苏嘉杭高速公路车辙改善工程设计与施工技术探

苏嘉杭高速公路车辙改善工程设计与施工技术探讨

钱浩

【摘要】作为苏州地区第一条南北向的重要通道，苏嘉杭高速公路自2002年通车以来交通量增长较快，超载、超限现象严重，部分路段路面车辙病害发展迅速。苏嘉杭州市高速公路通车时间长、交通流量大、重车比例高，部分路段车辙状况相对较差，为保证行车安全性，及时开展路面车辙改善工程尤为迫切。本文就对此路段车辙改善设计及施工技术方面做简要阐述。

【关键词】 苏嘉杭 高速公路 路况现状 车辙改善 施工技术

苏嘉杭高速公路是江苏省“四纵四横四联”高速公路网的重要组成部分，是国家同三国道上干线的重要分流道路。作为苏州地区第一条南北向的重要通道，苏嘉杭高速公路自2002年通车以来交通量增长较快，通车时间长、交通流量大、重车比例高，超载、超限现象严重，部分路段路面车辙病害发展迅速。为保证行车安全性，及时开展路面车辙改善工程尤为迫切。

为准确分析车辙病害成因，对全线交通量历年情况进行了调查分析。勘测数据显示，本路全线范围内均出现了不同程度的车辙、裂缝、松散、坑槽等病害，尤其是车辙状况较为严重，呈逐年递增趋势。苏嘉杭高速上、中、下面层混合料均发生了不同程度的剪切流动与一定程度的压密变形现象。同时，通过各车辙断面现场空隙率变化图可以看出，现场空隙率大小与现场实际车辙深度存在着一定的相关性。

一、车辙病害原因分析

车辙是沥青路面特有的一种损坏现象。一般表现为在汽车荷载重复作用的轮迹带上产生竖直向下的永久变形，较严重时两侧通常有隆起变形。根据成因不同，车辙可分成以下三种类型：结构型车辙、失稳型车辙、压密型车辙。本路段车辙主要发生在行车道上，从车辙病害处取芯及室内试验可以得到，车辙主要发生在沥青混合料的中下面层，而上面层和基层情况较好。从形态上来看，车辙形态也基本未出现Ｕ型，基本呈Ｗ形和浅凹型，也即属于流动性车辙和压密型车辙。车辙成因分析如下：

１.交通量大，车辆超载严重。苏嘉杭高速公路地处经济发达的长三角地区，也是苏州第一条南北向的重要通道，自2001年通车以来交通量逐年增长，超载、超限现象严重，根据交通量统计数据，2008年盛泽主线收费站年平均日交通量自然数为29497辆/日，当量数为40488辆/日，重载车辆的重复作用对路面车辙的快速发展影响较大，沥青层内剪应力超过其抗剪强度从而产生剪切塑性变形；

２．沥青和沥青混合料的质量影响。中下面层沥青混合料均采用重交沥青，且部分车辙较大路段混合料级配偏细，致使沥青混合料的抗高温稳定性欠佳，在车辆荷载的作用下极易出现剪切流动变形，形成严重车辙；

３．不利于气候条件的影响。由于地处长三角高温多雨地区，苏嘉杭高速公路通车后夏季经常出现连续高温天气，沥青砼层内温度往往超过60度，高温条件下沥青粘度变小、抵抗蠕变特性的能力下降，沥青砼流动性加强，在车轮荷载的反复作用下，塑性变形逐步积累，导致路面产生永久变形。

二、路面改造设计

本次改造设计在了解路面车辙发展现状以及对路面车辙形成原因和主要产生层位有一个较清晰的认识的基础上，有针对性的选取维修措施予以处治，以有效改善路面的使用品质，提高路面行车安全性及舒适性。

1、车辙处治方案对比与选择

在车辙处治方案对比与选择中，主要对微表处、UTA-10车辙填补、现场热再生、精铣刨+薄层罩面、铣刨重铺五种方案的优缺点及经济性进行反复论证比较，综合其各自特点及比选，决定采取UTA-10车辙填补与现场热再生相结合的方案进行路面车辙处治。

