新疆某国道沥青路面养护方案设计

新疆某国道沥青路面养护方案设计

靳延庆

南阳通途公路勘察设计有限公司

摘要：沥青路面因为其典型的优越性而被广泛使用。新疆某国道位于绿洲荒漠区，通过对既有沥青路面进行病害调查，采用自动化检测设备对路面损坏、平整度、车辙、弯沉进行检测，用路面损坏状况指数PCI、路面行驶质量指数RQI、路面车辙深度指数RDI、路面结构强度指数PSSI等指标进行评价，评价结果多以“中”、“次”为主。结合该地区气候特点、养护历史、材料性能进一步分析路面病害成因，主要是由于温缩裂缝和反射裂缝引起并进一步发展的一系列病害。综合养护资金要求以及区域类似项目养护经验，合理确定该项目沥青路面养护方案为功能性修复。通过路面结构综合比选，提出最终路面功能性修复设计方案。

关键词：沥青路面；养护；功能性修复

在我国目前的路面类型中，沥青路面因为行车舒适、减震性好、抗滑性能好、维修养护方便等优点，成为我国目前广泛采用的高等级路面类型^[1]。但是沥青路面的耐久性、稳定性较水泥混凝土路面差，本文结合新疆某国道沥青路面病害调查及检测结果，提出了具体的路面养护方案。

1、工程概况

某国道位于新疆北部，修建于2006年，公路等级为二级公路，设计时速80km/h，双向两车道，项目区自然区划为Ⅵ₂区，属绿洲-荒漠区，夏季热、冬季严寒。既有沥青路面结构为：3cmAC-13I型密级配细粒式沥青砼+4cmAC-20I型密级配中粒沥青砼+20cm4%水泥稳定砂砾+21-35cm天然砂砾。竣工至今，在气温和交通荷载的影响下，路面出现了块状裂缝、纵横向裂缝、龟裂、修补不良等病害。管养单位日常养护过程中对路面坑槽、裂缝进行了修补和灌缝处理，道路状况整体稳定，但路面使用效果较差，严重影响行车舒适性和安全性。结合当地交通部门意见，近年来随着地区经济的快速发展，重载车辆逐年增多。因此，本次路面养护工作显得尤为重要。

2、沥青路面技术状况检测与评价

结合既有路面状况，根据《公路沥青路面养护设计规范》JTG5421-2018^[2]检测要求，参照《公路技术状况评定标准》JTG 5210-2018^[3]中的沥青路面检测要求、评价指标和标准，本次路面技术状况检测内容为路面损坏、平整度、车辙和结构强度等内容^[4]。

2.1路面损坏状况指数

本路段沥青路面损坏类型主要为：横向裂缝、纵向裂缝、块状裂缝、龟裂、修补等，并且裂缝具有一定的规律性^[5]。此次路面破损检测以自动化检测为主辅以人工徒步调查，分方向进行，以每公里作为一个评定单元进行统计，对路段全线路面破损进行评定^[6]，路面损坏状况指数如图1所示：           

图1 各车道路面损坏状况指数

本段上行线路面损坏状况指数PCI评定为“良”路段为1.0km，“中”路段为3.0km，“次”路段为2.0km，“差”路段为6.0km；下行线路面损坏状况指数PCI评定为“良”路段为3.0km，“中”路段为8.0km，“次”路段为1.0km。

2.2路面行驶质量指数

本段沥青路面平整度检测采用路面智能道路检测车进行采集，对路面上行线及下行线分别进行数据采集，根据实测数据，考虑修正系数，计算出各路段的路面行驶质量指数RQI^[7]-[8]，路面行驶质量指数如图2所示：

图2 各车道路面行驶质量指数

上行线路面RQI平均值83.56，评定为“良”，每公里RQI评价等级为“优”的段落1.0km，占8%，评价等级为“良”的段落9.0km，占75%，评价等级为“中”的段落2.0km，占17%；下行线路面RQI平均值为90.11，评定为“优”，每公里RQI评价等级为“优”的段落6.0km，占50%，评价等级为“良”的段落6.0km，占50%。

2.3路面车辙深度指数

路面车辙采用车辙自动化检测设备快速、连续测定上下行车道车辙分布和深度，路面车辙评价采用路面车辙深度指数RDI进行评价。路面车辙深度指数如图3所示：

图3 各车道路面车辙深度指数

上行线车辙深度指数RDI评定为“良”的段落1.0km，占8%，评定为“中”的段落7.0km，占59%，评定为“次”的段落3.0km，占25%，评定为“差”的段落1.0km，占8%，下行线车辙深度指数RDI评定为“良”的段落11.0km，占92%，评定为“中”的段落1.0km，占8%。

