湖北武黃高速公路路面養護方案研究

黨高峰，宗 煒，宋 挺，夏俊波

（1.湖北省交通規劃設計院股份有限公司，湖北 武漢 430051；2.中南安全環境技術研究院股份有限公司，湖北 武漢 430051；3.湖北武黃高速公路管理處，湖北 武漢 430205）

1 項目簡介

湖北武（漢）黃（石）高速公路是上海至成都國家高速公路（簡稱滬渝高速公路，編號G50）和福州至銀川國家高速公路（簡稱福銀高速公路，編號G70）在湖北境內的共線路段。里程約70 km，現狀技術標準為設計速度100 km/h，路基寬度24.5 m的雙向4車道高速公路。老路于1991年2月建成通車，2001年對全線原水泥混凝土路面進行了加鋪瀝青面層改造。

近年來，隨著交通量逐年增大，超載重載車輛逐年增多，武黃高速路況嚴重下降，出現大量病害。為了保證武黃高速公路恢復快速、通暢、安全、舒適的使用功能，于2016年～2017年對老路路面進行了專項養護。

2 交通量調查

為全面、準確地掌握武黃高速公路老路的交通狀況，了解通行的各類車輛的分布，尤其是重車、超載車輛的分布，項目組利用收集到的交通量資料，對武黃高速歷年交通情況進行統計分析。

2.1 近5年交通量調查統計

近5年的歷史交通量見表1。

由表1可知，2014年，武黃高速交通量呈一定程度的下降，經分析，主要是因為同期區域內與本項目平行的武漢城市圈高速公路黃咸段建成通車的分流作用所致。2014年～2016年，武黃高速公路交通量再次進入增長期。

表1 近5年的歷史交通量 輛/d

2.2 貨車調查統計

經項目組收集的交通量資料分析，武黃高速公路2012年～2016年貨車比重基本持平，約占總流量的18%～22%。但是貨車中重載車型占比很高，一直維持在95%左右，且主要是六型車等特貨（重）車型。湖北省高速公路車輛通行費車型分類見表2。

表2 湖北省高速公路車輛通行費車型分類

3 老路路面技術評定

項目組分別調查并統計了全線路面使用性能指數（PQI）、路面損壞狀況指數（PCI）、路面平整度指數（RQI）、路面車轍深度指數（RDI）和路面抗滑性能評定結果（SRI）[1]。

3.1 路面使用性能指數評定結果（PQI）

PQI評定表見表3。

表3 武黃高速公路路面PQI評定表

武黃高速路面使用性能指數PQI（雙向平均）得分92.2，其中武黃向路面使用性能指數PQI得分92.8，等級“優”路段所占比例96.5%，等級“良”路段所占比例3.5%；黃武向路面使用性能指數PQI得分91.5，等級“優”路段所占比例83.2%，等級“良”路段所占比例16.8%。

3.2 路面技術狀況分項指標評定結果

3.2.1 路面損壞狀況指數（PCI）

PCI評定結果見表4及圖1、圖2。

表4 老路PCI等級比例匯總表

圖1 武黃向PCI分布圖

圖2 黃武向PCI分布圖

武黃向每公里路面損壞狀況指數（PCI）評定等級“優”占總路段的94.7%、“良”占5.3%；黃武向每公里路面損壞狀況指數（PCI）評定等級“優”占總路段的77.0%、“良”占23.0%。但是部分路段存在橫向、縱向裂縫及路面修補的情況。

3.2.2 路面平整度指數（RQI）

根據調查檢測結論揭示，武黃向每公里路面平整度指數（RQI）評定等級“優”占總路段的96.5%、“良”占3.5%；黃武向每公里路面平整度指數（RQI）評定等級“優”占總路段的 96.5%、“良”占3.5%，路面行駛質量良好。

3.2.3 路面車轍深度指數（RDI）

檢測結論表明，武黃向每公里路面車轍深度指數（RDI）評定等級“優”占總路段的 29.2%、“良”占60.2%、“中”占10.6%；黃武向每公里路面車轍深度指數（RDI）評定等級“優”占總路段的15.1%、“良”占61.9%、“中”占23.0%。從檢測情況看出，武黃高速部分路段存在一定的車轍問題。

3.2.4 路面抗滑性能（SRI）

武黃向每公里路面抗滑性能指數（SRI）評定等級“優”占總路段的89.4%、“良”占10.6%；黃武向每公里路面抗滑性能指數（SRI）評定等級“優”占總路段的91.2%、“良”占8.8%，路面抗滑性能總體較好。

3.3 路面技術狀況評定主要結論

武黃高速公路全線路況總體質量較好，跟據路況評定檢測資料顯示，全線路面主要病害為主線裂縫（連續橫向裂縫、縱向裂縫、龜網裂）、車轍和擁包。

4 路面養護方案

4.1 老路瀝青路面結構

武黃高速公路原路面主要結構為：

（1）上面層：厚4 cm瀝青混凝土（Sup-12.5級配類型）。

（2）中面層：厚6 cm瀝青混凝土（AC-20級配類型）。

（3）應力吸收層：厚2.5 cm瀝青混凝土應力吸收層（STRATA）。

（4）水泥混凝土板：厚24 cm的C35水泥混凝土。

4.2 路面病害調查

通過調查，經歸納分析，全線典型路面病害種類有：

（1）主線瀝青路面連續嚴重裂縫（橫向、縱向、網裂）；（2）主線瀝青路面車轍、擁包[2]。

4.3 病害成因及養護方案

4.3.1 路面連續嚴重裂縫

由于舊水泥混凝土路面板在結構上和使用過程中本身就存在著相同間距的接縫和眾多不規則的裂縫，在交通荷載與溫度荷載的重復作用下，這些裂縫會不可避免地引起加鋪層底面對應位置的應力集中，從而使應力集中部位因過大的豎向剪應力與拉應力而首先開裂，然后緩慢向上擴展形成反射裂縫，導致加鋪層的破壞[3]。