2、 生产配合比设计

（1）确定各热料仓矿料和矿料的用量。必须从二次筛分后进入各热料仓的矿料取样进行筛分，根据筛分结果，通过计算，使矿质混合料的级配符合前述规定，以确定各热料仓矿料和矿粉的用料比例，供拌和机控制室使用。同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡。

（2）确定最佳油石比。取目标配合比设计的最佳油石化OAC和OAC±0.3%三个油石比,取以上计算的矿质混合料,用试验室的小型拌和机拌制沥青混合料进行马歇尔试验,确定生产配合比的最佳油石比;否则应用补做增减石比沥青混凝土试验,以选定适宜的最佳油石比.或以OAC为中值,制备五组不同油石比的沥青混合料按目标配合比设计方法选取定最佳油石比。

（3）配合比检验。按以上生产配合比，用室内小型拌和机拌制沥青混合料，各项指标必须满足要求，做浸水48小时马歇尔试验，残留稳定度同样必须满足要求。

3、生产配合比验证

用生产配合比进行试拌，沥青混合料的技术指标合格后铺筑试铺段。取试铺用的沥青混合料进行马歇尔检验试验和沥青含量、筛分试验，检验标准配合比矿料合成级配中，至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近级配中值，并避免在0.3mm~0.6mm处出现驼峰，由此确定正常生产用的标准配合比。

三、施工技术措施

（一）沥青混合料的施工

1.施工前准备

（1）划线

顺着行车方向，画出铣刨、填料摊铺的宽度范围。

（2）铣刨

现场进行车辙病害调查，对原有路面线以下2.5cm深度进行铣刨。

（3）清理

铣刨过后，对需填补的路段进行清扫，保证填补前路面的清洁。必须配备齐全施工机械和配件，做好开工前的保养、调试和试机，并保证在施工期间一般不发生有碍施工进展和质量的故障。

2.易密实沥青混合料的拌和

拌料之前需确保拌合楼运转正常，浓缩液输送设备必须安装和调试到位，并且运转正常，排气口设置到位，热料仓比例以及加料顺序确认，确保矿粉延时5s以上添加。

3.易密实沥青混合料的运输

（1）采用数字显示插入式热电偶温度计检测易密实沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。

（2）拌和机向运料车放料时，汽车应前后移动，分几堆装料，以减少粗细集料离析。

（3）易密实沥青混合料运输车的运量应较拌和能力的摊铺速度有所富余，摊铺机前方应有至少两辆以上运料车等候卸料。

（4）运料车应有良好的蓬布覆盖设施。

（5）连续摊铺过程中，运料车在摊铺机前10~30cm处停住，不得撞击摊铺机。卸料过程中运料车应挂空档，靠摊铺机推动前进。

4.易密实沥青混合料的摊铺

易密实沥青混合料的摊铺，应在原有路面的表面进行清扫，并喷洒粘层后进行，应该注意如下几点：

1.摊铺机开工前应提前0.5h~1h预热烫平板，温度不低于100℃。铺筑过程中应选择烫平板的振捣等压实装置具有适应的振动频率和振幅，以提高路面的初始压实度。烫平板加法连接应仔细调节至摊铺的混合料没有明显的离析痕迹。

2.摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，不得随意变换速度或中途停顿，以提高平整度，减少混合料的离析。摊铺速度宜控制在2~2.5m/min的范围内。当发现混合料出现明显的离析，波浪，裂缝，应分析原因，予以消除。

3.用机械摊铺的易密实沥青混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。一般不用人工不断地整修，只有在特殊情况下，如局部离析，需在现场主管人员指导下，允许用人工找补或更换混合料，缺陷较严重时应予铲除，并调整摊铺机或改进摊铺工艺。

3、 易密实沥青混合料的碾压

（1）为保证压实度和平整度，应做到初压和复压的压路机紧跟碾压。一般情况下摊铺范围内需配置1台初压钢轮压路机，1台胶轮压路机进行组合，1台终压钢轮压路机。

（2）为避免碾压时混合料推挤产生拥包，碾压时应将驱动轮朝向摊铺机；碾压路线及方向不应突然改变；压路机起动、停止必须减速缓行，不准刹车制动，压路机折回不应处在同一横断面上。

