惠河高速公路沥青路面预防性养护综合设计方案

发布于:2021-06-13 04:10:00

第9卷 第1期 2 0 1 0年3月

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JOURNAL OF GUANG DONG COMMUNICATIONS POLYTECHNIC

Vol.9 No.1 March 2010

文章编号:1671-8496-(2010)01-0013-05

惠河高速公路沥青路面预防性养护综合设计方案
蔡荣坤 1,陈志展 2
(1.广东省高速公路有限公司河源分公司,广东河源 517000;2.广东粤赣高速公路有限公司,广东河源 517000) 摘 要:文中根据惠河高速公路沥青路面调查数据和对全路段路面的发展趋势预测,结合公路等级、交通量

和路面管理系统的分项路况评价与分析结果,对惠河高速公路沥青路面预防性养护与维修进行了系统、全 面、综合的方案设计,采用新型预防性养护和维修技术进行处治实施,并经检测,方案效果相当明显,后评 较为成功。 关键词:高速公路;沥青路面;养护;方案;设计 中图分类号:U416.217 文献标识码:A

Integrated Design of Huihe Highway Asphalt Pavement Preventive Maintenance Program
CAI Rong-kun1, CHENG Zhi-zhan2
(1.Guangdong Province Expressway Co.Ltd. Heyuan Branch, Heyuan 517000,China; 2.Guangdong Yuegan Expressway Co. Ltd.,Heyuan 517000,China)
Abstract: This paper bases on the research data and all section road surface’ development prediction on Huihe s Highway asphalt pavement, together with highway grade, traffic quality and the road surface management systems evaluation and analysis results, to give a systematic, overall and integrated plan for the Huihe Highway asphalt pavement preventive maintenance. We have used new pavement preventive maintenance measures and repairing skills to practice and examine, which leads to pleasant effects and success. Key words: highway; asphalt pavement; preventive maintenance; plan; design 表 1 沥青路面结构形式及原设计情况

1 概况
惠(州)河(源)高速公路是国家重点公路阿(荣 旗)至深(圳)高速公路在广东境内的重要一段,也 是广东省规划的通山区市高速公路重点项目之 一。路线全长 80.33 km,均采用沥青路面,分两 期工程实施,其中:惠河高速一期工程小金口至 *南段全长 30.2 km(K50+300~K80+500),工程于 1998 年 9 月开工,2001 年 11 月建成通车;惠河高 速二期工程小金口至埔前接粤赣高速公路 (K0 + 174~K50 + 300), 全 长 50.126 km, 于 2001 年 11 月开工,2003 年 12 月建成通车,路面结构 形式及设计情况见表 1。 本路段按照高速公路设计,双向四车道,设
收稿日期:2009-10-22 作者简介:蔡荣坤(1977-),男,工程师 研究方向:高速公路管理

序 序号 路 面 结 构 形 式 及 厚 度

项目 沥青上面层 沥青中面层 沥青下面层 封层 基层 底基层

惠河一期 4cm 普通沥青 AK-13B 5cm 普通沥青 AC-20Ⅰ 6cm 普通沥青 AC-25Ⅰ 沥青下封层 35cm 水泥稳 定碎石 20cm 水泥稳 定粒料 70 6.545×106 26.1

惠河二期 4cm 普通沥青 AK-16A 5cm 普通沥青 AC-20Ⅰ 6cm 普通沥青 AC-25Ⅰ 沥青下封层 36cm 水泥稳定 碎石 16cm 水泥稳定 石屑 67 9.88×106 23.9

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总厚度/cm 设计年限累计轴次 设计弯沉/ 0.01 mm

计 时 速 100 m/h。 路 基 设 计 宽 度 采 用 原 路 基 宽 度:惠河一期:24.5 m,包括行车道 2×3.75 m, 超车道 2×3.75 m,中间带 3.0 m,硬路肩 2×3.25 m;惠河二期:26.0 m,路面横坡 2.0%。

