摘要

現(xiàn)如今，在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的條件下，高等級公路的應(yīng)用是社會發(fā)展的重要條件，效高、耐久的運輸條件可大大提高整個國家的生產(chǎn)效率。但自從路面設(shè)計以來，路面結(jié)構(gòu)性破壞一直影響道路使用壽命，而且隨著交通量和車輛軸載的加重，獲得較長使用壽命的瀝青路面一直是道路研究者面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。長壽命瀝青路面是一種耐久性路面，通過對道路材料選擇、混合料設(shè)計和路面結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的改善，獲取一種較長使用年限且經(jīng)濟(jì)的瀝青路面結(jié)構(gòu)。目前使用較多的長壽命瀝青路面為全厚式瀝青路面，瀝青層有足夠的厚度，但由于經(jīng)濟(jì)性原因現(xiàn)階段無法大規(guī)模的應(yīng)用于實際工程中。本文通過采用半剛性基層瀝青路面的設(shè)計來實現(xiàn)長壽命瀝青路面，分別對路面各層結(jié)構(gòu)設(shè)計、路面材料選擇、施工質(zhì)量控制等階段進(jìn)行改善，并結(jié)合試驗路進(jìn)行設(shè)計指標(biāo)質(zhì)量檢測。

試驗路設(shè)計

工程概況

某試驗路為某高速公路中一段半幅路，所在區(qū)域地勢平坦、開闊，路線所經(jīng)區(qū)域?qū)僦袧駧Т箨懶詺夂颉Ｈ€長3km，起訖樁號為K23+100～K26+100，路面寬度為11.5m，路基寬度為13m，路基存在填挖現(xiàn)象，且有一定的縱坡。通過對半剛性組合式基層路面結(jié)構(gòu)、路面材料和施工質(zhì)量的設(shè)計來實現(xiàn)長壽命瀝青路面。

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

雖然全厚式瀝青路面結(jié)構(gòu)是目前公認(rèn)的長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)，但在現(xiàn)階段很難大規(guī)模的應(yīng)用于實際工程中去。有相關(guān)研究證明，通過對粒料底基層和組合式底基層的設(shè)計同樣可以實現(xiàn)長壽命路面，本文針對半剛性組合式底基層類，根據(jù)路基頂面容許壓應(yīng)變、瀝青層層底水平容許拉應(yīng)變和永久變形等指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，進(jìn)行長壽命瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，其各層路面結(jié)構(gòu)設(shè)計厚度、模量和相應(yīng)參數(shù)，如表1、表2所示。

路面材料選擇和設(shè)計

路基：由于該試驗路地處沙漠邊緣，原地基大多數(shù)屬于風(fēng)積沙，且當(dāng)?shù)厝狈κ希瑹o法對原基礎(chǔ)進(jìn)行換填處理，因此本文使用基礎(chǔ)為壓實風(fēng)積沙路基，但為防止基礎(chǔ)承載能力不足，路面上層結(jié)構(gòu)擠入上鋪層中，產(chǎn)生過量永久變形，該試驗路采用在土基上設(shè)置一層天然砂礫墊層，既提高基礎(chǔ)受力特性，也能起到保路路基的作用。

底基層：該路面結(jié)構(gòu)底基層采用水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石，為減少半剛性基層材料層裂縫，需使用較高模量的水泥穩(wěn)定碎石，而高模量的路面結(jié)構(gòu)通常需使用較高劑量的水泥。但就半剛性基層材料自身的特性而言，高劑量水泥通常會使路面早期出現(xiàn)一定程度的干縮和溫縮裂縫。因此本文采用3%的32.5號水泥，同時結(jié)合摻加火力發(fā)電廠除塵裝置收集的粉煤灰，其水泥和粉煤灰技術(shù)指標(biāo)如表3、表4所示。

級配碎石層：試驗路級配碎石層所用石料為花崗巖，礦料級配設(shè)計為骨架密實結(jié)構(gòu)，其具體設(shè)計級配如表5所示。

瀝青基層：瀝青基層采用改性瀝青混合料，膠結(jié)料采用SBS改性瀝青，礦料級配采用AC-25粗型級配，其SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)如表6所示。

