G205 浦城段五显岭隧道北洞口“白改黑”长大陡坡抗车辙处治

余清华

(福建省南平市公路局，南平 353000)

1 项目概况

2013 年国道205 浦城“白改黑”路面改善工程五显岭隧道北洞口K1890+482～K1893+897 段为大纵坡、长上坡路段， 最大纵坡7.2%， 纵坡大于6%的有7 处，长1512 m， 连续上坡长度3.415 km。 施工当年夏季持续高温，在超载、超重车辆及繁忙交通量等因素作用下，该段右侧行车道即产生了严重的车辙病害， 车辙深度在3～7 cm， 而2013 年交通部国道205 示范路建设验收在即，大面积根治路面车辙段需要的施工期较长，处治工程无法在示范路验收时间前结束， 因此仅对车辙段进行隆起铣刨和填平简单处理。

2014 年夏季期间，在超载超重车辆行驶和大交通量作用下，该长陡坡路段多处再次出现深度超过1 cm 的车辙。为彻底根治该段沥青路面车辙，也为日后旧水泥混凝土路面“白改黑”工程的顺利实施，福建省南平市公路局针对长陡坡路段沥青混凝土加铺层易发生车辙问题与长安大学公路学院合作进行 “基于抗车辙抗剪切特性的长大纵坡水泥路面加铺沥青层结构优化”课题研究。

2 车辙处治方案拟定

为解决长陡上坡路段沥青混凝土路面车辙问题，本次车辙处治从不同材料组合、矿料级配优化设计、材料改性及添加抗车辙剂等途径进行研究， 以增强沥青混合料抗车辙路用性能并进行试验段铺筑。 先对车辙处治段原沥青混凝土加铺层全部进行铣刨， 并清洗已打裂压稳的旧水泥混凝土面板， 而后进行以下2 种抗车辙路面方案试验段铺筑。

方案一：4 cmAC-16C 沥青混凝土(SBS 改性沥青)上面层+SBS 改性乳化沥青粘层+6 cmAC-20C 沥青混凝土(SBS 改性沥青)中面层+SBS 改性乳化沥青粘层+8 cmAC-25C 沥青混凝土(70 号沥青)下面层+SBS 改性乳化沥青透层+打裂压稳的旧水泥混凝土面板。

方案二：4cm AC-16C 沥青混凝土(70 号沥青+抗车辙剂)上面层+SBS 改性乳化沥青粘层+6cm AC-20C 沥青混凝土(70 号沥青+抗车辙剂)中面层+SBS 改性乳化沥青粘层+8cm AC-25C 沥青混凝土(70 号沥青)下面层+打裂压稳的旧水泥混凝土面板。

抗车辙沥青混合料配合比设计检验指标要求见表1。

表1 抗车辙沥青混合料配合比设计检验指标

3 配合比设计

3.1 配合比设计原则

本次抗车辙沥青混合料采用马歇尔试验配合比设计方法， 配合比设计遵循现行规范关于热拌沥青混合料设计的目标配合比、 生产配合比设计及生产配合比验证的3 个阶段，确定矿料级配及最佳油石比。

设计指导思想是使沥青混合料形成紧密嵌挤骨架结构，采用“抬头平尾”的骨架密实型级配，控制的关键性筛孔见表2。

表2 不同混合料类型控制的关键性筛孔

3.2 主要原材料

3.2.1 沥青

试验路使用了由厦门新立基股份有限公司提供的70# 沥青和SBS 改性沥青， 对于这两种沥青分别从拌合楼进行了取样检测，检测结果见表3。

表3 沥青指标检测结果

检测结果满足现行规范 《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)有关要求和方案要求[1]。

3.2.2 集料

集料包括粗集料和细集料，粗集料应洁净、干燥、表面粗糙、形状近似立方体、且无风化、无杂质，并具有足够的强度、耐磨耗性。细集料应具有一定的棱角性，洁净、干燥、无风化、无杂质，并具有适当的颗粒级配。集料与沥青的粘附性要求≥4 级。

试验路沥青混合料所用集料采用的是浦城菜园圃料场的石料，石料为花岗岩，经检测相关技术指标满足现行规范《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)有关要求[1](表4～5)。 由于花岗岩为基性岩类，为提高石料与沥青的粘附性，在沥青中掺加了0.4%的抗剥落剂，粘附性达到5 级。 从料场取样，对5 种规格的集料进行筛分，筛分结果见表6。

表4 粗集料检测结果及技术指标

表5 细集料检测结果及技术指标

表6 集料筛分结果

3.2.3 填料

必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性碱性石料经磨细得到的矿粉， 原石料中的泥土杂质应除净，矿粉应干燥、洁净，并能自由地从矿粉仓中流出。试验路所用填料由南平市松溪县松溪湛卢重钙粉厂提供。 经检测满足现行规范 《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)有关要求[1]。 具体指标见表7。

