復合路面在天津港南港路改造工程中的應用

賀志雄 ，張 薇 ，虞金金 ，趙德亮

（1.天津泰達市政公司，天津市300073；2.天津泰達建設集團奧亞工程管理有限公司，天津市300073；3.天津城建設計院有限公司，天津市300072）

1 工程項目的背景

南港路位于天津港南疆港區，路線自西向東貫穿南疆港區，是南疆港區對外聯系的主要道路。根據天津港的發展戰略，南疆以發展煤炭、石油和礦石等大宗散貨運輸為主。南疆港區的大宗散貨逐年增加，南港路為規劃散貨物流中心連接南疆港區的唯一集疏干道，車流量將進一步增加，從而增加了南港路的交通壓力。現狀南港路路面破損已經比較嚴重，嚴重影響道路的服務水平和運輸能力。因此南港路作為進出南疆港區的交通要道，南疆立交橋～遠航四路段現有的道路狀況已經無法滿足日益增長的港口運輸量的需求，為了適應南疆港區大宗散貨物流的重載交通，提高港區運輸效率，南港路的改造勢在必行。

南港路規劃為城市主干路，計算行車速度60km/h，雙向四車道。

2 交通量預測及通行能力分析

南疆港區是天津港的大宗散貨進出口港，南港路是南疆港區與外界溝通的主要交通干道。外界交通量主要通過南港路與南疆港區各個碼頭泊位相連接，因此南港路的交通組成以集疏港的貨運車輛為主，同時也有一定數量的南疆港區單位的客運車輛和少部分從事港內基礎設施建設的工程車輛，交通量預測主要考慮集疏港貨運車輛。

根據2007年《天津港南疆港區控制性詳細規劃》，結合南疆港區各單位2008年的生產實際，未來天津港南疆港區道路集疏運量預測見表1。

表1 道路集疏運量預測表

根據天津港南疆港區集疏運量分析，道路集疏運量是影響南港路建設規模即改建或擴建的主要因素。由于現狀南港路為南疆港區與外部區域連接的唯一通道，所以南疆港區集疏運量中公路運輸部分的集疏運量將主要由南港路來承擔。

考慮自然因素，每年按350 d計算，每輛車載重60 t，根據預測的公路集疏運量推算2010年和2020年的預測交通量。2020年后南疆港區公路貨運量年增長率按2.6%計算，推算出2030年南港路交通量，同時考慮集疏港空載車輛預測南港路平均日交通量見表2。

表2 南港路各預測年份平均日交通量表

對于南港路雙向四車道的設計運輸能力，經計算，設計年限內一個車道上的累積當量軸次Ne=4.06×107，屬特重交通等級。

3 建設條件

3.1 建設場地地質條件

勘察場區地面平整，（混凝土路面）其下土層根據土的時代特征、成因類型及土層的物理力學性質，在鉆深范圍內分為3大層，自上而下描述如下：

（1）人工填土層（Qml）

層底標高3.25～2.82 m，上部主要成分為碎石夾灰渣、砂等，平均動探擊數為19擊，下部為素填粉質粘土，較均勻，填筑年限大于10 a。

（2）淤泥質粘土（Q42m）

海相沉積土層，層底標高-4.78～-5.38 m，灰色與黃灰色，飽和，無層理，夾粉土薄層，主要為淤泥質粘土，夾有淤泥，含有機質，見少量碎貝殼。流塑狀態，高壓縮性。

（3）淤泥質粉質粘土（Q42m）

海相沉積土層，揭露標高-13.38 m，灰色，飽和，無層理，見少量碎貝殼，上部為淤泥質粘土，下部見淤質粉質粘土，軟塑～流塑狀態，高壓縮性。

本場地在鉆深范圍內，各土層水平向土質較均勻，分布較穩定。垂直向變化較大，第①層為人工填土層。第②③層為海相沉積，其特點為含水量大，孔隙比高，承載力低，壓縮性大等特點，為欠固結的沿海軟土層。

3.2 現狀路面結構

現狀南港路路面結構為25 cm厚水泥混凝土面層+20 cm石灰土+山皮土填墊。經過多年的使用，路面破損情況嚴重，水泥混凝土板塊普遍出現裂縫、碎裂、錯臺、角隅斷裂等病害，路面強度低，行駛舒適性差。通過上面的分析，設計采用挖除破損的的舊路結構，在原有路基上重新修建瀝青路面。

4 路基路面設計

4.1 路基設計

本工程為舊路改造工程，根據場地地質情況，既有路的路基經過多年車輛荷載，已相對壓實穩定，應盡可能予以利用，將舊路結構挖除后，對路床進行處理，要求其土基回彈模量不小于40 MPa，彎沉值均應小于232.9（1/100mm）。

（1）處理方式一：既有路破除舊路結構并開挖至設計路面結構底以下0.35 m，整平并壓實路基，經檢測壓實度不小于90%的路段，自下而上鋪筑20 cm石灰土（10%）+15 cm石灰碎石土（10∶50∶40）至路面結構底高程，并分層壓實。

（2）處理方式二：既有路破除舊路結構并開挖至設計路面結構底以下0.35 m，整平并壓實路基，經檢測壓實度小于90%的路段，應繼續下挖0.40 m，采用20cm石灰土（8%）+20 cm石灰土（8%）加強路基，達到壓實度標準，其上按照處理方式一實施。

