湖区干线公路沥青路面改建结构的探讨

摘要： 根据湖北湖区当地气候条件，交通状况等因素，针对该路段沥青路面维修改造的现状，以及改造设计方案在湖区道路中有推广应用，分别提出了柔性基层沥青路面结构方案、半刚性基层沥青路面结构方案和刚性基层沥青路面结构方案，并对三种加铺结构方案加以探讨。

Abstract： According to the weather conditions， traffic conditions and other factors of Hubei Lakes local， aiming at the present situation for asphalt pavement reconstruction in this section as well as the extension and application of reconstruction design program of lakes road， this paper proposed flexible base pavement program， semi-rigid asphalt pavement structure program and rigid base asphalt pavement structure program， and explored the three overlay structure programs.

关键词： 湖区；改建；干线公路；沥青路面

Key words： lake area；reconstruction；trunk highway；asphalt pavement

中图分类号：U414.750.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）35-0092-02

0 引言

国省干线公路作为地区经济建设中重要经济走廊，发挥着举足轻重的作用。但是干线公路修筑时间都比较早，其设计、施工技术标准相对较低，干线公路破坏严重，由于受到资金限制和旧路强度不均匀等影响常规维修改造方案效果不佳，尤其在部分湖区地区，路面在使用初期就严重损坏。为了提高湖区改建公路建设水平，找寻适应湖区地区的路面结构显得尤为重要。

1 湖区干线公路改造的设计原则[1-2]

尽量减少对旧路基础的处治，力图通过加铺结构方案设计和材料设计，提高路面结构承载能力；通过选择抗冲刷能力强的基层类型，以及基层材料选择和级配设计，提高基层的抗冲刷能力，减少半刚性基层的非荷载型裂缝；通过沥青面层结构类型的选择和材料组成设计，设计抗水损害能力强的沥青混合料，减少沥青路面的水损害，同时提高路面平整度与抗滑能力；通过选择经济适用的基层、面层界面夹层材料，达到减少沥青面层反射裂缝的效果；提高路面整体形象，同时改造设计方案在湖区道路中有推广应用前景；考虑当地材料和施工条件，根据破坏程度和类型提出相应的改造设计方案，为避免提高造价，力求通过设计和施工提高路面的使用性能。

2 沥青面层的设计思路

针对该路段沥青路面维修改造的现状，并根据目前国内外用于沥青路面维修工程的各种结构与材料的不同特点、施工工艺及其相应的优缺点，并适当考虑施工单位的施工经验，提出了多种沥青路面维修改造方案，重新进行沥青混合料的设计。

2.1 基于沥青面层功能的考虑 考虑该路段，交通量大，重载车多，沥青面层采用二层，路面面层不同深度处的功能是不相同的，因此可以根据各层的功能采取有针对性的设计。

2.1.1 表面层 表面层一般为三向受压区，力学上以剪应力为主，主要功能是在足够长的时间内提供平整的行驶表面和足够的抗滑性能，是沥青路面要求最高的层次，为保证实现这些功能，表面层必须具有足够的耐久性。研究主要通过材料选择和加工、材料组成设计和沥青混合料类型选择等，确保集料具有足够的粗糙度，表面层有适当的构造深度、很强的高温抗变形能力；具有足够的低温韧性；具有足够的强度，具有扩散荷载的能力，能够抵抗荷载的重复剪切作用和其他疲劳作用，具有很强的抗水作用能力。

2.1.2 下面层 下面层一般为竖向受压区，力学上以抗竖向压缩为主。主要功能是抗车辙、抗疲劳，要实现这些功能，研究主要通过选择沥青标号和等级、材料组成设计、适当的厚度和沥青混合料类型选择，确保下面层具有较强的高温抗变形能力和足够疲劳性强度，以抵抗荷载的重复作用，同时具有较强的抗水作用能力和耐久性。

2.2 对新的沥青加铺层与材料提出如下技术性能要求

①抗水损害能力。评价新的沥青面层混合料水稳定性的特征指标有：粘附性、浸水马歇尔强度比（残留稳定度）、试件冻融前后的间接抗拉强度比（TSR）。应采取多项措施解决水损坏问题，一是针对新的沥青面层沥青混凝土的空隙率设计，一般设计空隙率应控制在3～5%，马歇尔试验应采用双面击实75次，采用S型级配，施工中还要控制新的沥青面层的孔隙率（现场孔隙率不超过6%），提高结构的密水性，减少渗水量；二是采用抗水损害能力强的材料，碎石采用石灰石，提高骨料与沥青的粘附性等。

②表面抗滑性特征指标：构造深度。从集料选择和级配组成设计入手提高面层抗滑性。

③高温稳定性，即具有高的抗车辙能力和抗挤压破坏的能力。考虑到湖北湖区处于湿热地区，对高温稳定性提出了较高要求。特征指标：动稳定度和永久变形。

④防止泛油。沥青路面的泛油，将影响路面的使用性能，降低抗滑能力，并引起其他路面病害的产生。从设计和施工上应严格控制用油量。

⑤方案易于实施，尽量减少对交通的影响。

3 加铺沥青面层结构方案

针对该段沥青路面维修改造的现状，以及改造设计方案在湖区道路中有推广应用，提出三种加铺结构方案，分别为柔性基层沥青路面结构方案、半刚性基层沥青路面结构方案和刚性基层沥青路面结构方案。具体理由如下：

