南京普通國省道瀝青路面小修工作探析

徐 浩

（南京科興工程建設(shè)項(xiàng)目管理有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210000）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通量在不斷增加，公路的里程也在不斷增加，目前南京市公路事業(yè)發(fā)展中心國省干線管養(yǎng)里程1094 km。公路在使用的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)路面損壞的情況，如果沒有及時(shí)進(jìn)行小修，那么很容易導(dǎo)致路面病害越來越嚴(yán)重，從而需要進(jìn)行路面中修甚至大修，影響公路的實(shí)際使用壽命。

1 存在的主要問題

1.1 瀝青混合料質(zhì)量難保證

病害小修處治每日所需要的瀝青混合料用量很少，瀝青拌合樓無法單獨(dú)生產(chǎn)。只有在瀝青拌合樓正常生產(chǎn)過程中提供用于小修的瀝青混合料。各區(qū)公路管養(yǎng)部門在料源購買過程中處于劣勢，更無法保證瀝青混合料的質(zhì)量。

1.2 病害處治不徹底

區(qū)公路養(yǎng)護(hù)人員無法安排料車何時(shí)到達(dá)施工現(xiàn)場，只能被動等待?？紤]車輛通行安全，病害處治不能留“洞”過夜，在有限的時(shí)間內(nèi)養(yǎng)護(hù)工作人員只能進(jìn)行上面層處治，同時(shí)可能主觀認(rèn)為公路“能開就行”，對養(yǎng)護(hù)投入大打折扣，導(dǎo)致部分路段錯過最佳養(yǎng)護(hù)期，并加重后期養(yǎng)護(hù)壓力。

1.3 壓實(shí)問題

現(xiàn)場攤鋪機(jī)攤鋪瀝青混合料時(shí)需要在瀝青混合料溫度滿足規(guī)范要求的情況下才能進(jìn)行攤鋪壓實(shí)?？墒遣『π⌒薰ぷ鞅容^零散，距離跨度長，很容易造成攤鋪時(shí)料溫已經(jīng)不滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的情況，料溫?zé)o法得到保證，容易導(dǎo)致瀝青路面壓實(shí)度不滿足要求。

1.4 施工組織問題

南京市普通國省道路面小修工程涉及高淳、江北、江南公路一站、江南公路二站溧水、六合、浦口和棲霞。涉及區(qū)域廣，交通組織方案審批涉及多個區(qū)域多個部門。各養(yǎng)護(hù)單位進(jìn)行各自轄區(qū)內(nèi)道路交通組織方案的上報(bào)與協(xié)調(diào)，在辦理過程中時(shí)間長，不確定性大。

2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)管理

為解決南京市各區(qū)公路事業(yè)發(fā)展中心在瀝青路面小修養(yǎng)護(hù)施工過程中存在的問題，南京市公路事業(yè)發(fā)展中心于2022年試點(diǎn)普通國省道集中小修養(yǎng)護(hù)模式，統(tǒng)籌各區(qū)開展普通國省道集中小修，病害小修設(shè)計(jì)需要充分考慮現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)和交通量，同時(shí)區(qū)公路事業(yè)發(fā)展中心更了解管轄的道路養(yǎng)護(hù)情況，在設(shè)計(jì)流程中加入基層養(yǎng)護(hù)單位會更合理，通過各區(qū)養(yǎng)護(hù)單位與設(shè)計(jì)單位事前共同確認(rèn)病害及現(xiàn)場工作量，引進(jìn)招投標(biāo)機(jī)制，確定承包商，做好頂層設(shè)計(jì)。

南京普通國省道現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)層主要是瀝青面層+水泥穩(wěn)定碎石基層+石灰土底基層，設(shè)計(jì)指標(biāo)是無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力和瀝青混合料層永久變形量性[1]。病害小修設(shè)計(jì)需要充分考慮現(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)和交通量，同時(shí)區(qū)公路事業(yè)發(fā)展中心對管轄的道路養(yǎng)護(hù)情況更了解，在設(shè)計(jì)流程中加入基層養(yǎng)護(hù)單位將更加合理，加入后的小修設(shè)計(jì)流程如圖1 所示[2]。

