超薄磨耗层技术在南友高速公路预防性养护中的应用探讨

蓝万明　唐忠国

摘 要：为了寻求一种针对性强、性价比高、施工工艺简单且适合南宁至友谊关高速公路的养护方法，通过既有公路病害调研、材料试验研究、结构设计方法研究、使用效果评价、实体工程应用验证等技术手段对超薄沥青混凝土在南友高速公路养护预防性养护的应用展开了系统地研究，形成了成套技术，可延长路面服役寿命，有效地节约成本，具有十分明显的经济效益和社会效益。

关键词：超薄磨耗层 技术 预防性养护 节约成本

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（c）-0081-02

该项目针对南友高速公路所处的区域特点以及养护维修的技术需求而提出，依托于南友高速公路实体工程，以密级配AC-8型及半开级配的OGFC-8型沥青混合料铺筑2 cm厚超薄磨耗层，并分别以6%和18%的设计空隙率作为级配控制指标，对比两者的路用性能，以解决南宁至友谊关高速公路存在轻微车辙及疲劳裂缝或严重的温度裂缝的高等级沥青路面预防性养护的问题。

1 项目研究的主要内容

超薄磨耗层（2 cm厚）是一种新的结构形式和施工工艺，磨耗层材料选择的是设计空隙率分别为6%和18%的密级配AC-8型及半开级配的OGFC-8型沥青混合料。通过在南友高速公路病害典型路段实施AC-8（VV=6%）和OGFC-8（VV=18%）两个试验路段参考对比路段，总结性价比高、更适合南宁至友谊关高速公路沥青路面预防性养护的方案。

2 南宁至友谊关高速公路沥青路面使用现状分析

2.1 公路概况及交通情况

南友高速公路主线全长180.063 km，沿线气候温和，雨量充沛，湿度较大，夏湿冬干，春季阴雨连绵，夏季暴雨频繁，年平均降雨量1 344 mm，主要集中在5～10月，年平均气温21 ℃～22.1 ℃，极端低温-3 ℃，极端高温40.5 ℃。南友高速公路建成通车至今，历年交通量统计情况如表1所示。

2.2 道路使用情况及病害成因分析

南友高速公路自建成通车已近10年时间，经行车荷载和自然环境的综合影响，目前其路面麻面、细集料脱落、表面沥青老化现象比较普遍。南友路近年路况指标情况如表2所示。

3 超薄沥青混凝土結构设计研究

3.1 同步碎石防水粘结层

与旧路的层间结合措施选择SBS改性沥青防水粘结层，其沥青洒布量为1.8～2.0 kg/m2，撒铺碎石的粒径为9.5～13.2 mm粒径碎石，满铺率约为50%～60%，沥青撒布温度控制在175 ℃左右。

3.2 AC-8型目标配合比设计

AC-8型超薄磨耗层材料选择2 cm厚、设计空隙率为6%、最大公称粒径为7.2 mm的沥青混合料；其中4.75 mm集料的通过率为35%，热料仓比例3#仓∶2#仓∶1#仓∶矿粉=66∶0∶25∶9及最佳油石比6.3%。室内试件毛体积相对密度为2.150，车辙试验指标动稳定度为3 948次/mm。

3.3 OGFC-8型目标配合比设计

OGFC-8型超薄磨耗层材料选择2 cm厚、设计空隙率为18%、最大公称粒径为7.2 mm的沥青混合料；其目标配合比设计结果为：5～10 mm碎石∶0～3 mm机制砂∶矿粉=76∶22∶2，最佳油石比为4.37%。最佳油石比对应毛体积密度2.093 g/cm3；动稳定度1 772次/mm；均满足设计要求。

4 超薄磨耗层试验路铺筑

4.1 试验路段施工前概况

试验路段设置在南宁至友谊关高速公路的K134+300～136+300下行线，整体路段病害基本以表面麻面为主，部分路段有不规则横向裂缝、坑槽及小范围网裂等病害现象。

4.2 质量检验及使用效果评价

4.2.1 马歇尔试验检测

马歇尔体积参数指标如表3。

4.2.2 高温性能

高温稳定性指标如表4所示。

4.2.3 施工前后路况指标对比

超薄磨耗层施工前后路况指标对比如表5所示。

4.2.4 路面各项指标检测结果

路面各项指标检测结果如表6所示。

5 经济及社会效益分析

5.1 经济效益

5.1.1 节约养护成本

超薄磨耗层预防性养护促使南友高速公路路面性能大幅度提高，道路整体状况优良、行车舒适性高，预计可延长使用寿命5年以上，可节约的养护直接成本不低于5年×7万元/年×180 km=6 300万元。同时，超薄磨耗层造价约80万元/km，按照10年加铺2次计算，比常规路面大修300万元/km节约直接成本约（300-80×2）万元/km×180 km=25 200万元，并还可节约延迟改造的资金成本。

5.1.2 节省汽车行驶油耗

南友高速公路铺筑超薄磨耗层前路面平整度指数IRI为2.8 m/km，铺筑后路面平整度指标IRI平均值为1.2 m/km，改造后平整度指标IRI降低1.6 m/km，根据中交公路规划设计院周育峰研究员的研究成果，路面平整度指数IRI每增加1 m/km，油耗增加0.6%～1.2%（取低限0.6%测算），南友路全线平均日交通量约2.5万辆，按每百公里平均油耗15升计，改造后减少油耗每年可节约：15升×6元/升÷100公里×25 000辆/天×365天×180公里×1.6×0.6%=1 419.12万元。

5.2 社会效益分析

该项目研究成果的应用在改善了道路内在质量的同时，也有力地促进交通与社会、交通与自然间的融洽与协调，让广大人民群众对公路路面提供的服务感到满意，使公路成为和谐社会大重唱中的和谐音符。

6 结语

该项目通过系统的研究工作，取得了下述研究成果和结论。

（1）对于整体路面结构尚未出现损坏的路段，超薄磨耗层罩面是一种技术经济性能较优的方案，能推迟道路大修周期5～6年以上、延长道路的使用寿命，是一种用于高等级公路表面层的优质沥青混凝土。但需要注意的是，旧路养护维修工程中当原有路面存在明显的结构性破坏（如纵向裂缝、网裂）或较严重的车辙、推移（车辙深度大于1 cm）时，不适于采用超薄磨耗层技术。

（2）从耐久性及适应性等方面比较得知，密实级配AC-8型超薄磨耗层沥青混泥土路面较半开级配OGFC-8型超薄磨耗层沥青混泥土路面更适合南宁至友谊关高速公路目前的预防性养护维修。

参考文献

[1] 王旭东，严卫兵.超薄沥青混凝土抗滑表层技术研究[C]//2002年道路工程学会学术交流会论文集.人民交通出版社，2002.

[2] 徐立东.超薄磨耗层混合料设计要求[J].中国新技术新产品，2011（13）：93

[3] 南雪峰，徐宁，齐永超.超薄磨耗层病害情况调查与分析[J].北方交通，2012（8）：1-3.

[4] 黄向前.超薄磨耗层的适用范围及施工注意事项[J].公路，2012（6）：250-254.