津石高速公路永久路面试验方案设计及应用分析

唐兰军

(中电建冀交高速公路投资发展有限公司，河北 石家庄 050000)

0 引言

津石高速公路项目全线长171.177 km，采用双向六车道高速公路标准，设计速度为120 km/h，路基宽度为33.5 m。其是雄安新区对外骨干路网首条开工建设、通车的重点项目，对后期建设项目具有重要的示范和引领作用[1-4]。为了提高津石高速公路的使用效果，在津石高速公路部分区域设计了五种永久路面试验段，通过实际的应用分析，为全线其他区域应用及类似工程提供依据。

1 永久路面试验段设计方案

1.1 试验段设计方案

1.1.1 原路面设计方案

4 cm改性沥青玛蹄脂碎石(SMA-13)、橡胶改性沥青防水层(橡胶改性沥青洒布量为1.6±0.1 kg/m2)、6 cm橡胶改性沥青混凝土(ARHM-20)、PCR改性乳化沥青粘层(PCR改性乳化沥青洒布量为0.5±0.1 L/m2)、12 cm沥青稳定碎石(ATB-25)、PC-2乳化沥青透层(PC-2乳化沥青洒布量为1.1±0.1 L/m2)、20 cm水泥稳定级配碎石基层(7 d无侧限抗压强度为5～6 MPa)、20 cm水泥稳定级配碎石基层、20 cm水泥稳定级配碎石底基层，总厚度为82 cm。

1.1.2 试验段路面设计方案

(1)方案一：橡胶改性沥青混凝土(ARHM-13)、玻璃纤维抗裂型橡胶改性沥青防水粘结层(洒布量为1.8±0.1 kg/m2，纤维100 g/m2)、橡胶改性沥青混凝土(ARHM-20)、不粘轮改性乳化沥青粘层(洒布量为0.4±0.1 L/m2)、橡胶改性沥青混凝土(ARHM-25)、玻璃纤维抗裂型橡胶改性沥青防水粘结层(洒布量为2.0±0.1 kg/m2，纤维120 g/m2)、PC-2乳化沥青透层(洒布量为1.1±0.1 L/m2)、水稳级配碎石上基层、水稳级配碎石下基层，总厚度为76 cm。

(2)方案二：橡胶改性沥青混凝土(ARHM-13)、玻璃纤维抗裂型橡胶改性沥青防水粘结层(洒布量为1.8±0.1 kg/m2，纤维100 g/m2)、橡胶改性沥青混凝土(ARHM-20)、不粘轮改性乳化沥青粘层(洒布量为0.4±0.1 L/m2)、橡胶改性沥青混凝土(ARHM-25)、不粘轮改性乳化沥青粘层(洒布量为0.4±0.1 L/m2)、2.5 cm特种沥青应力吸收层(FAC-10)、PC-2乳化沥青透层(洒布量为1.1±0.1 L/m2)、25 cm水稳级配碎石上基层、25 cm水稳级配碎石下基层。总厚度为76.5 cm。

(3)方案三：4 cm橡胶改性沥青混凝土(ARHM-13)、玻璃纤维抗裂型橡胶改性沥青防水粘结层(沥青洒布量为1.8±0.1 kg/m2，纤维100 g/m2)、8 cm高模量沥青混凝土(HMAC-16)、不粘轮改性乳化沥青粘层(沥青洒布量为0.4±0.1 L/m2)、10 cm高模量沥青混凝土(HMAC-20)、玻璃纤维抗裂型橡胶改性沥青防水粘结层(沥青洒布量为2.0±0.1 kg/m2，纤维120 g/m2)、PC-2乳化沥青透层(沥青洒布量为1.1±0.1 L/m2)、25 cm水泥稳定碎石基上层、25 cm水泥稳定碎石基下层。总厚度为72 cm。

(4)方案四：4 cm橡胶改性沥青混凝土(ARHM-13)、玻璃纤维抗裂型橡胶改性沥青防水粘结层(沥青洒布量为1.8±0.1 kg/m2，纤维100 g/m2)、8 cm高模量沥青混凝土(HMAC-16)、不粘轮改性乳化沥青粘层(沥青洒布量为0.4±0.1 L/m2)、14 cm高模量沥青混凝土(HMAC-20)、不粘轮改性乳化沥青粘层(沥青洒布量为0.4±0.1 L/m2)、14 cm橡胶改性沥青混凝土(ARHM-25)、玻璃纤维抗裂型橡胶改性沥青防水粘结层(沥青洒布量为2.0±0.1 kg/m2，纤维120 g/m2)、PC-2乳化沥青透层(沥青洒布量为1.1±0.1 L/m2)、20 cm高抗剪强度级配碎石垫层。总厚度为60 cm。

