柔性基层在旧沥青路面补强中的应用研究

柔性基层在旧沥青路面补强中的应用研究

张艳财,李长城

龙建路桥股份有限公司   黑龙江省   哈尔滨市   150000

摘要：沥青混凝土路面因其良好的行车舒适性、低噪声、便于维护和减少扬尘等特点，已成为我国城市路面结构的主要组成部分。随着道路使用年限的增长以及重载车辆的增多，路面损伤加剧，导致路面结构强度降低，服务水平降低，不能满足多样化交通需求。为使路面恢复使用功能，延长使用寿命，必须对旧沥青路面进行修补、加固。

关键词：沥青混凝土路面；路面基层补强；柔性基层

在老沥青路面加固工程中，基层形式的选择对后期服务质量有很大的影响。本项目拟以某路段为研究对象，采用表观调查、破坏分析和弯沉测试相结合的手段，对其现状进行全面分析，从而准确判定其真实状态，分析其病害成因，并有针对性地提出两种不同的加固方案，即柔性和半刚性。通过理论分析和实际应用，提出了一种基于弹性基层的加固方案，不仅可以减小现有交通量，而且能有效地抑制路面反射裂缝，是一种安全、高效的加固方法，其加固效果达到了预期效果。

1工程概况

1.1现状路面结构

2022年12月，某公路项目正式通车，为防止因周围土地施工而引起的环境污染，在原公路路面上没有铺设沥青。现状典型路面结构具体如下：5 c级配碎石（AC-16C）,7 cm级配碎石（AC-25C）,1 cm下封层25 cm （水泥含量5%）,20 cm （水泥含量3%）,15 cm级配碎石。

1.2现状路面状况分析

在确定加铺改造方案之前，为了对现状路面的实际情况做出准确的判断，需要对路面现状进行全面分析。

1.2.1表观病害调查

在进行现场踏勘的过程中，对现有路面病害展开了梳理。结果表明，目前的路面病害以龟裂、纵横向裂缝、沥青松散为主，部分路段还会出现较严重的网裂、坑槽、沉陷等病害。

1.2.2路面破损分析

依据TG5210-2018 《公路技术状况评定标准》，以 PCI为判别指标，对沥青混凝土路面的损坏情况进行了综合评判。通过对该路段进行整理后，发现该路段机动车道左幅路面状态指标PC1为77.32，右幅路面状态指标PC1为73.24，属于中等。现状路面中、重度病害较多，主要表现为沥青松散、横向裂缝、纵向裂缝、坑槽、网裂等。

1.2.3路面车辙分析

依据JTG5210-2018 《公路技术状况评定标准》，以 RDI为判别指标，对道路表面的车辙进行了综合评判。在测试时，采用工程测量尺法，在各机动道路上按10米的距离测量各车道的车辙深度。通过对该路段左、右幅机动车道路面车辙深度指数RD1的值为83.33与80.27，该路段的评价级别为优。

1.2.4路面弯沉分析

在指定路段和车道范围内，以20个检测点为单位，利用多点车辆落锤弯沉计，对原有道路的结构受力进行评估。

经测试，该段机动车道左、右幅路面的构造强度指标PSS1为64.31，右幅路面构造强度指标PSS1为62.97，属于二级评定。目前的道路弯沉量很大，道路的承载力很低，因此必须对其进行加固。

1.3路面病害原因分析

从实地考察和测试结果来看，目前的公路道面损坏情况比较严重，部分道面的弯曲变形比较大，道面的构造强度偏弱。

（1）目前的沥青混合料还没有进行表层铺装、底层厚度小、强度差、铺装层弯沉大。

（2）由于周围厂房的建设和土地的逐步发展，导致重载和货运车辆的大量增加，使得公路的破损程度进一步加剧。

（3）在车辆荷载和长期水分和温度变化的综合影响下，路基产生裂纹，并将裂纹反映到沥青表面，形成裂纹性病害。

（4）路面已经运行了将近十年，在经过了一段时间的长时间的使用之后，路面材料容易老化、集料剥落，从而造成了路面的病害。

2旧沥青路面补强方案研究

由于该路段建筑条件和使用条件的差异很小，各路段的总体路面状态差别不大，而各车道的路面状态差别很大。小道和快速公交车道的路面情况一般，主道的路面情况较差。此外，在未来的运营过程中，根据各车道的交通等级的不同，对原有的沥青路面进行维护的措施包括：①对小道和快速公交车道进行加固；②主道加固设计；③预留层位的处理措施。