表7 矿粉检测结果

3.2.4 外加剂

3.2.4.1 抗剥落剂

试验路所用抗剥落剂由重庆伍圣建材有限公司提供，经检测相关指标满足现行规范(JT/T860.4-2014)要求。具体指标如表8。

3.2.4.2 抗车辙剂

试验路所用抗车辙剂由深圳海川新材料科技股份有限公司提供的Rad spunrie 复合高聚合物沥青混凝土抗车辙剂，其粒径、密度及吸水率均满足GB/T 29050-2012《道路用抗车辙剂沥青混凝土》有关要求(表9)。

表8 抗剥落剂主要技术指标

表9 抗车辙剂主要技术指标

3.2.5 SBS 改性乳化沥青粘层、透层

试验路所使用的阳离子SBS 改性乳化沥青粘层、透层由厦门新立基股份有限公司提供， 其筛上剩余量(1.18 mm 筛)、与粗集料的粘附性、残留物含量、软化点、常温贮存稳定性等指标经检测均满足现行规范 《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)有关要求[1]，详见表10。

3.3 目标配合比设计

根据集料的筛分结果及马歇尔试验进行级配设计，设计结果见表11。

表10 SBS 改性沥青技术指标要求及检测结果

表11 目标配合比级配设计

3.4 生产配合比

3.4.1 生产级配设计

从拌合楼热料仓分别取样进行筛分， 根据筛分结果设计生产级配，设计结果如表12。

表12 生产配合比设计

注：AC-20 仅使用了四档冷料， 使用的5# 仓粒径实际为19～26.5 mm。

3.4.2 生产配合比验证

对五种沥青混合料根据马歇尔试验结果确定油石比，最终选定的油石比如表13 所示。

表13 油石比确定

4 试验路铺筑

4.1 旧路面铣刨

施工单位先用铣刨机对选定的两段上坡段车辙病害较严重的行车道进行铣刨，铣刨机选用小型轮式铣刨机，每次铣刨深度为5～6 cm，分3 次铣刨直至水泥混凝土路面裸露。 铣刨时，边缘处应成阶梯状，使两个结构层之间接缝错开15 cm。 人工清理铣刨后路面剩余的残料，再用水车对铣刨后的路面进行清洗， 待路面干燥后在旧水泥路面上洒布粘层油。

4.2 施工机械配备

为满足施工要求，施工方配备1 台间歇式沥青拌合楼、1 台沥青摊铺机、1 台胶轮压路机、1 台双钢轮压路机，型号如表7 所示。

表7 施工机械配备

4.3 沥青混合料运输控制

沥青混合料采用载重20 t 的自卸车运输， 料车装料完成后，对沥青混合料进行覆盖且用棉被进行包裹，以减少温度散失。同时对沥青混合料的温度进行监测，将沥青混合料的温度控制在合适范围。

4.4 现场施工

4.4.1 沥青混合料摊铺

路面摊铺摊铺现场待沥青混合料运输车全部到达后开始摊铺，摊铺速度控制在2～2.5 m/min，两侧采用滑靴控制标高。施工人员对到场的沥青混合料温度进行监测，防止沥青混合料温度太低导致压实度不够。

4.4.2 路面碾压

由于摊铺宽度窄且摊铺距离较短， 施工方仅配备了一台双钢轮和一台胶轮压路机进行碾压。 碾压方案采用初压双钢轮静压1 遍，复压胶轮压路机碾压4 遍，终压双钢轮静压2 遍。在横向接缝处进行碾压时，为使新旧路面连接平顺，双钢轮先进行横向碾压再进行纵向碾压。

4.4.3 开放交通

碾压完成后封闭交通， 待路面温度降至50℃以下后开放交通。

5 结语

试验段于2015 年6 月实施完毕至今已5 年有余，经历了夏季高温、冬季冰寒、湿热多雨、快速增长的交通量(日均1 万辆以上， 其中挂车以上重车达8000 辆以上)的多重考验， 目前路面技术状况良好， 在经过不同材料组合、矿料级配优化设计、材料改性及添加抗车辙剂等优化方案后，沥青混合料表现出了良好的低温抗裂、高温抗车辙、抗水损害及耐疲劳、耐老化等优异性能，有效解决了在严酷气候、繁重交通等不利条件下水泥混凝土路面“白改黑”长大陡坡抗车辙问题，大大降低工程养护成本，具有较高的经济效益和显著的社会效益； 同时为其他地区的旧水泥路面沥青加铺工程的顺利实施提供经验。