高湿热环境下大型枢纽立交桥差异改性路面设计

展洪斌 王小庆

摘   要：为了提高沥青路面在高温湿热的环境下的路基承载力，本文主要对高湿热环境下的沥青路面结构进行研究，基于不同道路路段的受力特点计算出对应的面层结构弯沉值，给出了主线路面、集散车道、匝道路面、地面辅道路面的道路面层结构设计，改性沥青层选用ARSMA-13橡胶沥青玛蹄脂混凝土、AC-20C中粒式沥青混凝土、AC-25C粗粒式沥青混凝土，粘层材料选用SBS改性沥青黏结防水层、液体沥青AL（M）-3，主线路面、集散车道、匝道路面的面层厚度为4cm（上面层）、6cm（中面层）、8cm（下面层），地面辅道路面的面层厚度为4cm（上面层）、5cm（中面层）、7cm（下面层）。

关键词：差异改性  沥青路面  立交桥  高湿热地区  面层材料

中图分类号：U416.217                             文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）05（a）-0055-03

Abstract： In order to improve the subgrade bearing capacity of asphalt pavement under the high temperature and humidity environment， this paper mainly studies the asphalt pavement structure under the high humidity and heat environment， calculates the corresponding surface deflection value based on the stress characteristics of different road sections， and gives the road surface structure design of the main line pavement， distribution lane， ramp pavement， ground auxiliary road pavement， modified asphalt layer Arsma-13 rubber asphalt mastic concrete， AC-20C medium grain asphalt concrete and AC-25C coarse grain asphalt concrete are selected. SBS modified asphalt bonding waterproof layer and liquid asphalt Al （m） - 3 are selected as the bonding materials. The surface thickness of main line pavement， distribution lane and ramp pavement is 4cm （upper layer）， 6cm （middle layer） and 8cm （lower layer）， and the surface thickness of ground auxiliary road pavement is 4cm （upper layer）， 5cm （middle layer）， 7cm （lower layer）.

Key Words： Differential modification; Asphalt pavement; Overpass; High humid and hot area; Surface material

由于立交北侧增设下穿高速铁路框架桥未实施，立交范围现状屯里油库、输油管线未搬迁，且本工程与地铁一号线交叉，需进行安全评估等因素的影响，凤岭北路-高速环路立交工程无法一次实施完成。因此本立交工程需分期设计实施。根据火车东站的交通组织需求，需尽快实现火车东站高速集散系统与现状高速环路衔接，2015年3月完成设计南宁市凤岭北路-高速环路立交工程（一期工程），该工程已经顺利实施并通车。目前，南宁市凤岭北路-高速环路立交工程主要受到屯里油库搬迁及地铁一号线影响范围为凤岭北路与高坡岭路交叉路段范围，其余范围立交主线及匝道实施均不受影响。

1  工程概况

南宁市凤岭北路-高速环路立交工程（二期工程）位于南宁市凤岭片区，南宁东站东南角，南宁市青秀区凤岭北路与高速环路相交处，如图1。

立交总体方案为“半定向、半苜蓿叶蝶型、全互通立交”型，立交共三层，设计地面道路系统及为第一层，高速环路为第二层，凤岭北路作为立交的第三层。立交包括凤岭北路、高速环路两条主线道路。

2  现存问题

沥青路面暴露于自然环境当中，路面材料的使用性能容易受到环境因素的影响，包括气温、降水、风、日照等气候因素，也包括土基湿度变化、边界向结构内部渗水等自然因素。近些年国内外相关研究表明，温度的变化对路面材料的使用性能有较大影响，进而影响路面的服务功能和使用寿命，公路沥青路面病害问题，要引起高度重视，积极分析导致病害出现的因素，提升道路运行质量[1-2]。南宁年平均气温21.7°C，极端最高气温40.4°C，年平均相对湿度65%;而处于高湿热地区的沥青路面容易造成層间的剪切破坏以及一系列的道路病害，需要使用多种改性沥青的组合，进行面层结构的设计来增加层间抗剪强度，从而减少道路病害的产生。

3  路面设计

3.1 路面结构设计原则及依据

本路路面结构系结合南宁市的气候、水文、土质、材料、工程实践经验、施工和养护条件等，并参考《现有高速公路东环改造二期工程》采用的快速路路面结构，按《城镇道路路面设计规范》（CJJ169-2012）进行设计。根据道路规划资料、现状道路情况及未来发展预测，及根据前阶段的批复，本工程路面结构采用沥青混凝土路面。

3.2 差异改性路面结构设计

为了充分发挥改性沥青的作用，主线路面、集散车道、匝道路面、地面辅道路面对应不同的面层弯沉值，设计不同的组合类型，这样不仅能够满足沥青路面的承载力要求，而且大大的降低了成本。

（1）主线路面结构。

高速环路GS K3+240～GS K4+170段主线、凤岭北路主线新建路面结构如下。

计算参数：设计标准轴载为BZZ-100KN。沥青混凝土路面结构达到临界状态的设计年限为15年。设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数5150万次/车道。轴数分配系数0.5。

（2）集散车道、匝道路面结构如下。

计算参数：設计标准轴载为BZZ-100KN。沥青混凝土路面结构达到临界状态的设计年限为15年。设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数1950万次。轴数分配系数0.5。由于使用年限与行车荷载对于集散车道、匝道的要求，其路面结构设计与主线路面结构相同。

（3）地面辅道路面结构如下。

计算参数：设计标准轴载为BZZ-100KN。沥青混凝土路面结构达到临界状态的设计年限为10年。设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数1050万次。轴数分配系数0.5。

材料及施工质量要求：ARSMA-13沥青混凝土上面层采用橡胶改性沥青，木质素纤维掺量为0.4%，上面层集料应采用辉绿岩，其余层集料可采用石灰岩;AC-20C沥青混凝土中面层采用SBS改性沥青;粗粒式沥青混凝土矿料级配采用AC-25型，沥青混凝土采用普通沥青，沥青标号为70号，沥青用量3.0%～5.0%。对沥青路面层间粘接强度的预计是一个重要部分，同时还在很大的程度上影响对沥青路面使用寿命的计算[3]。调查发现，SBS改性沥青黏结防水层、液体沥青AL（M）-3作为粘层材料时，对于ARSMA-13橡胶沥青、AC-20C、AC-25C沥青混凝土的粘结性能较好，并且工程实施效果良好。

4  结语

本文主要对高湿热环境下的沥青路面结构进行研究，基于不同道路路段的受力特点计算出对应的面层结构弯沉值，给出了主线路面、集散车道、匝道路面、地面辅道路面的道路面层结构设计，改性沥青层选用ARSMA-13橡胶沥青玛蹄脂混凝土、AC-20C中粒式沥青混凝土、AC-25C粗粒式沥青混凝土，粘层材料选用SBS改性沥青黏结防水层、液体沥青AL（M）-3，主线路面、集散车道、匝道路面的面层厚度为4cm（上面层）、6cm（中面层）、8cm（下面层），地面辅道路面的面层厚度为4cm（上面层）、5cm（中面层）、7cm（下面层）。其中ARSMA-13橡胶沥青选用辉绿岩作为骨料，就地取材，在保证强度的同时降低了工程成本。

参考文献

[1] 慕龙龙，陈晓梅.半刚性基层沥青路面温度场分析研究[J].内蒙古公路与运输，2019（6）：39-43.

[2] 武金奎.公路沥青路面病害成因及养护措施[J].建材与装饰，2019（35）：251-252.

[3] 张小利.公路沥青路面结构层粘接强度可靠性分析[J].粘接，2019，40（11）：95-98.