灑布量為1.1±0.1 L/m2)、25 cm水泥穩(wěn)定碎石基上層、25 cm水泥穩(wěn)定碎石基下層?？偤穸葹?0 cm。

1.2 試驗段層間聯(lián)結(jié)

防水層：為加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)整體性，減少水對路面面層的影響，在表面層下和基層頂各設(shè)置一層纖維加強(qiáng)型橡膠改性瀝青防水層。灑布量表面層下可按1.8±0.1 kg/m2控制，基層頂可按2.0±0.1 kg/m2控制。噴灑后微鋪粒徑為10～15 mm的單一粒徑不易壓碎的硬質(zhì)巖，覆蓋率以55%～60%左右為宜。纖維采用玻璃纖維，纖維長度為4 cm。上防水層灑布量為100 g/m2，下層防水灑布量為120 g/m2。

粘層：粘層油采用不粘輪乳化瀝青粘層，灑布量為0.4±0.1 L/m2。具體灑布量應(yīng)通過試灑確定。

透層：水泥穩(wěn)定級配碎石基層頂面噴灑PC-2乳化瀝青透層，灑布量為1.1±0.1 L/m2。在透層噴灑完后灑布2～3 m3/1 000 m2的5～10 mm石料。

1.3 試驗段設(shè)計方案特點

原設(shè)計方案是瀝青路面常用結(jié)構(gòu)組合，材料及施工工藝成熟。方案一與原設(shè)計相比，中面層厚度增加2 cm，下面層厚度增加2 cm且變更為橡膠瀝青混凝土；水泥穩(wěn)定基層厚度由三層20 cm變更為兩層25 cm；瀝青層下部增加一層防水粘結(jié)層，且兩層均采用玻璃纖維抗裂型橡膠改性瀝青防水粘結(jié)層；PCR改性乳化瀝青粘層變更為不粘輪改性乳化瀝青粘層?？傮w上通過下面層采用橡膠瀝青混凝土提高結(jié)構(gòu)抵抗自下而上開裂的性能。方案二與原設(shè)計相比，中面層厚度增加2 cm，下面層下部增加一層2.5 cm的應(yīng)力吸收層，進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)抵抗反射裂縫的能力。方案三與原設(shè)計相比，中下面層采用高模量瀝青混凝土，模量高，高溫穩(wěn)定性及承載性能好，且抗疲勞性能優(yōu)于70號瀝青混凝土；另一方面，結(jié)構(gòu)層模量過渡更加協(xié)調(diào)，有利于結(jié)構(gòu)協(xié)同受力。方案四為典型長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)，兩層高模量瀝青混凝土發(fā)揮承載作用，且高溫穩(wěn)定性好，ARHM-25結(jié)構(gòu)層發(fā)揮抗疲勞作用。方案五結(jié)構(gòu)的主要特點在于增加了一層大空隙柔性基層LSPM-25結(jié)構(gòu)層，提高了抗疲勞開裂以及抵抗反射裂縫的能力。同時，該結(jié)構(gòu)層空隙較大，下設(shè)防水粘結(jié)層，避免水分進(jìn)入基層。

2 永久路面試驗段檢測分析

津石高速公路永久路面試驗段檢測根據(jù)結(jié)構(gòu)的分層進(jìn)行對比分析，實測對比數(shù)據(jù)包括瀝青面層的瀝青含量、壓實度、厚度、平整度、構(gòu)造深度等內(nèi)容。為了節(jié)約篇幅，本文對首層瀝青壓實度、平整度進(jìn)行了對比分析。如后頁圖1所示。

由圖1可知，五種永久路面結(jié)構(gòu)試驗段壓實度均比原結(jié)構(gòu)大，作為長壽路面的結(jié)構(gòu)四設(shè)計比原路面壓實度高1.1，壓實度最大的為結(jié)構(gòu)五，比原結(jié)構(gòu)提高了3.4。結(jié)果表明，永久路面試驗段相比原結(jié)構(gòu)密實度均有不同程度提高，可后期繼續(xù)檢測，檢查永久路面的使用效果。

圖1 4 cm橡膠改性瀝青混凝土壓實度對比分析圖

圖2 4 cm橡膠改性瀝青混凝土平整度對比分析圖

由圖2可知，五種試驗段永久路面平整度近似，相比原結(jié)構(gòu)路面平整度均有下降，說明永久結(jié)構(gòu)路面平整度更好，增加了路面的平順性，減少跳車現(xiàn)象發(fā)生。

3 結(jié)語

為了推進(jìn)永久路面技術(shù)的應(yīng)用推廣，在津石高速公路進(jìn)行了五種方案的路面設(shè)計試驗，根據(jù)五種設(shè)計方案各自的特點及層間聯(lián)結(jié)設(shè)計，進(jìn)行了五種方案與原設(shè)計的對比分析，結(jié)果表明五種設(shè)計方案均比原設(shè)計有不同程度的性能提高，為永久路面的應(yīng)用提供一定的依據(jù)。當(dāng)然論文中只進(jìn)行了比較典型的性能對比，后期可進(jìn)行彎沉值、滲水系數(shù)等的對比分析。