研究佛陈路旧路路面结构情况，针对佛陈路所处的自然地理位置、交通组织和气候状况，并结合国内外其他的研究结果，对比热再生加铺方案和处治加铺方案，进行佛陈路快速化改造工
4006-054-001 立即咨询发布时间：2022-10-05 10:07 热度：
摘要：研究佛陈路旧路路面结构情况，针对佛陈路所处的自然地理位置、交通组织和气候状况，并结合国内外其他的研究结果，对比热再生加铺方案和处治加铺方案，进行佛陈路快速化改造工程旧路处治与沥青加铺路面结构优化的初步研究。经过路面结构分析后，佛陈路快速化改造路面工程进行有针对性的病害处理和加铺路面设计。现佛陈路路面施工通过了交工验收，也经受了广州亚运会的考验，日常运行情况比较理想。
关键词：沥青路面；混凝土路面；热再生加铺；处治加铺
1、工程概述
佛陈路快速化改造工程路线西起于连接佛山一环的佛陈路立交，沿现状佛陈路、佛碧路东行，跨越陈村涌，止于连接105国道及广珠西高速路的碧江立交，是连接佛山市禅城区和顺德区陈村镇的城市主干道，也是广州亚运会主通道之一，起止桩号为K0+400--K10+070，全长9.67km。道路等级按主、辅路结合设计，主路按一级公路标准兼城市快速路功能设计，设计车速100km/h（局部困难路段采用80km/h）；辅路按城市次干路标准设计，设计车速40km/h。路基总宽度为60.0m，主路双向8车道，辅路双向4车道。佛陈路旧路面为水泥混凝土路面上的沥青加铺结构，旧路自1998年通车后，曾于2001年和2005年分别进行过加罩处理和平交路口铣刨加铺处理，使得旧路结构组成复杂，且对于工程还存在如何与桥涵标高控制、拓宽部分接顺以及结构内部排水等诸多问题，技术难度较大。
2、旧路路面状况和结构分析
2.1旧路路面结构
佛陈路老路路面在白陈路以西K0+400～K8+000，主路为沥青，辅路水泥砼。白陈路以东K8+000～K9+100，主辅路均为沥青路面。佛陈路自1998年通车到快速化改造前（2008年）已运营10年，并于2001年和2005年进行了加罩处理。佛陈路老路路面结构如下：
表1白陈路以西（K0+400～K8+000）2001年改造主线路面结构
新建部分 旧路加铺部分
3cm细粒式密级配改性沥青混凝土 3cm细粒式密级配改性沥青混凝土
4cm中粒式沥青混凝土 4cm中粒式沥青混凝土
6cm粗粒式沥青混凝土 6cm粗粒式沥青混凝土
22cm30号素混凝土基层 ≮22cm20号素混凝土调平层
15cm6%水泥稳定石屑下基层 旧路面（水泥砼或沥青砼）
15cm4%水泥稳定石屑垫层
土路基
表2白陈路以东（K8+000～K9+100）2005年加铺主线路面结构
4cm改性沥青混凝土面层（AC-13C）
5cm中粒式沥青混凝土面层（AC-20C）
单层土工布
喷洒沥青透层油（1.0~1.3升/平方米）
30cm水泥（10%）稳定石粉加铺层
20cm水泥（6%）稳定石粉找平层
原沥青混凝土路
经多年运行后，行车路况相对较差，存在网裂、沉陷、纵向裂缝、车辙、坑槽等不同程度的病害，尤其是车辙特别严重，致使路面功能和行使质量迅速下降，严重影响行车的安全、舒适、快捷和畅通。
2.2、佛陈路旧路状况分析
（1）根据对佛陈路交通量调查结果，佛陈路路面结构设计年限15年内累计当量轴次为1.787×107（按弯沉换算）、=2.466×107（按半刚性基层底弯拉应力换算）；交通等级为重交通；计算得到的半刚性基层沥青路面路表设计弯沉值为Ld=21.3（0.01mm），柔性基层沥青路面路表设计弯沉值为Ld=34.0（0.01mm）。同时，由于佛陈路K1+600左右为“金锠国际金属中心”，运输钢材等金属的重载车辆较多。
