高速公路沥青路面改建关键技术研究

摘要：本文以高速公路路面改建工程为依托，介绍了高速公路路面改建关键技术应用情况。面层以下基层以及土基的检测与判别、基层病害处治是沥青路面改建的关键技术。文章提出了两种关键技术实施具体措施，同时对实践情况和改建的效果进行评价，以供今后类似工程作为参考。

关键词：改建工程；关键技术；基层病害处治

随着全国高速公路路网的持续完善，原有高速公路尤其是沥青路面随着使用时间的延续，使用性能和承载能力不断降低，超过设计使用年限后便不能满足正常行车交通的要求，需要补强或改建，可以预计今后高速公路的改建任务越来越成为重中之重。

在沥青路面改建前，由于路面基层病害不确定性且按照现有的规范指标很难去判断是否需要处治基层，因此基层病害诊断分析以及基层的处治技术成为沥青路面改建的关键所在。

本文以海南某高速公路路面改造工程为依托，详细阐述了基层病害诊断分析及判别依据、基层处治技术方案关键技术。综合考虑海南地区气候特点，提出了两种关键技术地域性实施具体措施，同时对实践情况和改建的效果进行评价，以供今后类似工程作为参考。

1 基层病害诊断分析

1.1 原路面情况

项目全长99.715km，修建于1996年，1998年通车。修建时路面面层为两层，路面结构层总厚度为60cm，总体上原路面结构形式为4cm中粒式沥青混凝土+6cm 粗粒式沥青混凝土+30cm 水泥稳定碎石+20cm 级配碎石+土基。

从病害类型来看，改建前路面主要是网裂、块裂伴随唧浆，整体路面破损状况较为严重，按现行规范评价，项目路段整体路况处于较差的使用状态，超过50%的路段PCI评价为次、差。从弯沉评价来看，全路段单幅67km路段评价为中及以下，最大单点弯沉99.9（0.01mm），公里段最大代表弯沉达到87.4（0.01mm）。

1.2 基层病害诊断分析

通过对原路面调查，针对其主要病害类型，调查方案以破损、弯沉、取芯检测和室内试验为主。为了判断面层以下基层以及土基的情况，引入FWD弯沉盆数据进行评价，同时辅助通过路面取芯等手段进行验证。

FWD弯沉盆数据中包含了路面各结构层状况的丰富信息，可以通过弯沉盆的几何特性来表征路基、路面结构层的强度和承载能力。同时利用模量反算软件可以反算出各结构层的模量，对结构层强度进行直观的评价。国内外的相关研究指出，不同位置传感器之间弯沉值差与沥青路面各结构层模量之间有很好的相关性，因此可以通过独立的弯沉盆参数来表征各结构层的强度情况。本次采用的FWD落锤式弯沉仪7个标准化传感器分别被设置在距离承载盘中心预设的半径处（半径距离为0.0m， 0.2m， 0.3m， 0.45m， 0.6m， 0.9m 和1.2m）。

通过路面破损指数、路面结构强度、FWD模量反算以及取芯情况可以得到：

（1）从弯沉与破损之间的相关性来看，PCI与PSSI具有较好的相关性，即病害的产生与原路面整体强度较低有很大的关系。

（2）FWD弯沉参数D20-D60指标与基层的松散之间存在较为明显的门槛值，当D20-D60大于16时，基层发生松散的概率大大增加。因此可以通过D20-D60指标进行基层松散的判定标准。

（3）当代表弯沉大于50时，土基的含水量在25%～45%之间，基本接近软土的标准，因此可以认为代表弯沉大于50时，其土基状况基本处于较差的状态，需要对土基进行处治后方能使用。

1.3 基层处治判别

通过评价分析，最终选取PSSI、PCI以及D20-D60三个指标组成本项目的评价指标体系，并通过钻取芯样、土基含水量等现场试验进行了验证，确定各指标的阀值。最终确定的路段划分采取以下指标，如下表1所示：

通过以上指标确定的处治路段，在施工实施期间，基本符合预判结果，应用效果良好。说明通过PSSI、PCI及D20-D60三个指标确定大修路段方案是合适的。

2 基层处治技术

海南地区沥青路面改建基层处治时主要考虑的因素有如下几点：1）由于原路面营运时间较长，基层强度和结构基本趋于稳定，因此在彻底处理原路面病害的同时，尽可能少对基层进行深开挖。2）海南多雨的气候特点不适合基层深开挖后处于浸泡状态。3）海南总体高速公路路网并不发达，改建期间整体交通压力会很大，因此要求基层处治时间不能过长，且处治的方案有利于施工组织计划安排。4）必须综合考虑各种路面再生技术的组合以达到旧路材料的100%循环利用的目的，实现节能环保效益。

根据上述因素，结合基层处治判别依据，对基层处治采取以下三种方案：

（1）对80

（2）对53

水泥就地冷再生一方面解决基层破损问题，改善路面整体强度，另一方面充分利用原水稳基层材料，避免老路开挖浪费，节省施工时间。

本项目中使用了现阶段两种应用成熟的就地冷再生机Wirgten WR2500S和WR4200，其中WR2500S最大工作宽度为3.0m，对半幅路段需要进行3次，再生最大深度为50cm；WR4200最大工作宽度达4.2m，半幅路段再生需要2次，再生最大深度为20cm。每天再生路段长度基本在500m半幅，再生时仅封闭再生车道，另外车道施工车辆甚至社会车辆可顺利通行，因此对整体的交通组织影响并不大，适合大修改造工程。

水泥就地冷再生对改善原基层顶面外观作用明显，可消除了原基层顶面裂缝；且对原路面基层顶面强度改善作用明显，本项目中代表弯沉由改造前的150（0.01mm）左右降低至50（0.01mm）左右，平均弯沉由改造前的90（0.01mm）左右降低至30（0.01mm）左右。但值得注意的是，再生后强度均匀性一般，其强度纵向变异系数在30%左右，主要受原路面基层变异性和再生离析有关。

（3）对PSSI

3 结语

（1）沥青路面改建关键技术有如何判断面层以下的基层以及土基的情况、基层病害处治两方面。

（2）通过对原路面破损调查、FWD弯沉盆检测及路面取芯等综合指标确定基层处治原则，当D20-D60大于16时，基层发生松散的概率大大增加，则需要对基层进行处治；当代表弯沉大于50时，土基的含水量在25%～45%之间，需要对土基进行处治。

（3）针对海南区域气候特点、路网分布以及改建路面的施工条件，对基层的处治尽量做到少深开挖，可以采取洒布水泥净浆、水泥就地冷再生来解决基层破损状况。

参考文献：

[1]舒森.水泥稳定就地冷再生基层应用技术研究.长安大学硕士学位论文

[2]JTJ F41-2008 公路沥青路面再生技术规范[S].2008.

[3]拾方治，马卫民.沥青路面再生技术手册[M].北京：人民交通出版社，2006.