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自通车以来,惠河高速公路车流量增长很 快,特别是随着粤赣高速公路的通车,从江西、 安徽等省份到广东的重载车辆,绝大多数要经过 河惠高速进入广东。尤其是三类以上的重车、超 重车成倍增长,加之原设计在结构设计、混合料 设计上的不足。另外,由于该地区气候是冬季暖 而干燥,夏季热而多雨,年降雨量达 1 700 mm, 年最高温度为 37.1 Ⅴ,但路面在夏天时最高温度 达 60 Ⅴ。经过几年的营运,惠河高速公路沥青 路面出现了不同程度的各种病害,主要表现为车 辙、横向裂缝、纵向裂缝、抗滑能力不足等,局 部路段还出现路面结构强度不足,大大降低了道 路的使用功能,影响了行车的舒适性和安全性, 也导致路面维修量和养护费用开始增加,迫切需 要对原路面进行养护维修以改善其使用性能,为 用户提供一个安全快速的行车环境,发挥其在公 路网中的重要作用。 如今在高速公路的预防性养护和维修中,几 乎没有一套系统的、全面的、成功的方案可以借 鉴,大多数单一的处治方案和短期的行为占主导 地位,为此,2005 年我们在惠河不同的路段对不 同的病害就 《沥青路面预防性养护与资产管理成 套技术研究》 科研课题进行研究,寻求路面状况 衰减规律(正常、非正常破损),建立模型;在此 基础上,选择适当的时机及技术手段,在合适的 位置,以最低的寿命周期成本,实现有效的养护 活动,使得路面功能得以持续保持良好状况。目 前,我们根据路况提出一套简单可行、系统性较 强的养护方案,结合费用和实际状况为高速公路 预防性养护作出短期和中、长期规划,延长路面 使用寿命,尽可能减少养护维修费用。

2 历年养护资金投入情况
惠河高速公路自 2001 年通车以来,分别在 2005 和 2006 年对局部路段进行了常规养护和微 表罩面等简单处治,惠河高速公路历年来预防性 养护投资及里程统计于表 2 所示。
表 2 历年路面预防性养护投资统计
年份 2005 2006 预防性养护 里程/km 8.65 7.15 预防性养护投资 总额/万元 124.5 124.7 占总投资的 比率/% 48.4 112.04

3 路况调查情况
2006 年 10 月 16 日至 28 日对惠河高速公路全 线路段(80.33 km)进行一次全面的数据采集,并 按照交通部公路科学研究所研发的 《中国高速公 路路面管理系统》 的要求进行数据输入。数据采 集内容包括:沥青路面弯沉、路面*整度、抗滑 性能、路面破损状况等调查。根据路况调查预测 全路段路面的发展趋势,结合公路等级、交通量 和路面管理系统的分项路况评价与分析结果,制 订了惠河高速公路路面的 2007 年度和今后三年 (中期)的养护计划,并作出长期养护简要规划, 制定养护目标和相应的养护技术开发研究规划。 图 1 和图 2 为惠河高速病害统计图。由图可 看出,惠河高速上的主要病害为车辙、泛油和裂 缝。车辙为结构性损坏,在采取预防性养护措施 前应对车辙进行维修。惠河高速上的泛油病害一 般集中在主车道的两个轮迹带范围内,因此对车 辙进行维修时泛油也可得到处理。裂缝的存在会

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使地表水渗入路面结构内从而导致更为严重病害 产生,因此应及时对裂缝进行封缝,填封处理。

4 设计依据及原则
沥青路面养护对策的选择主要依据 《公路沥 青路面养护技术规范》 有关规定和各分项路况的 评价结果。分项路况评价包括:路面强度、路面 破损状况、行驶质量和抗滑性能等方面,路面综 合评价指标仅用于对路面质量的总体评价。 在对原路面进行了深入的病害调查,引入一 些有针对性的科研成果,借鉴了其它多项类似工 程的经验,路面养护方案设计以路面现有病害处 治与预防性养护相结合为主要原则,同时,结合 本项目所处地区的气候、水文、土质等自然条 件,在满足交通量和使用要求的前提下,遵循技 术先进、工艺相对成熟简单、经济合理、生态环 保、工期较短,安全适用、选材合理、方便施 工、利于养护等原则。同时,考虑到河惠方向与 惠河方向在交通量大小、交通组成、现有路面状 况上的不同,在优化设计过程中进行分幅设计。