圖1 小修設(shè)計(jì)流程圖

3 維修原則

3.1 機(jī)械化施工

單點(diǎn)維修長度≥10 m，滿足設(shè)備施工作業(yè)空間。

3.2 亟需處治和施工難點(diǎn)

重點(diǎn)處治影響通行安全和區(qū)公路部門不易處治的病害。

3.3 病害徹底處治

徹底處治老路下承層病害，不留工程隱患，病害處治設(shè)計(jì)盡量滿足機(jī)械化施工要求，局部部位可采取人工挖除。

3.4 差異化設(shè)計(jì)

針對不同路段路面技術(shù)狀況和路域環(huán)境特征的差異，特別是平交口路段，分別制定針對性的處治方案。

3.5 動態(tài)設(shè)計(jì)

在施工過程中貫穿“動態(tài)設(shè)計(jì)”理念，根據(jù)路面結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化路面養(yǎng)護(hù)方案和病害處治措施。

3.6 新材料、新技術(shù)運(yùn)用

積極采用技術(shù)成熟的瀝青路面再生技術(shù)，做到路面舊料“零廢棄”；盡可能地在平叉口處治中推廣“四新”技術(shù)。

4 施工工藝

4.1 傳統(tǒng)維修方案

4.1.1 輕微裂縫類病害處治

將有裂縫的路段用盤式銑刀進(jìn)行擴(kuò)縫，清掃干凈并均勻噴灑少量瀝青（在低溫、潮濕季節(jié)宜噴灑乳化瀝青），也可使用熱熔型改性瀝青填縫材料（如橡膠瀝青等）封填，再勻撒一層2 mm～5 mm 的干燥潔凈石屑或粗砂，最后用輕型壓路機(jī)將礦料碾壓[5]。

4.1.2 坑槽類病害處治

確定坑槽開挖位置，測定破壞部分的范圍和深度，按照“圓洞方補(bǔ)”的原則。瀝青路面坑槽修補(bǔ)的施工工藝如下：畫出大致與路中心線平行或垂直的挖槽修補(bǔ)輪廓線（正方形或長方形）。槽坑應(yīng)開鑿到穩(wěn)定部分，槽壁要垂直，并將槽底、槽壁清除干凈，在干凈的槽底槽壁薄刷一層黏結(jié)瀝青，隨即填鋪備好的瀝青混合料；新填補(bǔ)部分應(yīng)略高于原路面，待行車壓實(shí)穩(wěn)定后保持與原路面相平。具體的坑槽修補(bǔ)方法較多，一般有熱補(bǔ)法、噴補(bǔ)法和熱再生法等3 種方式[5]。

4.1.3 變形類病害處治

路面因受橫向推擠形成的橫向波形車轍，可將波峰部位進(jìn)行刨除刮平消除險(xiǎn)情。當(dāng)車轍面積較大、深度較深時(shí)，采用銑刨瀝青混合料面層重新攤鋪瀝青混合料，即逐層銑刨逐層確認(rèn)，用與原路面相同的適當(dāng)新瀝青混合料重新攤鋪瀝青混合料的方法。

4.2 新材料新技術(shù)的運(yùn)用

4.2.1 灌漿瀝青路面

灌漿復(fù)合瀝青路面是由空隙率（20%～28%）的瀝青混合料骨架灌注高流動性的膠漿而成的。施工工藝流程如下：基體瀝青混凝混合料攤鋪→灌入漿體生產(chǎn)→灌漿施工→表面處理→養(yǎng)護(hù)→開放交通[3]。204 省道（寧高線）2019 年路面中修工程項(xiàng)目中燈控路口車轍處部分路段嘗試采用12 cm 灌入式GRAC-13 混合料。具有較強(qiáng)的抵抗車轍和變形的能力。