現場調查還發現，部分路段特別是行車道，出現了連續大面積的不規則裂縫，裂縫方向大致集中于輪跡帶附近，多數呈縱向排列。經分析，該種裂縫是典型的剪切疲勞裂縫，意味著瀝青混合料接近材料疲勞壽命極限，如不及時處理將在較短時間內出現坑槽病害。

對全線橫向、縱向裂縫及龜網裂病害，采用銑刨加鋪方案。

4.3.1.1 無破碎水泥板塊養護

（1）銑刨原瀝青路面上、下面層（包括應力吸收層）。銑刨過程采用動態控制。

（2）將銑刨面徹底清理干凈，先對接縫進行保養及更換填嵌縫材料，然后再跨縫鋪單面燒毛土工布，寬2 m；水泥混凝土板上灑布PCR改性乳化瀝青防水黏結層（1.0±0.3）kg/m2（確保土工布被乳化瀝青浸透）。

（3）攤鋪厚8.5 cm改性AC-20下面層（具體厚度可根據現場情況適當調整），及厚4 cm Sup-12.5上面層。瀝青層間灑布PCR改性乳化瀝青防水黏結層，改性乳化瀝青用量為（0.3～0.6）kg/m2，攤鋪壓實后應保證新舊路面平順連接。主線瀝青路面連續嚴重裂縫病害養護結構圖見圖3。

圖3 主線瀝青路面連續嚴重裂縫病害養護結構圖[4]

4.3.1.2 局部水泥板塊破碎較嚴重部位養護

（1）銑刨原瀝青路面上、下面層。銑刨過程采用動態控制（具體長度、寬度可根據現場病害情況靈活調整）。

（2）將破碎水泥板塊/脫空部位水泥板鑿除，將下承層清理干凈并噴灑PCR改性乳化瀝青防水黏結層，用量為（0.3～0.6）kg/m2。

（3）攤鋪厚24 cm改性AC-20柔性基層、厚8.5 cm改性AC-20下面層（具體厚度可根據現場情況適當調整），及厚4 cm Sup-12.5上面層。瀝青層間灑布PCR改性乳化瀝青防水黏結層，改性乳化瀝青用量為（0.3～0.6）kg/m2，攤鋪壓實后應保證新舊路面平順連接。主線瀝青路面連續裂縫病害養護結構圖見圖4。

圖4 主線瀝青路面連續裂縫病害養護結構圖[4]

4.3.2 路面車轍、擁包

由于武黃高速原路面為水泥混凝土板上加鋪瀝青路面結構，水泥板自身剛度（模量約30 GPa）很大，而瀝青混合料模量相對很小（約1 800 MPa），容易造成路面結構中瀝青層的剪應力以及瀝青混凝土與水泥面板之間的剪應力增大。在高溫下，瀝青混合料由彈性逐漸變為黏彈性，抗剪能力下降，同時在慢速重載的綜合作用下，輪跡帶附近瀝青混凝土逐漸向兩側流動，形成車轍。

另外，通過前述武黃高速交通量分析情況來看，武黃高速全線交通量很大且重車尤其是超重車比例較大，導致瀝青混合料在重載作用下更容易產生剪切變形，從而形成流動性車轍。

4.3.2.1 車轍深度不小于15 mm嚴重路段的養護

（1）銑刨原瀝青路面上、下面層（包括應力吸收層等）。銑刨過程采用動態控制。

（2）將銑刨面徹底清理干凈，先對接縫進行保養及更換填嵌縫材料，然后再跨縫鋪單面燒毛土工布，寬度2 m；水泥混凝土板上灑布PCR改性乳化瀝青防水黏結層（1.0±0.3）kg/m2（確保土工布被乳化瀝青浸透）。

（3）攤鋪厚8.5 cm改性AC-20下面層（具體厚度可根據現場情況適當調整），及厚4 cm Sup-12.5上面層。瀝青層間灑布PCR改性乳化瀝青防水黏結層，改性乳化瀝青用量為0.3～0.6 kg/m2，攤鋪壓實后應保證新舊路面平順連接。主線瀝青路面車轍、擁包病害養護結構圖見圖5。

圖5 主線瀝青路面車轍、擁包病害養護結構圖[4]

4.3.2 .2 車轍深度大于10 mm小于5 mm輕、中度車轍路段養護

微表處罩面能較好修復瀝青路面輕、中度車轍，同時有利于改善路面抗滑性能，增加路面的密水性。

（1）清掃原瀝青路面，對破損部位先灌縫修補。

（2）攤鋪厚1 cm微表處罩面。微表處施工前，宜對原路面進行精細銑刨，并可在原瀝青路面上灑布0.3 kg/m2的PCR改性乳化瀝青，從而增強層間黏結。待乳化瀝青充分破乳后，進行微表處罩面（見圖 6）。

5 結 語

圖6 低噪音微表處[4]

在高速公路路面養護方案研究中，首先應對老路路面狀況做全面科學的檢測和調查分析，全面調查老路的病害類型，分析病害產生的原因，并結合檢測結論，確定科學合理的養護方案，做到有的放矢，不同的病害類型，實行不同的養護方案。本文結合湖北武黃高速公路路面養護實例，較全面地介紹了養護方案的研究過程，可為類似項目提供一定的借鑒。