廣東省高速公路就地?zé)嵩偕访骈L(zhǎng)期性能調(diào)查與評(píng)價(jià)

陳楚鵬 李善強(qiáng) 許新權(quán) 羅雪平 劉 鋒

(廣東華路交通科技有限公司1) 廣州 510420) (廣東交科技術(shù)研發(fā)有限公司2) 廣州 510420)

0 引 言

就地?zé)嵩偕访婢哂惺┕ば矢摺㈤_放交通快和100%利用原路面材料等技術(shù)特點(diǎn),可以提高路面的抗滑性能,修復(fù)原路面車轍、裂縫等病害,作為一種環(huán)保型技術(shù)已逐漸成為公路路面養(yǎng)護(hù)的一個(gè)重要發(fā)展方向[1-3].

JTG 5421—2018《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》[4]針對(duì)高速公路功能性修復(fù)提出了5～8年的預(yù)期壽命,但我國(guó)不同地區(qū)氣候和交通條件會(huì)導(dǎo)致就地?zé)嵩偕夹g(shù)的預(yù)期壽命存在一定差異.此外,隨著2020年廣東省高速公路通車?yán)锍掏黄?萬(wàn)km,未來(lái)大量的高速公路需要進(jìn)行功能性養(yǎng)護(hù),亟須總結(jié)廣東省高速公路就地?zé)嵩偕夹g(shù)應(yīng)用情況,調(diào)查和評(píng)價(jià)廣東省高速公路就地?zé)嵩偕访骈L(zhǎng)期性能,有利于進(jìn)一步推廣和應(yīng)用就地?zé)嵩偕夹g(shù).

針對(duì)此類問題,李俊等[5]采用現(xiàn)場(chǎng)芯樣評(píng)價(jià)了再生前后路面材料的性能,結(jié)果表明:再生路面與銑刨重鋪路面相比,其級(jí)配偏細(xì),馬歇爾穩(wěn)定度相當(dāng),抗開裂性能較差.曲妍[6]研究了再生對(duì)路面技術(shù)狀況的改善效果,結(jié)果表明:原路面再生后提高了行駛質(zhì)量和抗滑性能及密水性,SFC>50,構(gòu)造深度提高,滲水系數(shù)下降.姚宏達(dá)等[7]針對(duì)就地?zé)嵩偕旌狭霞?jí)配變異性大、不確定因素多等特點(diǎn),采用室內(nèi)試驗(yàn)研究了就地?zé)嵩偕旌狭系呐浜媳仍O(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)體系,結(jié)果表明:就地?zé)嵩偕旌狭闲铝峡赏ㄟ^析漏指標(biāo)控制瀝青用量,就地?zé)嵩偕旌狭暇哂辛己玫母邷匦阅芎退€(wěn)定性,但低溫抗裂性能較差.

綜上所述,現(xiàn)有研究集中在就地?zé)嵩偕旌狭闲阅茉u(píng)價(jià)和在養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用方面,缺乏廣東省高速公路氣候和交通條件下就地?zé)嵩偕夹g(shù)的適用性和長(zhǎng)期性能研究.廣珠東高速公路、廣惠高速公路、機(jī)荷高速公路和廣州繞城高速南環(huán)段于2009—2018年鋪筑了就地?zé)嵩偕囼?yàn)段,文中對(duì)四個(gè)試驗(yàn)段的路面結(jié)構(gòu)形式、配合比設(shè)計(jì)、再生工藝、原路面狀況和通車運(yùn)營(yíng)3～5年后的性能進(jìn)行調(diào)查和評(píng)價(jià).

1 就地?zé)嵩偕范雾?xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目概況

對(duì)廣東省部分高速公路就地?zé)嵩偕范蔚牡乩砦恢谩夂蛱攸c(diǎn)、交通情況、應(yīng)用規(guī)模和養(yǎng)護(hù)時(shí)間進(jìn)行調(diào)查,其結(jié)果見表1.

表1 廣東省部分高速公路就地?zé)崧范雾?xiàng)目概況

調(diào)查路段均位于珠三角地區(qū),高溫季節(jié)路表溫度可達(dá)60℃以上,年降水量1 500～2 500 mm,因此,就地?zé)嵩偕囼?yàn)段面臨的高溫多雨的氣候考驗(yàn).此外,四條路段歷年來(lái)一類和二類小車數(shù)量所占比例均在80%左右,三類～五類重載車所占比例約為20%,因此,試驗(yàn)段還面臨重載交通荷載考驗(yàn).

1.2 再生方式

根據(jù)文獻(xiàn)[8]規(guī)定,就地?zé)嵩偕煞譃閺?fù)拌再生法和加鋪再生法兩種工藝,試驗(yàn)段施工選取了不同的再生工藝,廣惠高速公路、機(jī)荷高速公路、廣珠東高速公路和廣州繞城高速南環(huán)段試驗(yàn)段選擇的再生方式見表2.

