高速公路改扩建工程加铺沥青混凝土施工分析

摘要：文章阐述了我国高速公路改扩建情况，介绍了旧水泥混凝土路面改造方法，并结合兰海高速公路钦州至防城港段改扩建工程实例，分析了高速公路改扩建工程加铺沥青混凝土施工方法的具体应用。

关键词：高速公路;改扩建;加铺沥青混凝土;方案;施工

0 引言

在20世纪后期我国高速公路的修建中，水泥混凝土路面应用广泛，其在平整度、强度、稳定性等方面具有一定优势，但是随着交通负荷的增加，不少路面病害严重，改扩建势在必行，以切实保证交通安全性。本文主要以水泥混凝土路面改造为重点研究对象，展开具体论述。

1 我国高速公路改扩建情况

我国是交通大国，根据统计局报告显示，截止2018年年底，全国高速公路通车里程达14.26万km，位列世界第一。公路交通网络的逐步完善，为区域社会经济发展、群众出行提供了坚实基础，如表1所示列舉了各省高速公路里程（排名前十）。

在早期的高速公路建设中，主要以水泥混凝土路面为主，其具有平整度好、强度高、稳定性好等诸多优势。近年来，随着设计年限的逼近、重载车辆比例的增加等因素的影响，不少早期修建的高速公路无法满足使用需求，产生路面狭窄、病害等问题。目前新一轮的道路改造已经到来，如京哈高速公路等一些路段均在陆续实施改扩建工作。高速公路改扩建是我国公路事业发展的必由之路，对公路网的完善起到非常大的作用，加强相关技术研究具有现实意义。

2.1 高速公路改扩建的方法

本文主要就高速公路旧水泥混凝土路面的改造施工方法为例展开分析，目前常见的施工方法包括三种：

2.1.1 清除重铺法

此种方法需清除原本的路面，主要适用于路面板、基层存在严重病害的情况，具有工程量大、工艺复杂的特点。在工程实践中可知，清除重铺法的改造效果显著，但是投入的资金相对较大，且无法实现对原路面的有效利用，需谨慎使用。

2.1.2 直接加铺法

此种方法应用于高速公路旧水泥混凝土路面的改造。施工前，必须做好路面病害的调查分析工作，完成病害部位的针对性处理后方可进行新面层的加铺。

直接加铺法适用于旧水泥混凝土路面轻度病害，包括：水泥板轻度破碎、较小错台量、较小裂纹等情况，其前期路面处理十分关键，具体措施包括：

（1）旧路面板块稳定处理：更换破碎板、重裂缝板块;轻裂缝板，加铺过渡段更换，其他路段采用植筋、灌缝、压浆等处理方法;

（2）疏通防排水系统;

（3）接缝处理，包括压缝带、浸油土工布、玻纤格栅等;

（4）反射裂缝处理：目前国内外加铺沥青结构减少反射裂缝的主要方法有：使用防裂效果好的面层、增加沥青面层厚度、从结构本身入手减少反射裂缝（如：采用碎石化技术）、设置应力吸收层等。

2.1.3 冲击压实法

此种方法采取的是“破碎旧水泥路面+铺筑沥青面层”的施工方法，根据旧路面的破碎程序可分为以下两种方法：

（1）断裂稳固法/破碎稳固法：断裂稳固法是将旧路面破碎为小块并压实，板块尺寸一般为0.6～0.75 m，碎块面积范围为0.37～0.56 m2，可有效减少反射裂缝，增强结构稳定性。破碎稳固法的施工工艺类似，处理后的板块尺寸更小，一般在0.3～0.4 m之间。

（2）碎石化法：此方法是将旧混凝土路板块直径破碎至0.3 m以内，加铺水泥混凝土或沥青混凝土（根据工程情况选择是否重铺上基层）。此种方法的优点在于将原有路面作为再生基层使用（图1），减少了材料浪费，但是施工要求较高、周期较长。

2.2.1 项目背景

本项目以兰州至海口高速公路钦州至防城港段改扩建工程为例展开分析，其1997年建成通车，二十多年来交通量不断增长，极大地促进了广西沿海地区运输结构和运输体系的优化升级。