4.2.2 路用環(huán)氧無車轍瀝青路面

重載交通、長大縱坡、交叉口以及貨運(yùn)通道等特殊路段可將面層直接設(shè)計(jì)為無車轍路用環(huán)氧瀝青路面，變“老修老壞”瀝青路面為“壓不壞”的高耐久路面，車轍壽命相比常規(guī)改性瀝青路面延長1 倍以上，典型結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的下承層+不黏輪乳化瀝青黏層+4 cm 路用環(huán)氧瀝青上面層ESUP-13 組成的。2022 年在G235（南京段）兩處交叉口維修點(diǎn)采用不黏輪乳化瀝青黏層和無車轍路用環(huán)氧ESUP-13新材料。

4.2.3 高模量瀝青混合料

高模量瀝青混合料的概念來源于法國高模量瀝青混合料以及美國永久性路面概念中的中面層高模量瀝青混合料。法國高模量瀝青混合料（EME2）是特定的混合料類型，其特點(diǎn)是采用硬質(zhì)瀝青、連續(xù)級配、低空隙率、高瀝青用量和高模量等[4]。目前，高模量瀝青混凝土主要是通過在瀝青混合料的拌和過程中摻加高模量劑。2021 年在S421（K25+150～K33+350）交叉口車轍處治中采用高模量EME-14 混合料。

5 路面結(jié)構(gòu)層計(jì)算實(shí)例

5.1 項(xiàng)目背景

S246 項(xiàng)目為養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目是2022 年試點(diǎn)普通國省道集中小修養(yǎng)護(hù)工程中的1 條道路，位于南京市溧水區(qū)，屬于一級公路，設(shè)計(jì)速度為100km/h，路基寬度為26m，路面寬為22.5m，采用瀝青混凝土路面?，F(xiàn)有路面結(jié)構(gòu)：20cm 二灰土底基層+36cm水泥穩(wěn)定碎石基層+8cmAC-25C+4cmAC-13C。

5.2 維修段落

溧水區(qū)公路事業(yè)發(fā)展中心工作人員與設(shè)計(jì)單位工作人員事前共同確認(rèn)病害及現(xiàn)場工作量，S246 現(xiàn)場維修段落見表1。

表1 S246 維修段落表

5.3 交通荷載分析

以2022 年數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)初始年限計(jì)算交通量，車輛類型按不同軸型組合分為11 類。該項(xiàng)目的交通量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2 交通量統(tǒng)計(jì)表

表3 車輛類型分布系數(shù)表（%）

根據(jù)表2 資料分析2 類～11 類車型所占的百分比，得到車輛類型分布系數(shù)。

根據(jù)表1～表4 的參數(shù)，按式（1）就可以計(jì)算設(shè)計(jì)車道日平均當(dāng)量軸次、當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)。

為節(jié)省篇幅，式中各參數(shù)意義詳見《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，該文不再詳列。將計(jì)算參數(shù)代入后，即驗(yàn)算瀝青混合料層永久變形量時(shí)，當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)Ne=3.750×106；驗(yàn)算無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力時(shí)，Ne=3.353×108。

5.4 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

5.4.1 初擬路面結(jié)構(gòu)

該項(xiàng)目基層、底基層均采用半剛性基層，屬無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類，路面的設(shè)計(jì)指標(biāo)采用瀝青混合料層永久變形量、無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力。路面設(shè)計(jì)采用軸重為100 kN 的單-雙輪組軸載作為設(shè)計(jì)軸載，計(jì)算參數(shù)見表5。

表5 設(shè)計(jì)軸載計(jì)算參數(shù)表

初擬路面結(jié)構(gòu)見表6。

表6 初擬路面結(jié)構(gòu)材料參數(shù)表

根據(jù)表5～表6 參數(shù)以及雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論，采用軟件計(jì)算其豎向壓應(yīng)力、沿行車方向的水平拉應(yīng)力，響應(yīng)見表7。