1.3 路面結(jié)構(gòu)

分別選取了路基段和橋面段實(shí)施了就地?zé)嵩偕囼?yàn)段,各試驗(yàn)段的路面結(jié)構(gòu)見表3.

表3 廣東省部分高速公路就地?zé)嵩偕访娼Y(jié)構(gòu)

2 配合比設(shè)計(jì)

2.1 再生層配合比設(shè)計(jì)

無(wú)論是復(fù)拌再生法還是加鋪再生法,均需根據(jù)原路面的材料狀況添加一定量的新瀝青、再生劑或新瀝青混合料,以提高再生瀝青混合料性能,延長(zhǎng)就地?zé)嵩偕访娴氖褂脡勖?各試驗(yàn)段的再生層材料添加比例見表4,再生瀝青混合料性能見表5.

表4 再生層配合比設(shè)計(jì)

表5 再生瀝青混合料性能試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知:為恢復(fù)老化瀝青的性能,試驗(yàn)段均添加了不同摻量的再生劑,但不同項(xiàng)目添加新瀝青或新瀝青混合料有差異,廣惠和廣州繞城高速公路南環(huán)段試驗(yàn)段未添加新瀝青或新瀝青混合料,廣珠東添加了新瀝青混合料,機(jī)荷高速添加了新瀝青;分析再生瀝青混合料的性能可知,試驗(yàn)段再生瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙率在3%～6%,且均具有較好的力學(xué)性能和水穩(wěn)定性能.

2.2 加鋪層配合比設(shè)計(jì)

采用馬歇爾設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了加鋪層混合料配合比設(shè)計(jì),混合料性能試驗(yàn)結(jié)果見表6.

由表6可知:加鋪層均具有較好的高溫抗車轍、水穩(wěn)定性和密水性能.

表6 加鋪層瀝青混合料馬歇爾及性能試驗(yàn)結(jié)果

3 路面狀況調(diào)查

3.1 再生前路面狀況

1) 原路面的材料狀況 依據(jù)規(guī)范要求對(duì)原路面瀝青混合料進(jìn)行瀝青回收,得到其瀝青含量及老化瀝青針入度、軟化點(diǎn)及延度,試驗(yàn)結(jié)果見表7.

表7 再生前路面材料狀況

由根據(jù)上述結(jié)果可知:廣珠東路面再生層瀝青老化程度較輕,其余高速公路瀝青老化程度較嚴(yán)重,四條高速公路再生層瀝青含量均較高.原路面老化瀝青針入度及再生層瀝青含量符合文獻(xiàn)[8]規(guī)定.

2) 原路面的典型病害型式 就地?zé)嵩偕皩?duì)試驗(yàn)段進(jìn)行了病害調(diào)查,其典型病害描述見表8.在四條高速公路分別選取1 km就地?zé)嵩偕囼?yàn)段,統(tǒng)計(jì)其路面損壞和裂縫度指標(biāo),結(jié)果見圖1.

表8 再生前路面典型病害形式

圖1 原路面就地?zé)嵩偕范蜳CI及裂縫度

由表8可知:四條高速就地?zé)嵩偕囼?yàn)段路面損壞較為嚴(yán)重,裂縫類病害為試驗(yàn)段共有的典型病害類型且裂縫主要為貫穿裂縫,但廣惠及廣州繞城高速南環(huán)段裂縫度較低,廣珠東及機(jī)荷高速公路裂縫度較高.

3) 原路面養(yǎng)護(hù)歷史 對(duì)四條高速試驗(yàn)段養(yǎng)護(hù)歷史進(jìn)行調(diào)查,統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表9.

表9 再生前路面典型病害型式

由表9可知:機(jī)荷高速公路銑刨重鋪一次,其余路段歷年未采取預(yù)防養(yǎng)護(hù),因此四條高速公路就地?zé)嵩偕囼?yàn)段未進(jìn)行反復(fù)維修,不屬于反復(fù)維修路段.

3.2 再生后路面狀況

1)再生后路面典型病害 對(duì)試驗(yàn)段典型病害進(jìn)行跟蹤觀測(cè),其再生后路面典型病害描述見表10.

表10 再生后路面典型病害型式

4)路面技術(shù)狀況指標(biāo) 對(duì)試驗(yàn)段抗滑性能、路面損壞、路面車轍及路面行駛質(zhì)量狀況進(jìn)行了3～5年的連續(xù)監(jiān)測(cè),其結(jié)果見圖2.

