摘要

現如今，在我國經(jīng)濟快速發(fā)展的條件下，高等級公路的應用是社會(huì )發(fā)展的重要條件，效高、耐久的運輸條件可大大提高整個(gè)國家的生產(chǎn)效率。但自從路面設計以來(lái)，路面結構性破壞一直影響道路使用壽命，而且隨著(zhù)交通量和車(chē)輛軸載的加重，獲得較長(cháng)使用壽命的瀝青路面一直是道路研究者面臨的嚴峻挑戰。長(cháng)壽命瀝青路面是一種耐久性路面，通過(guò)對道路材料選擇、混合料設計和路面結構設計等方面的改善，獲取一種較長(cháng)使用年限且經(jīng)濟的瀝青路面結構。目前使用較多的長(cháng)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)濟性原因現階段無(wú)法大規模的應用于實(shí)際工程中。本文通過(guò)采用半剛性基層瀝青路面的設計來(lái)實(shí)現長(cháng)壽命瀝青路面，分別對路面各層結構設計、路面材料選擇、施工質(zhì)量控制等階段進(jìn)行改善，并結合試驗路進(jìn)行設計指標質(zhì)量檢測。

試驗路設計

工程概況

某試驗路為某高速公路中一段半幅路，所在區域地勢平坦、開(kāi)闊，路線(xiàn)所經(jīng)區域屬中濕帶大陸性氣候。全線(xiàn)長(cháng)3km，起訖樁號為K23+100～K26+100，路面寬度為11.5m，路基寬度為13m，路基存在填挖現象，且有一定的縱坡。通過(guò)對半剛性組合式基層路面結構、路面材料和施工質(zhì)量的設計來(lái)實(shí)現長(cháng)壽命瀝青路面。

路面結構設計

雖然全厚式瀝青路面結構是目前公認的長(cháng)壽命瀝青路面結構，但在現階段很難大規模的應用于實(shí)際工程中去。有相關(guān)研究證明，通過(guò)對粒料底基層和組合式底基層的設計同樣可以實(shí)現長(cháng)壽命路面，本文針對半剛性組合式底基層類(lèi)，根據路基頂面容許壓應變、瀝青層層底水平容許拉應變和永久變形等指標、標準和結構設計方法，進(jìn)行長(cháng)壽命瀝青路面結構設計，其各層路面結構設計厚度、模量和相應參數，如表1、表2所示。

路面材料選擇和設計

路基：由于該試驗路地處沙漠邊緣，原地基大多數屬于風(fēng)積沙，且當地缺乏石料，無(wú)法對原基礎進(jìn)行換填處理，因此本文使用基礎為壓實(shí)風(fēng)積沙路基，但為防止基礎承載能力不足，路面上層結構擠入上鋪層中，產(chǎn)生過(guò)量永久變形，該試驗路采用在土基上設置一層天然砂礫墊層，既提高基礎受力特性，也能起到保路路基的作用。

底基層：該路面結構底基層采用水泥粉煤灰穩定碎石，為減少半剛性基層材料層裂縫，需使用較高模量的水泥穩定碎石，而高模量的路面結構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(huì )使路面早期出現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(shí)結合摻加火力發(fā)電廠(chǎng)除塵裝置收集的粉煤灰，其水泥和粉煤灰技術(shù)指標如表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，礦料級配設計為骨架密實(shí)結構，其具體設計級配如表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)指標如表6所示。

聯(lián)結層：聯(lián)結層的設計是長(cháng)壽命瀝青路面的一個(gè)重要層位。該層通常是抵抗路面車(chē)轍變形的重要貢獻層，承受剪應力大，因此，聯(lián)結層瀝青混合料應具備較高的高溫抗車(chē)轍性能。同時(shí)，為降低瀝青層層底和路基頂面壓應力，聯(lián)結層需要較高的模量。經(jīng)過(guò)試驗和理論分析后，本文在聯(lián)結層材料設計時(shí)采用SBS改性KLM90號瀝青混合料，同時(shí)摻加5%的增模劑，厚度設計為6cm，礦料設計為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，應具有足夠的抗剪強度，以防止瀝青路面出現高溫車(chē)轍病害。經(jīng)試驗和理論分析后，本文磨耗層厚度設計為4cm，膠結料采用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(shí)度：壓實(shí)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(shí)度不足引起的，保證路面壓實(shí)密實(shí)性是決定長(cháng)壽命瀝青路面使用質(zhì)量的重要施工控制指標。路基壓實(shí)越密實(shí)，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(kāi)裂。水泥穩定碎石雖然作為底基層，但壓實(shí)度同樣不得降低，須按照規范要求進(jìn)行執行。而瀝青層作為外表路面結構，其壓實(shí)質(zhì)量是影響路面長(cháng)期性能的關(guān)鍵因素，瀝青層壓實(shí)越密集，路面疲勞性能越好。在施工過(guò)程中，應嚴格控制混合料出場(chǎng)溫度和攤鋪溫度，且在攤鋪時(shí)要做到連續、均勻且不間斷。

均勻性：混合料均勻性同樣是影響長(cháng)壽命瀝青路面使用質(zhì)量的一個(gè)重要因素。均勻性控制不好所產(chǎn)生的主要問(wèn)題為離析，控制離析現象是長(cháng)壽命瀝青路面的重要質(zhì)量保障。在施工過(guò)程中，要嚴格控制混合料的拌和與攤鋪，對于級配碎石應使用集中廠(chǎng)拌，再使用攤鋪機攤鋪，攤鋪過(guò)程中攤鋪機速度不宜過(guò)快，應做到均勻不間斷，對部分存在缺料、不均勻的區域應及時(shí)進(jìn)行補料處理。

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

試驗路檢測

回彈模量測試

根據《公路路基路面現場(chǎng)測試規程》（JTG E60-2008），對試驗路各層施工完成后進(jìn)行現場(chǎng)回彈模量試驗，其測試結果如表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(mǎn)足路面設計時(shí)80Mpa的要求；墊層回彈模量均滿(mǎn)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)結層模量為1100Mpa～1500Mpa，磨耗層模量在1100Mpa～1200Mpa之間，均滿(mǎn)足路面結構設計要求。

土基頂面壓力測試

為測量長(cháng)壽命瀝青路面試驗路段土基頂面所受壓力，根據《公路路基路面現場(chǎng)測試規程》（JTG E60-2008）要求，在試驗路行車(chē)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(mǎn)足長(cháng)壽命瀝青路面設計要求，說(shuō)明該長(cháng)壽命瀝青路面具有足夠的耐久性，可抵抗較大的軸載。

來(lái)源：《中國公路》2019  作者：山西省交通規劃勘察設計院? 趙向敏