2.1小车道及BRT车道路面补强方案

通过岩心的岩心试验，发现快速路和快速路的基层硬化性能良好，而实测的弯沉率只有55.2 （0.01）。在本工程路面设计基准期内（15年），小车道及 BRT车道累计当量轴次为1.0×107次，属于中等交通等级，设计弯沉值为38.2 0.01 mm （路面结构系数取值为1.6）。

在制定小型车道和快速公交车道的路面加固方案时，要注意四个方面的问题：①小型车道和快速公交车道的交通量比较少，属于中等交通级别，所以对路面的结构强度的要求比较低；②目前，小径和快速公交的路面基层存在着很大的残余强度，应当尽可能地保持和使用：③小径和快速公交的路面基层主要是反射裂缝。④海西大街的交通压力较大，需要保证快速公交系统的正常运行。

经过全面地分析，建议在小车道及 BRT车道的路面上，使用柔性基层对其进行补强，主要是考虑到了以下三个方面的优点：①对柔性基层补强的成本不会增加太多，但是可以有效地消除基层的反射裂缝。②软基与现有沥青路面具有较好的层间粘结力；③半刚性路面施工周期较长（7天），对道路通行影响较大，而柔性路面施工后次日即可通车，可有效减少路面施工对道路通行的影响，具有较高的社会效益。

路面加固方案：首先将 SMA表层磨平8 cm，以消除现有道路表层的轻微病害，然后将原有的中、下层及基层保持使用，并对现有的中、严重病害分别进行单独处理。根据实测弯沉的数据，根据《城镇道路路面设计规范》（CJJ169-2012）中的曲线，采用72 （0.01 mm）的曲线曲线，推算出了保留层的当量回弹模数为228 MPa。基于此，制定出了小车道及 BRT车道路面补强结构层。

2.2主车道路面补强方案

在钻芯样的研究中发现，目前主要的道路路面的沥青面层及水稳基层的取芯呈现出了松散的状态，而且基层与面层的黏结性很差，在道路的实测弯沉的代表值为60.1 （0.01 mm）。

在确定主干道的加固设计时，应综合三方面的原因：①主干道的车辆流量很大，属于重型车辆，对道路的构造有很高的要求；②目前高速公路主干道基层的残余力学性能较弱，基层开裂严重，胶结力较弱；③为加强道路，必须将道路抬升，并将其与小车道、快速公交标高和周围地区的标高结合起来

在以上原因的基础上，制定了在此次改造过程中，挖掘出了沥青面层及5%的水稳基层，使用了原路面3%的水稳底基层，并使用了柔性基层和半刚性基层进行补强的组合方案。

根据试验数据，根据《城镇道路路面设计规范》（CJJ169-2012）中的曲线，选取250 (0.01 m）作为预留层的曲线，确定预留层的等效回弹系数为66 MPa。基于此，对主要道路的加固构造层进行了初步的设计：4厘米厚的SMA-13改性沥青6厘米厚的AC-20改性沥青12厘米厚的ATB-25沥青碎石柔性基层，1厘米厚的下封层透层沥青33厘米厚的6%的水泥稳定碎石底基层。加固层的总厚度为56 cm，这种加固方案只提高了15 cm，可以很好地与小道和 BRT的车道进行无缝对接，并且对周围的土地没有太大的影响。同时，柔性基层还可以对基层反射裂缝的出现进行有效地减轻，从而防止了路面的过早损坏。

2.3保留层病害处治对策

如果是缝宽超过0.5 cm的裂缝，除了使用常规的清缝、灌缝的处理方法之外，为了能够更好地阻止裂缝的反射，可以在灌缝后的裂缝上方，铺上一层宽度为50 cm宽的防裂土布置。

结语

综上所述，通过对某公路旧路加固改造工程实例分析，发现柔性基层加固效果较好，加固后的路面既能满足结构强度又能满足行车舒适度要求，又能有效降低路面反射裂缝，将其影响降到最低。此项工程实践经验可供其他旧沥青路面加固工程借鉴。

参考文献

[1]周世才.沥青路面维修补强设计方法（理论法）[J].市政技术，1985(3):53-61.

[2]王松根，房建果.大碎石沥青混合料柔性基层在路面补强中的应用研究[J].中国公路学报，2004,17（3)：10-15.

[3]张锦生，李海燕，刘义.沥青路面的旧路补强设计[J].黑龙江交通科技，1996（24).