目前本项目交通量已经较大，现有水泥路面损坏比较严重，经常占道维修，存在较大安全隐患，同时原道路在中央分隔带上所设的水泥防撞墙，晚间行车不防眩，景观不好。因此，本项目作为连接广西北部湾经济区的主干道，改扩建工程迫在眉睫。

2.2.2 原有路面调查

（1）调查路段总体路面病害状况等级为中，其中约20%的路段病害较严重，状况等级属于次—差。本次调查发现病害主要为错台、板角断裂、破碎板、边角剥落、裂缝及修补等。

（2）基层抗冲刷性不足，路面错台问题严重。

（3）从钻芯和雷达检测两种方式的调查结果来看，该路段路面平均厚度满足设计要求，路面混凝土强度均>4.5 MPa，满足设计重（特重）交通要求。

（4）基层调查平均厚度符合原设计，基层钻芯芯样大多能够完整取出，说明基层整体强度较高，完整性较好，板边处受冲刷影响基层与面层层间呈分离或脱空状态。

（5）FWD板边弯沉测试反映路面状况较好，中等的路段脱空率较低，大部分板传荷能力优良;病害较多路段整体弯沉值较大，脱空现象普遍，20%明显脱空、40%传荷能力不足。

（6）通过地质雷达检测发现路面内部的一些缺陷和病害，最主要为局部板底脱空以及面板与基层的错动沉陷，少数基层松散，板缝下部分路段垫层内积水。发现内部病害较多的路段同样是路面表面损坏严重的路段，因此进一步证明路面损坏与路基基层有密切关系。

2.2.3 路面改造方案

本项目除K4+300～K6+000段为分离式路基外，其余路段均为沿旧路基两侧加宽扩建。为充分利用旧路，结合新旧路基横断面，原路面旧路行车道部分挖除原水泥混凝土面板，处治基层病害作为本工程的路面底基层;旧路肩部分采用全部挖除旧路肩面层及基层、垫层以及填土30 cm，与路基加宽部分一同施工新的垫层和底基层;加宽部分为级配碎石垫层+水泥稳定碎石底基层+土工格栅+基层+沥青面层。旧混凝土板加工成碎石后可用于新建部分的路面水泥稳定碎石底基层。

本项目采用的路面结构组合及厚度见表2。

本文仅以兰海高速公路钦州至防城港段改扩建工程为例展开分析，以期供类似项目参考。

3.1 路面施工安排

本项目为缩短工期，借鉴国内多个改扩建项目实践经验，对施工方案作如下安排：基层、底基层所需混合料数量大，是控制路面施工进度的关键，在每个施工区段设置2～3套拌合设备，3～4套摊铺设备，基层三层摊铺可三台班同时作业，尽量缩短工期。为充分保证路面施工质量，从施工工艺上消除纵向裂缝的产生，新老路面沥青上面层同时施工，半幅用三台摊铺机同时铺筑上面层，施工区段一般为4～6 km。

3.1.1 旧路面处治

本项目对旧路面横坡调整0%、+1%利用旧路二灰基层的路段，在旧路二灰基层与新建部分的水泥稳定碎石底基层接缝处设置聚酯纤维布进行加固，搭接长度≥20 cm。

3.1.2 級配碎石垫层

本项目级配碎石垫层试验段铺筑长度至少200 m，应合理确定施工参数;集中厂拌+自卸汽车运输，摊铺前，将路床清理干净、精确放样，碎石摊铺机一次性摊铺半幅宽，人工补齐;采取全宽范围内碾压方法，16 t光轮压路机静压+18 t振动压路机振实+光轮压路机收光。

3.1.3 水泥稳定碎石基层

本项目属特重交通等级，水泥稳定碎石混合料配比如下：

（1）基层水泥∶碎石=5∶95;

（2）底基层水泥∶碎石=4∶96。

混合料拌和严格控制计量，配备足够的运输车，确保1 h内运输到现场，超过2 h应作废料处置;选用摊铺功率≥120 kW的沥青混凝土摊铺机进行摊铺，在混合料处于或略大于最佳含水率的状态下进行碾压，碾压设备为双钢轮压路机和重型振动压路机，基层、底基层压实度分别为99%、98%。