3.1 加铺柔性基层沥青路面结构方案 柔性基层具有较好的变形能力，减少沥青面层反射裂缝和增强路面内部结构排水，减少路面水损害，但对施工和旧路强度较高。柔性基层材料主要有沥青处治类和级配碎砾石类，沥青处治类明显比级配碎砾石从施工和路面使用性能方面要好，考虑经济性，在旧路结构强度较高的路段，推荐采用级配碎石柔性基层结构方案，具体结构见表1。

3.2 加铺刚性基层沥青路面结构方案 实践证明，在高等级尤其是重载交通道路上，原有的基层结构及其技术指标与标准，已不能充分适应目前交通发展的要求，需要提高其技术指标和要求或采用新的较高刚度、耐冲刷的基层材料，以顺应交通发展趋势，保证路面使用要求。贫混凝土（Lean Concrete，简称LC）与水泥稳定碎石、二灰碎石等常用半刚性材料相比，具有较高的强度、刚度和整体性，抗冲刷能良好。

尽管水泥混凝土路面是一种高级路面，但将其作为面层，仍然有一些明显的缺点，如路面存在较多的纵横缝，行车舒适性差；养护不及时，水分容易渗入，损坏基层和路基；路面损坏后修复难度大等等。但如果将其作为沥青路面的基层，形成复合式路面结构，通过适当的技术措施消除其接缝对面层的反射，将具有很大的结构优势。

该方案与直接加铺水泥砼面层相比有明显的优势，一是大大降低直接加铺水泥面层带来的由于接缝、裂缝渗水导致的水泥砼路面唧浆，脱空而引起的断板破坏，大大降低路面养护维修成本；二是加铺沥青面层后可降低面板的温度应力，改善板的受力状况，降低对超载对荷载敏程度；再者是改善路面的舒适性能。具体结构见表2。

该方案主要特点是，采用22cm水泥砼作基层，目的是为了提高路面结构承载能力，减少对旧路基础的处治，大大提高基层的抗冲刷能力；沥青上面层采用C型沥青混合料，目的是提高面层的高温稳定性，下面层采用F型沥青混合料，目的是减少面层的反射裂缝；水泥砼基层施工求基本与水泥砼路面施工，需设传力杆（建议使用的传力杆直径28mm，长度400mm，间距为200mm）和拉杆，切缝和灌缝；不同的是横向切缝间距为10m，尽量减少面板浮浆，为增加界面抗剪能力，采用缓凝祼露集料法，在面板施工后，洒一层为单层满铺量的50%左右干净单一粒径碎石（9.5～13.2mm），洒布时间应该根据气温确定，原则是单一粒径碎石嵌入贫水泥砼基面表面的深度为单一粒径碎石粒径的1/2-2/3。经过涵洞、通道处，设计时应根据规范要求特殊设计等。同时考虑到该路面裂缝较多，为防止贫混凝土施工时水泥浆下渗导致板低强度偏低，建议贫水泥混凝土基层施工前在旧路面上铺一层塑料膜。

采用热熔型土布+0.8L/m2A-70A普通沥青作为应力吸附防水层，主要是热熔浸渍土工布是由数千条连续不断的长纤维纠结叠网而成，其制造过程是将聚酯粒经热熔后由纺嘴挤出，利用高压气体冷却成丝再经均匀叠网在输送带上，最后经热粘合而成。热熔型土布本身内部含胶，它有较好的应力吸收和防水效果，可减少面层出现反射裂缝和基层的水损害，同时沥青面层施工时，利用沥青混合料的温度，使其胶部分熔化与沥青面层粘结好，施工较方便。

3.3 加铺半刚性基层沥青路面结构方案 半刚性基层作为我国公路基层的主要型式，具有强度高、刚度高，施工经验较为丰富等优点，但缺点是容易产生非荷载型裂缝，抗冲刷能力较差，而缺点存在一定程度上与我们过去过分强调基层强度，不重视级配设计，施工质量控制不当有很大的关系。本次半刚性基层沥青路面结构方案设计重点从级配设计和强度要求方面尽量减少非荷载型裂缝、从结构组合方面，最大限度的减少面层反射裂缝出现。具体结构见表3。

该方案主要特点是，沥青要求达到石油沥青的A级标准（以下方案沥青要求相同）沥青面层圴采用C型沥青混合料，主要目的是提高面层的高温稳定性，但对施工压实相对要求较高；基层采用骨架密实型水泥稳定碎石，主要是为了减少基层的非荷载型裂缝，从而达到减少面层的反射裂缝的目的。

4 结语

本文提出的几种典型结构类型，并分别对三种旧路改造方案进行分析。三种结构方案均在该路段上铺筑了试验路，究竟其使用效果如何，还需后期的验证。试验路的最终使用状况，将为湖区适应性结构研究提供事实依据，进一步完善课题提出的研究成果，指导为今后的工程应用。

参考文献：

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