表7 路面結(jié)構(gòu)層響應(yīng)表

5.4.2 瀝青混合料層永久變形驗(yàn)算

根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》表G.1.2，基準(zhǔn)等效溫度Tξ為22.1 ℃，由式（G.2.1）計(jì)算得到瀝青混合料層永久變形等效溫度為24.02 ℃?？煽慷认禂?shù)為1.28。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)條件下的車轍試驗(yàn)，得到各層瀝青混合料的車轍試驗(yàn)永久變形量，按公式（2）計(jì)算各分層的永久變形量和瀝青混合料層總的永久變形量。

為節(jié)省篇幅，式中各參數(shù)的意義詳見《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，該文不再詳列，該項(xiàng)目瀝青混合料層永久變形計(jì)算值為7.562 mm。

5.4.3 無機(jī)結(jié)合料層疲勞開裂驗(yàn)算

按照《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》表B.1.1，季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)ka取1.00。根據(jù)規(guī)范式（B.2.1-2），現(xiàn)場綜合修正系數(shù)為4.154。對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料，疲勞開裂模型參數(shù)a=13.24，b=12.52。無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層的疲勞開裂壽命應(yīng)根據(jù)路面結(jié)構(gòu)分析得到的各無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力，按公式（3）計(jì)算。

為節(jié)省篇幅，式中各參數(shù)意義詳見《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》，該文不再詳列，該項(xiàng)目計(jì)算得到無機(jī)結(jié)合料層底疲勞壽命為5.865×109次。

5.4.4 路基頂面和路表驗(yàn)收彎沉值

根據(jù)規(guī)范附錄B.7 節(jié)，當(dāng)確定路基頂面和路表驗(yàn)收彎沉值時(shí)，采用落錘式彎沉儀，荷載盤半徑為150mm，荷載為50kN。采用規(guī)范公式（B.7.1）計(jì)算得到路基頂面驗(yàn)收彎沉值為373.7（0.01mm），根據(jù)彈性層狀體系理論計(jì)算得到路表驗(yàn)收彎沉值la為25.6（0.01mm）。

5.4.5 結(jié)果匯總

各項(xiàng)驗(yàn)算結(jié)果匯總見表8。

表8 分析結(jié)果匯總

由表8可知，所選路面結(jié)構(gòu)和材料能滿足各項(xiàng)驗(yàn)算內(nèi)容的要求。

6 項(xiàng)目實(shí)施后整體效果

項(xiàng)目實(shí)施后整體效果如下：1）有利于提高路面平整通暢，改善通行能力。提升公路技術(shù)狀況及整體形象。2）延長瀝青路面的使用壽命。瀝青路面的小修保養(yǎng)能夠一定程度上延緩道路病害的發(fā)展并且延長道路其使用的壽命。路面小修工作的效果越好，越能夠延長其使用壽命。3）普通國省道瀝青路面集中小修可以節(jié)約部分養(yǎng)護(hù)資金。瀝青路面的小修工作對路面病害起到一定的預(yù)防作用，同時(shí)保證了道路的通行，減少公路的使用費(fèi)用，最終為公路的運(yùn)營與使用效果提供更好的服務(wù)，獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。4）2022 年試點(diǎn)普通國省道集中小修養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目的實(shí)施，有利于恢復(fù)道路通行能力，適應(yīng)交通運(yùn)輸發(fā)展的形勢的需要；對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生推動作用，充分提高道路的使用效益，同時(shí)加強(qiáng)周邊地區(qū)的交通聯(lián)系。

7 結(jié)語

該文依托南京市公路事業(yè)發(fā)展中心2022 年試點(diǎn)普通國省道集中小修養(yǎng)護(hù)工程，采用對全市病害小修工作統(tǒng)一設(shè)計(jì)，以S246 項(xiàng)目為例，詳細(xì)闡述了瀝青路面病害小修過程中存在的問題、施工工藝以及路面結(jié)構(gòu)驗(yàn)算過程，使養(yǎng)護(hù)部門從整體上了解南京普通國省道小修設(shè)計(jì)。