3.1.4 透层

基层施工后，洒布透层沥青（乳化沥青），用量为0.7～1.5 L/m3，确保其渗透入基层超过5 mm。完成透层施工后，钻孔检测其渗透深度达标后，24 h内铺筑沥青封层。

3.1.5 同步沥青碎石封层

本项目采用同步碎石封层车进行作业，沥青、石灰岩、辉绿岩撒布量分别为1.5～1.8 kg/m2、4～5 kg/m2、7～8 kg/m2，轮胎压路机碾压，确保碎石进入沥青。完成封层施工后，立刻进行上面层施工，不得开放交通。

3.1.6 改性乳化沥青粘层

本项目选用沥青洒布车喷洒改性乳化沥青，用量为0.3～0.6 L/m3，洒布时间为摊铺作业前1～2 d。施工完成后立即铺筑沥青混凝土，以免粘层受到污染。

3.1.7 热拌沥青混合料路面

（1）施工准备：铺筑前，检查基层、下卧沥青层质量，不得有污染情况，否则需清洗干净或是铣刨后方可铺筑。

（2）混合料拌制：混合料由拌和厂拌制，拌和能力应满足施工进度要求。每天先干拌几锅集料废弃，再正式拌和混合料。出厂时必须逐车检测混合料重量、温度，记录时间、签发运料单。

（3）混合料运输：采用大吨位运料车运输，运力稍有富余，应≥10台，保证5台以上运料车等候方可进行摊铺作业。运料车必须打扫干净，由专人指挥装料，清洗轮胎后方可进入施工现场。

（4）混合料摊铺：采用沥青摊铺机摊铺，上面层采用单台摊铺机全幅一次性摊铺，中、下面层采用双机联合作业。摊铺温度要求如表3所示。

（5）混合料压实及成型：沥青碾压方法如表4所示，要求各面层压实度≥98%，现场孔隙率≤6%。

（6）接缝：沥青路面接缝需紧密、平顺，上下导牟纵缝错开：①热接缝：150 mm;②冷接缝：300～400 mm;③横向接缝错开≥1 m。使用3 m直尺检查接缝是否平整，确保路面质量满足要求。

（7）交通开放：摊铺层施工完毕且温度<50 ℃后，可开放交通。

3.1.8 聚酯纤维布加固

将基层清扫干净后，测量划线、喷洒粘结料，粘结料比聚酯玻纤布宽5～10 cm;铺设聚酯玻纤布，两侧洒布石屑;完成聚酯纤维布铺设第二天，立即摊铺上层沥青混合料。

3.2 施工注意事项

加宽拼接时，接缝处因材料、施工接缝的差异，在荷载作用下将处于最不利状态，具体注意事项如下：

（1）减少新老路基差异沉降，保证路基稳定。

（2）提高路面结构整体抗剪性能，路面基层以上结构层采取整幅一次性摊铺。

（3）新老路面结构间和新拼路面靠近接缝区要保证承载能力平缓过渡，采用台阶式拼接，防止突变。

（4）为防止路面结构拼接范围内反射裂缝，铺设玻纤格栅，提高路面结构耐久性。

4 结语

综上所述，水泥混凝土路面加铺沥青混凝土在高速公路改扩建工程中应用广泛，在工程实践中必须根据项目情况，做好旧路病害调查和评价工作，并据此设制定旧路处理方案、加铺层结构方案，规范开展基层、面层施工作业，全面减少反射裂缝的发生，保证高速公路改扩建后获得良好的通行能力。

参考文献：

[1]吴仲华.水泥混凝土路面加铺沥青层预防性养护技术分析[J].西部交通科技，2018，135（10）：42-44.

[2]吴飞富，彩雷洲.旧水泥混凝土路面加铺沥青面层层间结合措施的试验研究[J].西部交通科技，2018，133（8）：26-29.

[3]王强林.桂柳高速水泥路面沥青加铺层SMA20设计与应用[J].西部交通科技，2018，133（8）：22-25.

作者简介：张玉柱（1981—），工程师，主要从事高速公路施工及管理工作。