重載交通條件下剛柔組合基層瀝青路面使用性能評價

員建斌

（山西省交通運輸廳發展規劃研究中心，山西 太原 030006）

目前，山西省典型的剛柔組合基層為ATB柔性基層與半剛性基層相結合的組合式基層，主要應用于離軍（新建）、晉濟（新建）、晉陽（大修改造）、太舊（養護維修）高速公路等實體工程。本文以2013年1—4月調查的某高速公路為依托工程，檢測了剛柔組合基層瀝青路面的損壞狀況、平整度、車轍深度和彎沉指標[1]，并采用路面損壞狀況指數（PCI）、行駛質量指數（RQI）、車轍深度指數（RDI）[2]，結合典型路段的鉆芯取樣對路面使用性能進行分析評價。

1 工程概況

依托工程為雙向四車道高速公路，設計行車速度 80 km/h，右幅設計標準軸載累計作用次數4.34×107，設計彎沉 17.8（0.01 mm），左幅設計標準軸載累計作用次數 2.56×107，設計彎沉19.8（0.01 mm）。兩個方向的設計標準軸載累計作用次數均大于2.5×107，根據《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50—2006)規定[3]，其交通等級屬于“特重交通”。于2008年12月建成通車，距調查檢測評定時間已4年。

該高速公路采用剛柔組合基層（ATB-25＋水泥穩定碎石）瀝青路面結構。右幅路面結構為4 cm AC-16 SBS改性瀝青混凝土＋6 cm AC-20 SBS改性瀝青混凝土＋16 cm ATB-25改性瀝青穩定碎石＋32 cm水泥穩定碎石下基層＋18 cm水泥穩定碎石底基層；左幅路面結構較右幅僅柔性基層減薄4 cm，為12 cm ATB-25改性瀝青穩定碎石。

2 剛柔組合基層瀝青路面使用狀況評價

2.1 交通量調查

交通調查顯示，通車4年來，平均日交通量（自然車輛數）及大型重載車比例顯著增大，重載方向交通量由2009年的1 579輛/日增至2010年2 364輛/日，大型重載車比例由40.2%增至53.8%；輕載方向交通量由1 420輛/日增至1 877輛/日；大型重載車比例由34.7%增至42.2%；重載方向的大型重載車比例大于輕載方向。

2.2 路面損壞狀況評價

調查統計瀝青路面橫縱裂縫、坑槽、修補等早期病害，依據《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007）采用路面損壞狀況指數（PCI）對路面損壞狀況進行評價。PCI主要分布于94～100之間，評價等級均為優；單車道平均每公里的折合損壞面積為1～5 m2之間，遠小于同樣運營4年左右的半剛性基層瀝青路面折合損壞面積（一般在50～100 m2之間）。

路面折合損壞面積分布情況見圖1、圖2，PCI分布曲線見圖3、圖4，PCI評價等級分布情況見圖5。從圖中可以看出，路面損壞主要以橫向裂縫、縱向裂縫為主，伴有少量的其他損壞。這是由于ATB柔性基層模量比半剛性基層要低，在瀝青路面結構中起到了銜接紐帶的作用，使得整個路面板體結構受力更加協調，減少了應力集中，不易產生裂縫等病害。由此可見，剛柔組合基層瀝青路面較傳統的半剛性基層瀝青路面突出解決了重載交通條件下瀝青路面的開裂問題和由開裂引起的路面滲水坑槽等其他早期損壞問題。

圖1 右幅折合損壞面積

圖2 左幅折合損壞面積

圖3 右幅PCI分布曲線

圖4 左幅PCI分布曲線

圖5 PCI評價等級統計圖

2.3 路面平整度評價

檢測路面平整度,依據《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007）采用行駛質量指數（RQI）對國際平整度指數（IRI）進行評價。IRI分布曲線見圖6、圖7，RQI評價等級分布情況見圖8。

由圖可見，RQI評價等級均為優；國際平整度指數（IRI）主要分布于1.0～1.5 m/km之間，該數據與相同運營期的半剛性基層瀝青路面基本一致。剛柔組合基層作為承重層，在保證施工質量的前提下，其對平整度的影響較小。平整度的衰減主要取決于路面整體質量，因此，剛柔組合基層瀝青路面同半剛性基層瀝青路面一樣，能夠滿足重載交通條件下的行駛舒適性要求。

圖6 右幅IRI分布曲線

圖7 左幅IRI分布曲線

圖8 RQI評價等級統計圖

2.4 路面車轍評價

檢測路面車轍深度,依據《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2007）采用車轍深度指數（RDI）對路面車轍深度（RD）進行評價。RD分布曲線見圖9、圖10，RDI評價等級分布情況見圖11。

右幅有兩段約2 km行車道RD（車轍深度）為10～11 mm之間，存在輕微車轍，RDI評價等級為“中”；其余路段RD均小于10 mm，RDI評價等級均為“優”或“良”。通常認為，瀝青結構層厚度越大，產生車轍的風險就越高，但實體工程檢測數據表明，ATB瀝青碎石的骨架密實結構決定了其具有較強的抗變形能力，同時，通過嚴格控制瀝青碎石的壓實度，并對其進行合理的改性處理，剛柔組合基層瀝青路面同樣可以發揮良好的抵抗高溫變形能力，滿足重載交通條件下的行駛安全性要求。

圖9 右幅RD分布曲線

圖10 左幅RD分布曲線

2.5 路面結構強度評價

圖11 RDI評價等級統計圖

2010年、2013年采用PRI-2100落錘式彎沉儀檢測路表彎沉值，2010年路表彎沉值主要分布在4～17（0.01 mm）之間，2013年路表彎沉值主要分布在4～11（0.01 mm）之間，遠小于設計彎沉。2013年彎沉分布曲線見圖12。

檢測結果表明，考慮彎沉檢測的變異性因素外，近3年路表彎沉值大小基本沒有變化，剛柔組合基層中的水泥穩定碎石半剛性基層起到了舉足輕重的作用，同時，ATB柔性基層增強了路面結構的耐久性，并未因ATB柔性基層模量較低而影響路面結構的整體強度。由此可見，剛柔組合基層瀝青路面不僅具有較大的強度儲備能力，而且隨著時間的推移，強度衰減較慢，能夠滿足重載交通的承載力要求。

圖12 2013年彎沉分布曲線

2.6 鉆芯取樣檢測

采用鉆芯機對典型損壞路段和路況良好路段進行鉆芯取樣，共鉆取5個芯樣：路況良好路段鉆取1個芯樣，芯樣完整，層間結合良好；車轍輕微處鉆取2個芯樣，芯樣完整，層間結合良好；裂縫處鉆取2個芯樣，芯樣的瀝青面層間結合良好，瀝青面層與水穩基層間脫離。結果匯總見表1?？傮w評價施工控制層間結合良好。

表1 鉆芯取樣檢測匯總結果

3 結論

a）較傳統的半剛性基層瀝青路面，剛柔組合基層瀝青路面突出解決了重載交通條件下瀝青路面的開裂問題和其他早期損壞問題。

b）剛柔組合基層瀝青路面同半剛性基層瀝青路面一樣，能夠滿足重載交通條件下的行駛舒適性要求。

c）剛柔組合基層瀝青路面具有良好的抵抗高溫車轍變形的能力，滿足重載交通條件下的行駛安全性要求。

d）剛柔組合基層瀝青路面不僅具有較大的強度儲備能力，而且隨著時間的推移，強度衰減較慢，能夠滿足重載交通的承載力要求。