4.2 路面結構設計

結合天津港港區道路路面結構設計情況，設計采用水泥混凝土與瀝青混凝土復合式路面結構。結構特點為剛中有柔，以剛為主，不僅與瀝青混凝土柔性路面相比可以減少瀝青用量，又可以彌補剛性路面的不足，改善了路面的使用功能，增加行車的舒適感。瀝青層可大大減緩行車對路面的沖擊，使混凝土板的厚度適當減薄。隨著瀝青混凝土厚度的增加，下層混凝土板的平整度可以適當放寬。

采用路面結構如下：

4 cm細粒式瀝青混凝土(AC-13C，改性瀝青)

8 cm中粒式瀝青混凝土(AC-20C，改性瀝青)

8 cm粗粒式瀝青混凝土(AC-25C)

防裂土工布+1cm乳化瀝青封層

18 cm水泥穩定碎石（5%）

20 cm水泥混凝土

18 cm水泥穩定碎石（4%）

15 cm 石灰粉煤灰土（12∶35∶53）

總厚度91cm。土基回彈模量不小于40 MPa。

路面頂面彎沉值13.6（1/100 mm），滿足南港路特重交通計算累計當量軸次要求。

4.3 基層水泥混凝土板塊接縫處理

（1）基層水泥混凝土板需進行分塊，縱縫間距4.7 m，橫縫間距5 m，縱縫平行于設計路中線，橫縫垂直于縱縫。水泥混凝土基層板下水泥穩定碎石基層的寬度應比混凝土板寬出50 cm，考慮半幅施工基層搭接要求，前幅施工的水泥混凝土基層板下水泥穩定碎石基層的寬度應比混凝土板寬出50 cm，保證基層搭接寬度要求。

（2）在縮縫處全部設置傳力桿，Φ28鋼筋，設計間距為30 cm，長70 cm。

（3）縱縫拉桿采用Φ14螺紋鋼筋，長度為70cm，間距40 cm。

（4）橫向縮縫與設計路中線垂直，縱向縮縫與設計路中線平行，均采用切縫法，在混凝土強度達到設計強度的25%～30%時，用切縫機切縫。

（5）施工縫采用平縫，在澆筑鄰板時對已澆筑的混凝土板的縫壁涂刷瀝青，并避免涂在拉桿上。

（6）縫槽應在混凝土養生期滿后及時填縫，灌縫深度宜為15～20 mm，最淺不得小于15 mm，先壓入直徑9～12 mm的多孔泡沫塑料背襯條，再灌縫。

4.4 封層（應力吸收層）的應用

在面層和基層間采用1cm乳化瀝青封層。封層與透層結合不僅具有良好的水密性，還使面層和基層之間形成足夠的結合力，防止瀝青面層在重載作用下產生滑動、推移等破壞。它可以減小下面層由于行車荷載引起的拉應力和拉應變（一般情況下可減小50%以上，有時甚至可以減小到25%），并可以明顯減小由溫度變化引起的瀝青面層內的拉應力和拉應變。

4.5 布敦巖天然瀝青（BRA）改性劑的應用

為適應南港路重載交通量大的特點，在改造工程路面結構上面層4 cm細粒式瀝青混凝土(AC-13C)和中面層8 cm中粒式瀝青混凝土(AC-20C)采用改性瀝青，以布敦巖天然瀝青（BRA）為改性劑。

由于天然瀝青常年與自然環境共存，性質特別穩定，且通常具有非常優良的路用性能。天然瀝青不直接作為一種瀝青使用，而是作為人工煉制瀝青的改性劑少量摻配使用，形成改性瀝青，使之優良的技術性能達到最大的發揮。

布敦巖天然瀝青（BRA）具有以下性能特點：

（1）天然巖瀝青軟化點高，用其改性可以顯著提高瀝青路面的高溫穩定性。

（2）天然巖瀝青含氮量高，提高了瀝青路面的抗水損能力。

（3）天然巖瀝青抗老化能力強，耐候性好，瀝青路面更耐久。

（4）天然巖瀝青不含蠟，可以改善高含蠟瀝青的品質。

（5）天然巖瀝青改性瀝青制造工藝簡單，施工方便。

（6）由天然巖瀝青改性得到的瀝青性能更穩定。

綜上所述，大量研究與工程實踐表明，使用布敦巖天然改性瀝青鋪筑的瀝青路面，具有高使用壽命、高穩定性、高抗水損與很強的耐微生物侵蝕的能力、很高的抗疲勞強度，顯著改善和提高瀝青路面性能。

5 結語

本工程已施工完成，并已投入運營，經過一年多的行車使用和觀測，路基和路面未發生沉陷、變形、裂縫等病害，道路服務水平能夠滿足南疆港區貨運車輛的需求，達到了預期的使用效果。

本工程實例證明采用復合式路面結構，在路面基層采用20 cm水泥混凝土，對于重載交通道路抵抗車輛荷載對路面結構的破壞作用是有行之效的；同時在瀝青面層中摻入布敦巖天然瀝青（BRA）改性劑，有效地提高了瀝青路面的穩定性和抗腐蝕性，適用于濱海地區特重交通等級下的瀝青路面設計。

[1]JTG D50-2006,公路瀝青路面設計規范[S].北京:人民交通出版社.

[2]JTG D30-2004,公路路基設計規范[S].北京:人民交通出版社.

[3]吳國雄,李力,等.半柔性復合路面設計與施工[M].北京:人民交通出版社.