聯(lián)結(jié)層：聯(lián)結(jié)層的設(shè)計是長壽命瀝青路面的一個重要層位。該層通常是抵抗路面車轍變形的重要貢獻(xiàn)層，承受剪應(yīng)力大，因此，聯(lián)結(jié)層瀝青混合料應(yīng)具備較高的高溫抗車轍性能。同時，為降低瀝青層層底和路基頂面壓應(yīng)力，聯(lián)結(jié)層需要較高的模量。經(jīng)過試驗和理論分析后，本文在聯(lián)結(jié)層材料設(shè)計時采用SBS改性KLM90號瀝青混合料，同時摻加5%的增模劑，厚度設(shè)計為6cm，礦料設(shè)計為AC-20粗型級配。

磨耗層：磨耗層在瀝青路面中通常起到抗滑、耐磨的作用，應(yīng)具有足夠的抗剪強(qiáng)度，以防止瀝青路面出現(xiàn)高溫車轍病害。經(jīng)試驗和理論分析后，本文磨耗層厚度設(shè)計為4cm，膠結(jié)料采用SBS改性90號瀝青，礦料級配為AC-13粗型。

施工質(zhì)量控制

壓實度：壓實度是影響路面耐久性的重要因素之一，其病害的產(chǎn)生往往是由壓實度不足引起的，保證路面壓實密實性是決定長壽命瀝青路面使用質(zhì)量的重要施工控制指標(biāo)。路基壓實越密實，路基模量相對越高，后期路面抗永久變形能力越好，路基越不容易產(chǎn)生開裂。水泥穩(wěn)定碎石雖然作為底基層，但壓實度同樣不得降低，須按照規(guī)范要求進(jìn)行執(zhí)行。而瀝青層作為外表路面結(jié)構(gòu)，其壓實質(zhì)量是影響路面長期性能的關(guān)鍵因素，瀝青層壓實越密集，路面疲勞性能越好。在施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制混合料出場溫度和攤鋪溫度，且在攤鋪時要做到連續(xù)、均勻且不間斷。

均勻性：混合料均勻性同樣是影響長壽命瀝青路面使用質(zhì)量的一個重要因素。均勻性控制不好所產(chǎn)生的主要問題為離析，控制離析現(xiàn)象是長壽命瀝青路面的重要質(zhì)量保障。在施工過程中，要嚴(yán)格控制混合料的拌和與攤鋪，對于級配碎石應(yīng)使用集中廠拌，再使用攤鋪機(jī)攤鋪，攤鋪過程中攤鋪機(jī)速度不宜過快，應(yīng)做到均勻不間斷，對部分存在缺料、不均勻的區(qū)域應(yīng)及時進(jìn)行補(bǔ)料處理。

養(yǎng)生：在路基全部鋪筑完成后，在上鋪層施工之前應(yīng)每天灑一次水，防止路面由于水分的散失而使黏結(jié)性降低，從而使表面出現(xiàn)松散現(xiàn)象。另外在水泥穩(wěn)定碎石基層施工完成后，應(yīng)先在頂面灑一次水，再用土工布覆蓋，進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)生7天。在養(yǎng)生期間，除灑水車其他車輛均不可通行。

試驗路檢測

回彈模量測試

根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60-2008），對試驗路各層施工完成后進(jìn)行現(xiàn)場回彈模量試驗，其測試結(jié)果如表7所示。

由表7可以看出，土基頂面回彈模量平均值為106Mpa，小為89Mpa，滿足路面設(shè)計時80Mpa的要求；墊層回彈模量均滿足大于100Mpa的要求；級配碎石模量為370Mpa～450Mpa，瀝青基層模量為900Mpa～1000Mpa，高模量聯(lián)結(jié)層模量為1100Mpa～1500Mpa，磨耗層模量在1100Mpa～1200Mpa之間，均滿足路面結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。

土基頂面壓力測試

為測量長壽命瀝青路面試驗路段土基頂面所受壓力，根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60-2008）要求，在試驗路行車道上埋置壓力盒，測取在10t軸載單輪下的壓力值，具體檢測結(jié)果如表8所示。

由圖8可知，在10t軸載作用下，壓力盒測得加載后壓力較加載前增加約0.004Mpa～0.02MPa，滿足長壽命瀝青路面設(shè)計要求，說明該長壽命瀝青路面具有足夠的耐久性，可抵抗較大的軸載。

來源：《中國公路》2019  作者：山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院? 趙向敏