忻州北高速公路路面养护设计分析

吕永斌

(山西交通控股集团有限公司忻州北高速公路分公司，山西 原平 034104)

0 引 言

公路作为国家层面的基础性通用性设施，如何有效使用这一重要资产，是摆在公路行业养护者和管理者面前的一个重大难题。依据合理的、有效的、可行的公路养护管理和养护技术决策体系，使得公路养护资金和养护效果之比达到最优，提升高速公路的综合养护管理水平及养护质量。使得日常养护常态化、预防养护精准化、功能养护精细化，是我们管理人员急需面对的问题。

忻州北高速包括神河段和原神段，其中神河段是山西省“三纵十二横十二环”高速公路网第三横(灵丘驿马岭～河曲)的重要组成部分，路线全长99 km。该段高速公路已于2014年9月25日正式通车运营,使用年限接近五年。

1 项目概况

忻州北神河高速按全封闭双向四车道标准进行修建，设计速度是80 km/h和100km/h，路基宽度标准值是24.50 m和26.0 m，设计年限为15年，维修处治设计将保持神河高速公路原技术标准、路面平纵线性等指标不变。

原路面结构技术标准：4 cm+6 cm+6 cm沥青面层+38 cm的水稳碎石基层+20 cm水稳碎石底基层。

2 病害原因分析

2.1 沉陷

大多数处于山岭区的高填路段，还有部分是半填半挖路段，原有路基的地质病害本身比较严重，另外还有施工中工程质量控制等因素，反映在路面结构层上，即路面不断沉陷，不断修补。运营过程中地基出现不均匀沉降；或者是有些路面积水来不及处理，积水下渗路基，在车辆荷载的重复作用下，地基出现沉陷等病害；有些回填料控制不好或处理不彻底，也会产生沉陷等不均匀沉降。

2.2 拥包

(1)沥青混合料的细料偏多或沥青用量偏高，热稳定性较差，在夏季温度较高时，不能够有效抵抗行车荷载引起的水平作用力。

(2)沥青面层全面进行摊铺时，基层表面未喷涂刷粘层油或未清扫结构层表面，致使路面结构层上下层之间的黏接不好，沥青混合料整体摊铺不均匀，局部细料过度集中。

(3)基层或下面层等未充分压实，强度未达到设计要求，发生了位移变形。

2.3 坑槽

(1)路面结构的下面层标高整体控制不严，致使上面层沥青混凝土结构厚度不够，从而在行车载荷作用下，这部分混合料易被车辆的作用“带走”，形成了坑槽。

(2)高速行车、较大空隙和水之间的相互作用产生了泛油现象。而水具有比较强的湿润性和表面张力，通过沥青的乳化作用，穿透沥青膜，侵入沥青集料断面，最终将其取代。造成集料和沥青之间的粘附性不足，沥青逐渐削离，产生了自由沥青，由于其比重略小于水而自然上浮，在车辆轮胎的吸力作用下发生迁移，同时，造成集料内部松散，降低了整体强度，产生了裂缝，最终形成坑槽。

2.4 唧浆

神河高速现状路面结构主要采用半刚性基层结构,面层各个结构层的密度也是从上到下依次降低，同时抗渗性也逐渐减小，地表水将沿着表层裂缝下渗，使的沥青面层与基层之间出现分离错位，同时，是的基层顶面的结构层材料显示了松散状态，在车辆荷载作用下，产生唧浆。

2.5 裂缝

(1)半刚性基层，由于受气温变化的影响，冷缩时产生了横向开裂，从而反射到上面的沥青面层。

(2)路基的不均匀沉降，桥头(搭板)、涵洞及其通道，由于刚性结构与柔性结构之间的差异沉降也是导致裂缝产生的主要原因。

3 路面养护设计

3.1 损坏状况指数(PCI)计算

PCI=100-a0DRa1

式中：DR-为路面的破损率(%)。

3.2 养护类型

(1)功能性修复

路面裂缝、唧浆、坑槽等病害严重，路面强度为优良的段落，且PCI指标较低段，将沥青面层的上面层或上、中面层铣刨后，重新铺筑沥青混凝土路面各个结构层，4 cm的沥青混凝土上面层和调平层，下层主要是起调平各个结构层的作用。