（3）在当天碾压的尚未冷却的易密实沥青混凝土层面上，不得停放压路机或其他车辆，并防止矿料、油料和杂物散落在沥青面层上。

（二）现场热再生施工

根据本次车辙改善工程的特点，沥青路面现场热再生建议采用复拌法施工。复拌现场热再生就是对出现病害的沥青混凝土路面，利用现场热再生机级进行加热、翻松、加入再生剂及特定级配的新沥青混合料，充分拌和后摊铺碾压成型的一种工艺。采用该种施工工艺施工后的路面平整，能够有效消除路面表层病害，在一定程度上改善原路面的级配和油石比，恢复路面使用性能。

1、 工艺流程

 

2、 施工过程

（1）准备工作

机械设备采用专用的热再生设备，配以沥青拌和楼1台、自动找平沥青摊铺机1台、10T以上双钢轮振动压路机不少于2台，25T以上胶轮压路机不少于2台、自卸汽车不少于15台、标线清除机1台。

清扫路面，以免杂物混入混合料内。在路面再生宽度以外划导向线，也可将路面边缘线作为导向线，以保证再生施工边缘线顺直美观。

（2）加热作业

采用现场热再生设备对路面进行加热，在加热过程中严格控制加热工艺，各加热车辆统一按照设定的施工速度匀速行进，并尽可能缩短车辆之间的间距，以便达到理想的加热效果。加热机的适宜行走速度范围3-10m/min，加热需达到的路表瞬间温度不大于240℃。

（3）再生剂喷洒

根据原路面沥青材料的检测试验结果和沥青性能还原到最佳状态的掺配量为依据确定再生剂的喷洒量，喷洒时要求计量准确、喷洒均匀。

（4）路面耙松与整形

依靠机械结构实现在已经过充分加热、均匀喷洒再生剂的路面上，以匀速将原路面进行均匀耙松。操作人员调整好疏松耙的气压，保证施工宽度和深度符合施工控制要求。耙松后的路面通过再生设备自带的熨平板、前导板对耙松的路面材料进行初步整形。

（5）新沥青混合料拌和

新沥青混合料拌和前应对原材料进行检测，并进行试拌。经试验室检验合格后投入使用。沥青混合料根据试验室提供的生产配合比进行拌和。沥青混合料拌和稳定后，由试验人员进行取样做抽提试验，测定沥青含量和矿料级配是否符合规范要求。拌和好的混合料出场时，应检测出场温度，检查混合料是否有粗细集料离析、是否有花白料现象。经检查合格的混合料再运往摊铺现场。

（6）沥青混合料运输

沥青混合料运输采用载重自卸汽车，自卸汽车装料后采用棉被和帆布覆盖混合料防止温度损失过快，车辆装料后，测量其温度不低于180℃，并做好记录后运往工地。

（7）摊铺

混合料摊铺应紧跟在再生施工作业后面，摊铺机就位以原路面为基准，将熨平板置于事先设计、制作好的木垫板上，木垫板的厚度由再生后摊铺新混合料的厚度决定，一般要求加铺层的压实厚度乘以松铺系数。预热熨平板使之与混合料温度一致。设有专人在料车周围及底部挂上保温挡板并指挥运料车缓缓倒车，当其距摊铺机20cm时挂宽挡停下，由摊铺机顶推汽车向前移动时开始卸料。摊铺前进速度为3m/min左右。同时摊铺机两侧配备工人对摊铺机行进线路进行清理，需要时由于人工对摊铺边界及热接缝部位进行适当找补整理。

（8）碾压

碾压时按照试验段确定的碾压工艺进行，并做好接缝处的碾压施工。碾压顺序为先两边后中间，先慢后快。碾压速度为1.5-2.5km/h，叠轮1/2到1/3宽，折返距离不超过20m。

四、结束语

通过对本路段车辙改善施工设计的反复对比论证，并对项目已有成果的分析检测，本设计对改善现有路段车辙状况效果明显，达到了预期的目的。

【参考文献】

【1】、部颁 《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）

【2】、梁建昌 赵水清《高速公路水泥混凝土路面摊铺施工技术要点》［J］.中外公路.2006，4：87-88

【3】周劲松 梁勇 《沥青砼摊铺机的应用技术》［J］.公路与汽运.2005,2:113-115