2.4路面结构强度指数

本项目采用自动弯沉车对路面进行弯沉检测，上、下行分别每20m计算一个统计值，检测前由贝克曼梁和激光自动弯沉车进行比对，比对结果的相关系数不小于0.95，符合要求后，按照要求测点进行测设，记录路表弯沉，根据检测数据，结合路面厚度、路表温度、大气温度，考虑修正系数，计算出各路段的代表弯沉值，计算路面结构强度指数PSSI，见图4所示。

图4 各车道路面结构强度指数

全线上行线平均路面结构强度指数为56.57，下行线平均路面结构强度指数为53.54，评价为“差”。

3、路面典型病害调查及成因分析

本项目所处区域昼夜温差大，气候变化剧烈，具有典型内陆性干旱气候特性。在此气候条件下，沥青路面较易产生裂缝等病害，对路面是一种结构性破坏，在其发展的初期对路面的行车功能还未产生大的影响，但在行车荷载、温度以及雨水等的作用下，其破坏程度则进一步扩大，最终引起路面结构的大面积破坏，导致路面行驶功能降低，并严重影响行车安全^[9]。

横向裂缝：鉴于本段所处地区冬季寒冷，且均为水泥稳定砂砾半刚性基层沥青路面和级配砾石基层沥青路面，沥青面层厚度较薄，路面横向裂缝为温缩裂缝和自下而上发展的反射裂缝共同作用的结果^[10]。纵向裂缝：以荷载裂缝和施工接缝为主，其中荷载裂缝贯通面层及基层；施工接缝主要集中于面层。在二者的综合作用下，逐渐发展为路面龟裂、网裂，是该地区沥青路面典型路面损坏形式。

4、路面养护方案设计

根据对该段路面使用性能分析可知：该段路面结构强度偏低，发生部分结构性破坏，路面行驶质量较差。结合养护历史和路面状况，提出以下养护方案：

方案	方案一：对老路病害处置后通铺同步碎石封层+ 5cmAC-16F中粒式沥青混凝土	方案二: 铣刨老路3cm面层，对老路病害进行处置后，通铺同步碎石封层+ 5cmAC-16F中粒式沥青混凝土
优点	1、能有效利用老路面层强度。 2、路面使用寿命长。 3、造价较低。	1、对原路面的处理要求较低，老路病害处理工作量小。 2、路面标高变动小，对桥涵构造物影响不大。 3、施工工期较短。
缺点	1、老路病害处理工作量大。 2、改变了路面标高，路面抬高5cm，对桥涵构造物，增加相应处治工程量及费用。 3、施工工期较长。	1、铣刨产生很多沥青废料，不环保。 2、路面使用寿命比方案一短。 3、造价较高。

从现场路损调查情况、病害发生主要因素、施工质量、造价反馈信息，相关检测数据等因素，经综合比较，老路面层基本未出现脱落、麻面病害，表明既有沥青路面面层混合料性能较好，为充分利用老路强度，推荐方案一为本段路面养护方案：对老路病害处置后通铺同步碎石封层+5cmAC-16F中粒式沥青混凝土。

5、结语

综上所述，沥青路面养护设计必须基于详细的现场检测、调查和试验数据，结合道路建养历史、养护目的及投资计划的基础上，吸收和借鉴国内外其他项目的成功经验，积极采用新材料、新工艺、新技术、新手段，才能确定经济合理的养护方案。

参考文献：

[1]黄晓明.路基路面工程[M](第六版).北京：人民交通出版社，2019

[2]JTG 5421-2018,《公路沥青路面养护设计规范》[S]

[3]JTG 5210-2018,《公路技术状况评定标准》[S]

[4]DB65/T 4181-2019,《公路大中修工程勘察设计规范》[S]

[5]王松根 黄晓明.沥青路面维修与改造[M] .北京：人民交通出版社，2013

[6]JTG5421-2018,《公路沥青路面养护设计规范》[S]

[7]JTG/TE61-2014,《公路路面技术状况自动化检测规程》[S]

[8]JTG3450-2019,《公路路基路面现场测试规程》[S]

[9]孙立军.沥青路面结构行为学[M].上海：同济大学出版社，2013

[10]陶志刚.《新疆S102大修工程预防性养护方案研究》[D].西安：长安大学，2014