5 路面养护设计方案
5.1 强度不足路段处理方案 对于强度系数 SSI 评定为中及以下路段应进 行结构补强。根据检测结果,强度不足路段为河 惠方向 K76+000~K78+000,该段车辙较小,在 0.8 cm 以下,但横向反射裂缝较多。 该路段的处理方案为:采用钻孔压浆的施工 工艺全面提高路面结构承载能力,在对路面现有

病害进行维修处治后,行车道、超车道进行微表 处加铺罩面处理。 5.2 车辙病害处理方案 根据 《公路沥青路面养护技术规范》 的规 定,车辙深度大于 2.5 cm 时为严重车辙,车辙深 度处于 1.5~2.5 cm 时为中等程度车辙,1.5 cm 以 下为轻度车辙。 根据营运期统计汇总的数据显示,本路段车 辙病害主要在 2004 年后开始产生,在短期内发展 而成。造成这种现象的主要原因是随着广东路网 的进一步完善及本项目沿线经济的发展,本路段 交通量及交通荷载必将进一步增加,对路面结构 承载力的考验将更为严峻,因此,现阶段有必要 采用技术风险较小、可靠性较高的方案进行路面 车辙维修处治以适应后期交通增长需要。考虑到 本项目车辙病害较为普遍,同时考虑到现有路面 车辙发展速度、沿线经济的发展趋势及后期交通 量的增长速度,以及突出预防性养护的思想,本 次选择车辙病害维修处理方案时,在进行车辙病 害程度等级划分时在规范的基础上适当提高了划 分标准。划分标准提高如下:车辙深度大于 2.0 cm 为严重车辙,小于 1.0 cm 为轻度车辙,处于 1.0~2.0 cm 时为中等程度的车辙。 按照上述推荐的划分标准,按不同车辙深度 进行统计,其统*峁 3。
表 3 惠河高速车辙分布情况统计
名称 河惠方向分布比例 惠河方向分布比例 划分依据 ≥2 cm 11.0% 7.1% 1~2 cm 51.3% 47.3% ≤1 cm 37.7% 45.1%

在综合考虑造价等因素的条件下,项目组针

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对不同程度的车辙病害提出了不同处治方案。 5.2.1 轻度车辙(车辙深度小于 1.0 cm)的处治方案 (1) 河惠方向 对原路面进行必要的裂缝维修、坑槽修补等 病害处治后,在行车道、超车道直接采用微表处 罩面处理,厚度在 1 cm 左右。 (2) 惠河方向 惠河方向根据路段的抗滑情况、裂缝情况采 用不同的处治方案: a、对于抗滑性能达不到良的路段或抗滑性 能达到良及以上但裂缝较多的路段,对原路面进 行必要的裂缝维修、坑槽修补等病害处治后,对 行车道、超车道进行微表处罩面处理; b、 其 他 路 段 中 , 对 于 抗 滑 性 能 为 优 的 路 段,病害修补后,采用雾封层方案处治; c、其余路段只进行常规病害的维修处治工作。 该方案中采用微表处技术,一方面可以全面 提高路面抗滑性能和密水性,同时还有利于对现 有车辙进行修复,改善路面的行驶质量,全路段 均采用微表处进行处治,施工方案较为简单,施 工组织方便,有利于施工工期控制,且维修后外 观效果较好;对于该路段中目前病害程度较小或 还未出现病害的路段进行微表处处理则起到预防 性养护效果,可以延缓其病害发展速度。微表处 厚度约为 1 cm,厚度较薄,对路面现有标高及其 他附属设施影响较小。但该方案造价较高,单价 约为 17.9 万元/km。 5.2.2 中等程度车辙(车辙深度为 1.0~2.0 cm)的处 治方案 惠河和河惠方向均采用相同的处理方案:即 对原路面进行必要的裂缝维修、坑槽修补等病害 处治后,再对原路面行车道车辙部位进行微表处 填补并压实,最后在行车道、超车道进行微表处 罩面处理。 该方案中微表处对于修复路面抗滑丧失、轻 度裂缝、轻度车辙可行,且有利于提高路面密水 性,但对路面结构承载能力几乎没有贡献,因此 对于车辙发展速度快、交通量大、重载车辆多的 路段,其应用风险更大。但由于采用微表处,厚 度较薄,其罩面宽度较为灵活,可只进行行车 道、超车道罩面,维修后外观效果较好。 该方案的优点是造价较低,按单位长度微表 处车辙修补面积为 2 m.cm 计算,行车道、超车 道进行微表处罩面计算,本方案单价约为 21.8 万