(2)结构性修复

①路面基层强度差

路面裂缝严重，结构强度差的段落，将原有路面结构层铣刨后，首先铺设玻纤格栅应力吸收层，然后填充C20贫混凝土或者是水稳碎石结构层，最后重新铺筑表层的沥青结构，4 cm+6 cm沥青面层结构。

②路面沉陷

a.路面沉陷深度≤10 cm路段

对原路面进行初步铣刨后，采用AC-20C的沥青混凝土进行调平处治，再加铺4 cmAC-13C型SBS改性后的沥青混凝土，恢复原路面的设计标高。

b.路面沉陷深度>10 cm路段

对原路面进行初步铣刨后，用AC-20C的沥青混凝土分两层进行调平处治，再加铺4 cmAC-13C型SBS改性后的沥青混凝土，恢复原路面的设计标高。

加铺沥青混凝土施工前，先将沉陷段落前后的沥青层铣刨为长度不小于5.0 m的阶梯状，然后再开始摊铺调平层(分层碾压)和加铺层的沥青混凝土。如图1所示。

图1 沉陷路面结构衔接部图

(3)预防性养护

主要是针对路面具有轻微纵横向裂缝病害，且PQI评价为良的沥青路面。

①对裂缝采用灌缝胶进行修补处治；

②采用4 cm就地热再生措施对其进行处治。

其中，就地热再生措施，主要是通过加热机对现状路面进行预加热，使的原有路面软化，随后在其表面喷再生剂，然后翻新原有路面结构，对翻松后的混合料进行试验，确定加入新的混合料的比例，最后施工碾压。

表1 就地热再生适宜条件

采用8～10 mm超粘磨耗层。施工前首先对裂缝、坑槽等小型路面病害进行初步修补，修补完成后，在原状路面层表面铺设一层改性乳化沥青，最后铺筑磨耗层。新铺筑的磨耗层与原路面在接头部位做好了前后顺接，长度不小于3.0 m。

表2 超粘磨耗层验评标准

(4)桥面铺装修复

桥面主要存在坑槽、唧浆、裂缝等病害，对上面层铣刨后，重新恢复原路面。对下面层或铺装层可能存在的病害，增加了动态设计调整方案。如果病害延伸到了下面层，采取4 cmAC-13C型的SBS改性沥青混凝土+6 cmAC-20C沥青混凝土；

桥面铺装层是不完整的情况，采取了4 cmAC-13C型的SBS改性的沥青混凝土+6 cm的AC-20C型的沥青混凝土+10 cm C50钢筋+钢纤维混凝土铺装结构，且桥面沥青层和水泥混凝土铺装中间设置了道桥专用防水层。

4 废弃料设计

铣刨料的利用，主要是按照就近的原则就近设置铣刨料堆放场地，将旧沥青混凝土铣刨料由运输车辆调转运输，铣刨的旧沥青混合料堆放整齐，并应进行防护处理，防止扬尘。铣刨的旧沥青混合料应确保98%以上回收并及时在沿线低等级道路维修中加以利用。

及时将铣刨的混合料及凿除的水泥混凝土铺装层废料拉运到指定地点，以防扩大污染。

5 总 结

近年来，忻州北高速的交通量呈逐年增长趋势，而且重车比例较大，路面病害程度也不断增加，虽然日常养护等各种措施在尽力维护，病害路段仍四风严重，一方面是主要是沉陷段，大多处于山岭区的高填路段，还有部分是半填半挖路段，原有路基的地质病害比较严重，反映在路面结构层上，即路面不断沉陷，不断修补。另一方面是坑槽、裂缝等常规病害，这些与重载车辆比例较大有直接关系。各种病害的不断发展，严重影响了行车的舒适性、安全性和畅通性，降低了忻州北高速公路的服务功能。

为全面做好高速公路养护工作，提升公路养护指标，延长公路使用寿命，满足公路长远发展需要，同步提升养护管理水平，为2020年“迎国检”打下坚实的基础。养护管理、养护设计、养护施工等均需与检测紧密联系，做好养护勘察设计前的相关检测，养护施工过程中的施工质量控制、养护施工完成后交竣工验收工作，各环节均需满足相关技术标准，保证施工质量，急需养护检测咨询的全面介入。

本文通过对忻州北高速公路2019年路面养护设计进行研究，提出了一些建议和想法。