圖2 就地?zé)嵩偕囼?yàn)段統(tǒng)計(jì)柱狀圖

4 長(zhǎng)期性能評(píng)價(jià)

由圖2a)可知:四條高速公路試驗(yàn)段SRI值經(jīng)過3～5年運(yùn)營(yíng)后,其SRI指數(shù)均>80,具有良好的抗滑耐久性能;此外,試驗(yàn)段采用了復(fù)拌再生法和加鋪再生法兩種再生方式,但其SRI結(jié)果無(wú)明顯差異,因此,復(fù)拌再生法也具有良好的抗滑耐久性,可適用于廣東省高速公路抗滑不足等病害處治.

由圖2b)并結(jié)合表10及圖3可知:工后1～2年,路面基本沒有病害,路面PCI指數(shù)均>90,評(píng)級(jí)為“優(yōu)”,工后第3年路面損壞狀況指數(shù)開始呈現(xiàn)下降趨勢(shì),路表出現(xiàn)少量坑槽和裂縫,工后4～5年路面松散、縱橫向裂縫及修補(bǔ)等病害有所增加,PCI開始有較大幅度下降,尤其是工后第5年,PCI指數(shù)<80,經(jīng)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)再生處治前裂縫大部分反射至路表,因此,廣東省高速公路就地?zé)嵩偕访婀ず?年,裂縫逐漸反射至路表,PCI顯著下降.此外,對(duì)比不同再生方式發(fā)現(xiàn),機(jī)荷高速上部加鋪了3 cm加鋪層,其具有更好的抗反射裂縫能力,工后5年的機(jī)荷高速PCI>廣珠東高速公路PCI.因此,為提高就地?zé)嵩偕访娴目狗瓷淠芰脱娱L(zhǎng)就地?zé)嵩偕访媸褂脡勖?處理裂縫類病害較多路段時(shí),應(yīng)在就地?zé)嵩偕鷮优c下部結(jié)構(gòu)間鋪設(shè)土工格柵或土工布,再生方式應(yīng)盡量選擇加鋪再生法.

由圖2c)可知:各試驗(yàn)段經(jīng)過3～5年的運(yùn)營(yíng)后,路面車轍指數(shù)RDI呈下降趨勢(shì),但下降幅度較小,運(yùn)營(yíng)5年后,路面車轍指數(shù)RDI≥90,評(píng)級(jí)為“優(yōu)”,可見,就地?zé)嵩偕访婵梢猿惺軓V東省高速公路重載交通和高溫氣候的考驗(yàn),具有良好的抗車轍能力.此外,對(duì)比四條試驗(yàn)段RDI結(jié)果及其衰減規(guī)律發(fā)現(xiàn),復(fù)拌再生法和加鋪再生法抗車轍能力無(wú)明顯差別,橋面段和路基段抗車轍能力也無(wú)明顯差別.

由圖2d)可知:四條試驗(yàn)段經(jīng)過3～5年的運(yùn)營(yíng)后,路面行駛質(zhì)量RQI無(wú)明顯變化,就地?zé)嵩偕访嫘旭傎|(zhì)量具有較好長(zhǎng)期效果;此外,對(duì)比不同再生方式和路面結(jié)構(gòu)類型的試驗(yàn)段RQI值可知,結(jié)果無(wú)明顯差異,因此,路面結(jié)構(gòu)類型和再生方式對(duì)就地?zé)嵩偕访鍾QI及其長(zhǎng)期效果無(wú)明顯影響.

5 結(jié) 論

1) 廣東省高速公路就地?zé)嵩偕囼?yàn)段工后3～4年,路面狀況指數(shù)依舊較好,說(shuō)明就地?zé)嵩偕访娴哪途眯钥梢詽M足重載交通和多雨地區(qū)的外界環(huán)境考驗(yàn),就地?zé)嵩偕夹g(shù)可應(yīng)用于廣東省高速公路橋面及路基路段,可適用于裂縫、車轍和磨光等淺層病害處治.

2) 廣東省高速公路就地?zé)嵩偕访婀ず?年,裂縫逐漸反射至路表,PCI明顯下降,建議廣東省高速公路就地?zé)嵩偕访骖A(yù)期使用壽命為5年.

3) 復(fù)拌再生路面和加鋪再生路面抗滑和抗車轍性能無(wú)明顯差別,加鋪再生路面抗反射裂縫性能更好,復(fù)拌再生法和加鋪再生法均可作為廣東省高速公路預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施.

4) 就地?zé)嵩偕访婵够⒙访孳囖H及路面行駛質(zhì)量均具有長(zhǎng)期耐久性能,但采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)處理裂縫類病害較多路段時(shí),應(yīng)采用加鋪再生法或在就地?zé)嵩偕鷮优c下部結(jié)構(gòu)間鋪設(shè)土工格柵,避免裂縫過快反射,以延長(zhǎng)就地?zé)嵩偕访娴氖褂脡勖?