元/km。 5.2.3 严重程度车辙(车辙深度大于 2.0 cm)的处治 方案 惠河和河惠方向均采用相同的处理方案:对 原行车道进行铣刨除去车辙隆起部分,对原路 面行车道车辙部位进行微表处填补并压实后, 撒布粘层油,再对行车道、超车道进行微表处 罩面处理。 对于车辙深度处于严重程度的本路段而言, 该方案的技术风险较大,可靠性低。但由于加铺 层较薄,且处理宽度较灵活,该方案造价较低。 在以上方案中,对于车辙部位填补所用的微表处 配合比应进行合理的设计,以提高其抗车辙性 能,车辙部位填充后,应采用胶轮压路机碾压并 开放交通至少一天,用于压密车辙填充料。 5.3 裂缝处治方案 (1) 缝宽<3 mm 的横向裂缝 对于横向裂缝缝宽在 3 mm 以内,缝壁无散 落或轻微散落,无或少支缝的,采取压缝带对裂 缝进行处理。 (2) 缝宽为 3~5 mm 的横向裂缝 对于横向裂缝缝宽为 3~5 mm,缝壁无散落 或轻微散落,无或少支缝的,可以采取如下的处 治措施: a、将缝隙打扫干净,并用压缩空气吹去缝 中杂物和尘土; b、用热沥青(稠度较低)、乳化沥青、改性沥 青、改性乳化沥青或其它专用的灌缝料灌缝处理。 (3) 缝宽>5 mm 的横向裂缝 ①横向裂缝缝宽在 5 mm 以上,无或少支缝 的,可以采取如下的处治措施: a、剔除缝内杂物和松动的缝隙边缘,沿裂 缝开槽后用压缩空气吹净缝隙中的杂物和尘土; b、采用标准槽贴封式进行灌缝处理,灌缝 材料宜为专用灌缝材料灌。 ②对于无或少支缝的纵向裂缝均采取如下的 处治措施: a、将缝隙打扫干净,并用压缩空气吹去缝 中杂物和尘土; b、用热沥青(稠度较低)、乳化沥青、改性沥 青、改性乳化沥青或其它专用的灌缝料灌缝处理。 ③当横向裂缝或纵向裂缝两边出现较多的支 缝,采用压浆法修补。 5.4 唧浆病害处理方案

