超薄磨耗層技術在南友高速公路預防性養護中的應用探討

藍萬明　唐忠國

摘 要：為了尋求一種針對性強、性價比高、施工工藝簡單且適合南寧至友誼關高速公路的養護方法，通過既有公路病害調研、材料試驗研究、結構設計方法研究、使用效果評價、實體工程應用驗證等技術手段對超薄瀝青混凝土在南友高速公路養護預防性養護的應用展開了系統地研究，形成了成套技術，可延長路面服役壽命，有效地節約成本，具有十分明顯的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：超薄磨耗層 技術 預防性養護 節約成本

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（c）-0081-02

該項目針對南友高速公路所處的區域特點以及養護維修的技術需求而提出，依托于南友高速公路實體工程，以密級配AC-8型及半開級配的OGFC-8型瀝青混合料鋪筑2 cm厚超薄磨耗層，并分別以6%和18%的設計空隙率作為級配控制指標，對比兩者的路用性能，以解決南寧至友誼關高速公路存在輕微車轍及疲勞裂縫或嚴重的溫度裂縫的高等級瀝青路面預防性養護的問題。

1 項目研究的主要內容

超薄磨耗層（2 cm厚）是一種新的結構形式和施工工藝，磨耗層材料選擇的是設計空隙率分別為6%和18%的密級配AC-8型及半開級配的OGFC-8型瀝青混合料。通過在南友高速公路病害典型路段實施AC-8（VV=6%）和OGFC-8（VV=18%）兩個試驗路段參考對比路段，總結性價比高、更適合南寧至友誼關高速公路瀝青路面預防性養護的方案。

2 南寧至友誼關高速公路瀝青路面使用現狀分析

2.1 公路概況及交通情況

南友高速公路主線全長180.063 km，沿線氣候溫和，雨量充沛，濕度較大，夏濕冬干，春季陰雨連綿，夏季暴雨頻繁，年平均降雨量1 344 mm，主要集中在5～10月，年平均氣溫21 ℃～22.1 ℃，極端低溫-3 ℃，極端高溫40.5 ℃。南友高速公路建成通車至今，歷年交通量統計情況如表1所示。

2.2 道路使用情況及病害成因分析

南友高速公路自建成通車已近10年時間，經行車荷載和自然環境的綜合影響，目前其路面麻面、細集料脫落、表面瀝青老化現象比較普遍。南友路近年路況指標情況如表2所示。

3 超薄瀝青混凝土結構設計研究

3.1 同步碎石防水粘結層

與舊路的層間結合措施選擇SBS改性瀝青防水粘結層，其瀝青灑布量為1.8～2.0 kg/m2，撒鋪碎石的粒徑為9.5～13.2 mm粒徑碎石，滿鋪率約為50%～60%，瀝青撒布溫度控制在175 ℃左右。

3.2 AC-8型目標配合比設計

AC-8型超薄磨耗層材料選擇2 cm厚、設計空隙率為6%、最大公稱粒徑為7.2 mm的瀝青混合料；其中4.75 mm集料的通過率為35%，熱料倉比例3#倉∶2#倉∶1#倉∶礦粉=66∶0∶25∶9及最佳油石比6.3%。室內試件毛體積相對密度為2.150，車轍試驗指標動穩定度為3 948次/mm。

3.3 OGFC-8型目標配合比設計

OGFC-8型超薄磨耗層材料選擇2 cm厚、設計空隙率為18%、最大公稱粒徑為7.2 mm的瀝青混合料；其目標配合比設計結果為：5～10 mm碎石∶0～3 mm機制砂∶礦粉=76∶22∶2，最佳油石比為4.37%。最佳油石比對應毛體積密度2.093 g/cm3；動穩定度1 772次/mm；均滿足設計要求。

4 超薄磨耗層試驗路鋪筑

4.1 試驗路段施工前概況

試驗路段設置在南寧至友誼關高速公路的K134+300～136+300下行線，整體路段病害基本以表面麻面為主，部分路段有不規則橫向裂縫、坑槽及小范圍網裂等病害現象。

4.2 質量檢驗及使用效果評價

4.2.1 馬歇爾試驗檢測

馬歇爾體積參數指標如表3。

4.2.2 高溫性能

高溫穩定性指標如表4所示。

4.2.3 施工前后路況指標對比

超薄磨耗層施工前后路況指標對比如表5所示。

4.2.4 路面各項指標檢測結果

路面各項指標檢測結果如表6所示。

5 經濟及社會效益分析

5.1 經濟效益

5.1.1 節約養護成本

超薄磨耗層預防性養護促使南友高速公路路面性能大幅度提高，道路整體狀況優良、行車舒適性高，預計可延長使用壽命5年以上，可節約的養護直接成本不低于5年×7萬元/年×180 km=6 300萬元。同時，超薄磨耗層造價約80萬元/km，按照10年加鋪2次計算，比常規路面大修300萬元/km節約直接成本約（300-80×2）萬元/km×180 km=25 200萬元，并還可節約延遲改造的資金成本。

5.1.2 節省汽車行駛油耗

南友高速公路鋪筑超薄磨耗層前路面平整度指數IRI為2.8 m/km，鋪筑后路面平整度指標IRI平均值為1.2 m/km，改造后平整度指標IRI降低1.6 m/km，根據中交公路規劃設計院周育峰研究員的研究成果，路面平整度指數IRI每增加1 m/km，油耗增加0.6%～1.2%（取低限0.6%測算），南友路全線平均日交通量約2.5萬輛，按每百公里平均油耗15升計，改造后減少油耗每年可節約：15升×6元/升÷100公里×25 000輛/天×365天×180公里×1.6×0.6%=1 419.12萬元。

5.2 社會效益分析

該項目研究成果的應用在改善了道路內在質量的同時，也有力地促進交通與社會、交通與自然間的融洽與協調，讓廣大人民群眾對公路路面提供的服務感到滿意，使公路成為和諧社會大重唱中的和諧音符。

6 結語

該項目通過系統的研究工作，取得了下述研究成果和結論。

（1）對于整體路面結構尚未出現損壞的路段，超薄磨耗層罩面是一種技術經濟性能較優的方案，能推遲道路大修周期5～6年以上、延長道路的使用壽命，是一種用于高等級公路表面層的優質瀝青混凝土。但需要注意的是，舊路養護維修工程中當原有路面存在明顯的結構性破壞（如縱向裂縫、網裂）或較嚴重的車轍、推移（車轍深度大于1 cm）時，不適于采用超薄磨耗層技術。

（2）從耐久性及適應性等方面比較得知，密實級配AC-8型超薄磨耗層瀝青混泥土路面較半開級配OGFC-8型超薄磨耗層瀝青混泥土路面更適合南寧至友誼關高速公路目前的預防性養護維修。

參考文獻

[1] 王旭東，嚴衛兵.超薄瀝青混凝土抗滑表層技術研究[C]//2002年道路工程學會學術交流會論文集.人民交通出版社，2002.

[2] 徐立東.超薄磨耗層混合料設計要求[J].中國新技術新產品，2011（13）：93

[3] 南雪峰，徐寧，齊永超.超薄磨耗層病害情況調查與分析[J].北方交通，2012（8）：1-3.

[4] 黃向前.超薄磨耗層的適用范圍及施工注意事項[J].公路，2012（6）：250-254.