(5)方案五：4 cm橡胶改性沥青混凝土(ARHM-13)、玻璃纤维抗裂型橡胶改性沥青防水粘结层(沥青洒布量为1.8±0.1 kg/m2，纤维100 g/m2)、8 cm橡胶改性沥青混凝土(ARHM-20)、不粘轮改性乳化沥青粘层(沥青洒布量为0.4±0.1 L/m2)、8 cm橡胶改性沥青混凝土(ARHM-25)、不粘轮改性乳化沥青粘层(沥青洒布量为0.4±0.1 L/m2)、10 cm橡胶改性沥青混凝土(LSPM-25)、玻璃纤维抗裂型橡胶改性沥青防水粘结层(沥青洒布量为2.0±0.1 kg/m2，纤维120 g/m2)、PC-2乳化沥青透层(沥青洒布量为1.1±0.1 L/m2)、25 cm水泥稳定碎石基上层、25 cm水泥稳定碎石基下层。总厚度为80 cm。

1.2 试验段层间联结

防水层：为加强路面结构整体性，减少水对路面面层的影响，在表面层下和基层顶各设置一层纤维加强型橡胶改性沥青防水层。洒布量表面层下可按1.8±0.1 kg/m2控制，基层顶可按2.0±0.1 kg/m2控制。喷洒后微铺粒径为10～15 mm的单一粒径不易压碎的硬质岩，覆盖率以55%～60%左右为宜。纤维采用玻璃纤维，纤维长度为4 cm。上防水层洒布量为100 g/m2，下层防水洒布量为120 g/m2。

粘层：粘层油采用不粘轮乳化沥青粘层，洒布量为0.4±0.1 L/m2。具体洒布量应通过试洒确定。

透层：水泥稳定级配碎石基层顶面喷洒PC-2乳化沥青透层，洒布量为1.1±0.1 L/m2。在透层喷洒完后洒布2～3 m3/1 000 m2的5～10 mm石料。

1.3 试验段设计方案特点

原设计方案是沥青路面常用结构组合，材料及施工工艺成熟。方案一与原设计相比，中面层厚度增加2 cm，下面层厚度增加2 cm且变更为橡胶沥青混凝土；水泥稳定基层厚度由三层20 cm变更为两层25 cm；沥青层下部增加一层防水粘结层，且两层均采用玻璃纤维抗裂型橡胶改性沥青防水粘结层；PCR改性乳化沥青粘层变更为不粘轮改性乳化沥青粘层。总体上通过下面层采用橡胶沥青混凝土提高结构抵抗自下而上开裂的性能。方案二与原设计相比，中面层厚度增加2 cm，下面层下部增加一层2.5 cm的应力吸收层，进一步提高结构抵抗反射裂缝的能力。方案三与原设计相比，中下面层采用高模量沥青混凝土，模量高，高温稳定性及承载性能好，且抗疲劳性能优于70号沥青混凝土；另一方面，结构层模量过渡更加协调，有利于结构协同受力。方案四为典型长寿命沥青路面结构，两层高模量沥青混凝土发挥承载作用，且高温稳定性好，ARHM-25结构层发挥抗疲劳作用。方案五结构的主要特点在于增加了一层大空隙柔性基层LSPM-25结构层，提高了抗疲劳开裂以及抵抗反射裂缝的能力。同时，该结构层空隙较大，下设防水粘结层，避免水分进入基层。

2 永久路面试验段检测分析

津石高速公路永久路面试验段检测根据结构的分层进行对比分析，实测对比数据包括沥青面层的沥青含量、压实度、厚度、平整度、构造深度等内容。为了节约篇幅，本文对首层沥青压实度、平整度进行了对比分析。如后页图1所示。

由图1可知，五种永久路面结构试验段压实度均比原结构大，作为长寿路面的结构四设计比原路面压实度高1.1，压实度最大的为结构五，比原结构提高了3.4。结果表明，永久路面试验段相比原结构密实度均有不同程度提高，可后期继续检测，检查永久路面的使用效果。

图1 4 cm橡胶改性沥青混凝土压实度对比分析图

图2 4 cm橡胶改性沥青混凝土平整度对比分析图

由图2可知，五种试验段永久路面平整度近似，相比原结构路面平整度均有下降，说明永久结构路面平整度更好，增加了路面的平顺性，减少跳车现象发生。

3 结语

为了推进永久路面技术的应用推广，在津石高速公路进行了五种方案的路面设计试验，根据五种设计方案各自的特点及层间联结设计，进行了五种方案与原设计的对比分析，结果表明五种设计方案均比原设计有不同程度的性能提高，为永久路面的应用提供一定的依据。当然论文中只进行了比较典型的性能对比，后期可进行弯沉值、渗水系数等的对比分析。