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唧浆处的沥青面层一般都会有裂缝、坑槽、 松散等破坏形式,对唧浆的处理应在水分蒸发 后,刨除沥青面层和基层的松散部分并清除干 净,然后用沥青混合料填补,较厚时宜分层填 补 , 每 层 层 厚 ≤8 cm, 填 补 至 原 路 面 同 样 的 高 程,应注意填补的沥青混合料的压实度应>93%。 5.5 坑槽病害处理方案 对坑槽的修复可以采取以下方法: ①按照“圆洞方补、斜洞正补”的原则,划 出所需修补坑槽的轮廓线; ②沿所划轮廓线开凿至坑底稳定部分,其深 度不得小于原坑槽的最大深度;若基层已经松散 破坏,将破坏的基层一并清除; ③清除槽底、槽壁的松动部分及粉尘、杂 物,并涂刷粘层沥青; ④填入沥青混合料并整*; 用小型压实机具将填补好的部分压实。 5.6 排水 公路排水设计对于路基的稳定性及路面的使 用寿命有着显著的影响。公路排水设计应包含以 下两个方面的内容:其一是要考虑如何减少地下 水对路基稳定性及强度的影响,即第一类排水; 其二是要考虑如何将路表水迅速排出路基之外, 最大限度地减少雨水对路基、路面质量的影响, 减少因路表水排水不畅或路表水下渗对路基、路 面使用性能产生的损害,也就是第二类排水。 本设计中主要涉及到第二类排水设计。在设 计过程中对沿线的排水设施作了详细的调查。调 查结果表明,本设计路段排水设施保持了较好的 排水功能,排水系统工作正常,只需对局部出现 缺陷的部位进行疏通和维修,不对全线的排水系 统进行重新设计。 其中原路面超高路段采用了纵向排水沟的排 水方式,当超高路段采用方案三时,1~2 cm 厚的 微表处沥青混合料加铺将对原有排水沟造成的影 响程度有限,故在设计过程中并不对超高段纵向 排水沟进行单独设计,规定在施工过程中加铺层 宽度应尽量靠*中分带路缘石,但不影响纵向排 水沟盖板的排水功能。 5.7 桥梁与其他构造物 在调查路面情况时,也对沿线桥梁铺装进行 了调查,调查结果表明,桥面铺装层保持较好, 仅局部桥面出现了轻微坑洞、松散等病害,需对

桥面进行常规病害维修后进行微表处罩面处理。 为调顺纵坡,在桥头 40 m 范围内设置纵向过渡 段,纵坡不大于 1 。 5.8 路线交叉 设计路段内设有互通匝道 9 处,根据现场调 查结果,匝道路面使用状况较好,设计时不对其 进行专项设计,其与主线采用过渡段形式顺接过 渡,理顺线形。 对于主线中上跨桥下路面加铺罩面时,应先 进行桥梁净空量测,若加铺罩面后不满足 5.0 m 净空要求,施工时应对跨线桥下 50 m 范围内的 原路面铣刨相应的加铺罩面厚度再进行加铺罩 面,以确保净空满足要求,同时,在两端各设 40 m 纵向过渡段以理顺纵坡。 5.9 交通工程及沿线设施 对于加铺罩面后的路面,需要重新进行交通 标线设计,标线采用热熔型 1 号标线漆,标线设 置及技术指标要求应满足相关规范要求。 因加铺罩面厚度较薄,其对各类标志牌、防 撞护栏等交通工程的影响微小,可不进行调 整,但建议对全线已经损坏的交通标志进行修 复或更换。

6 结语
该养护设计方案主要针对路面现有病害,综 合进行技术经济比较,*期与远期相结合,突出 全寿命周期理念。从而实现了病害的针对性和尽 可能处理彻底、经济可行、动态调整、易于施工 和组织、技术先进和安全适用等优点。 惠河高速公路早期预防性养护的成功应用, 不仅改善了路面使用性能,节约了日常养护成 本,也为周边地区乃至全国高速公路的预防性养 护提供了一定的实践经验;对新技术设计、应用 及后期的经济效益评价进行总结有着深远的影响。
参考文献: [1] 王 珊.高等级公路病害机理与整治方法新技术实用 手册——路基.路面.桥梁[M].哈尔滨:哈尔滨地 图出版社,2003.8. [2] 上 海 市 公 路 管 理 处 . 公 路 沥 青 路 面 养 护 技 术 规 范 (JTJ073.2-2001)[S].北京:人民交通出版社,2001. [3] 李建华.沥青路面水破坏原因分析与设计探讨[J].黑 龙江科技信息,2001(4).


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