（2）路面破损状况调查表明：主路的沥青路面破损情况较好，主要是外侧车道车辙比较严重，特别是右幅K1+120～K2+800路段和左幅的K1+350～K1+900路段及平交路口；辅路的水泥混凝土板块破损比较严重，评为“次”、“差”等级的路段占60%，整体断板率较高。
（3）在路面结构强度评定等级中：10个路段为“差”，4个路段为“次”，2个路段为“中”，2个路段为“良”，表明旧路结构承载能力较差。
（4）旧沥青混合料高温稳定性较差。在规范规定的标准实验温度（60℃）下，旧沥青混合料试件的动稳定度均值为1540（次/mm），无法满足规范对改性沥青面层的动稳定度要求（>2800次/mm）。现场抽芯取样进行的沥青含量和集料级配分析结果表明：沥青含量较大，表层5cm沥青混合料级配偏细。
3、佛陈路旧路加铺方案设计
3.1主路旧沥青路面处治方案的分析
从旧路路况调查的情况来看，佛陈路大部分是在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土形成的，改造后已使用了较长的时间（>5年），所以路基的沉降已经稳定。目前，佛陈路旧沥青路面的病害主要是车辙（特别是交叉口）和原水泥混凝土路面接缝部位的反射裂缝。对于旧沥青路面的处治可以考虑的有两个方案：
一是对旧沥青路面进行现场热再生处治、调平后加铺沥青混合料面层结构（简称“热再生加铺”方案）。
二是对旧沥青路面的病害进行处治，然后根据设计标高情况采用沥青混合料或半刚性材料调平到相应标高，再在其上加铺沥青混合料面层结构（简称“处治加铺”方案）。
从佛陈路的旧路状况调查结果来看，无论是采取哪种结构方案，主路旧沥青路面处治需要考虑以下问题：
（1）由于旧路路基沉陷比较大，而且部分路段（特别是交叉口）车辙严重，使得路面加铺标高变化较大，这就需要根据调平厚度设计多种调平层材料；
（2）从交通量调查和交通组成分析，结合佛陈路所处的气候特点，需要切实考虑处治和加铺组成的沥青面层结构的高温抗车辙要求；
（3）由于主路旧沥青面层大多是在旧水泥混凝土板上的沥青加铺层，需要考虑旧沥青层与加铺沥青层的抗旧水泥混凝土路面接（裂）缝的反射问题；
（4）对于主路目前出现的横向和纵向的裂缝必须进行有效的灌缝，并采取一定的防止裂缝向上部沥青加铺层反射的技术措施；
3.2热再生加铺方案
对于佛陈路来说，热再生加铺方案是将旧沥青路面表面层（SBS改性沥青AC-13）采用现场热再生技术，消除旧沥青路面的病害，降低路面整体标高，切实保证沥青路面结构层间的粘结性能，并且再生后形成“双层SBS改性沥青”的成熟抗高温车辙路面结构。同时，国内外研究结果表明，再生后的沥青混合料抗车辙会得到很大的提高和改善。从施工工艺来看，减少了旧路的处治数量和施工结构层（取消了玻纤格栅薄弱层与相应的粘层），简化了施工流程。同时，由于为单车道施工（一般是4m左右），只需封闭半幅的两个车道，一次成型，开放交通较快，对交通的干扰少，交通组织方便。
若佛陈路采用现场热再生加铺方案，车辙严重路段必然要采用先冷铣刨掉车辙带凸起部分后才能采用现场热再生，这部分数量占18.8%左右，而且铣刨后旧路结构会减薄，这部分路段热再生时，虽然热再生的“复拌加铺”方式可以加铺恢复部分沥青层厚度，但因碾压厚度限制而不能处治太厚（一般小于6cm），而佛陈路这些路段的车辙深度均较大，甚至远远超过6cm。因此，这部分路段热再生处治后的加铺结构必然会增加，导致热再生后沥青加铺层结构无法统一，增加造价和施工难度。
旧路沥青混合料取样试验结果表明佛陈路旧沥青路面的沥青混合料级配偏细，沥青含量较大，沥青混合料的高温稳定性较差。为解决中面层的高温抗车辙问题，必须在再生过程对旧沥青混合料进行级配调整。此外，由于佛陈路旧路面经过多次养护、铣刨、罩面，旧沥青混合料的级配组成比较复杂，这大大增加了现场热再生的施工难度，也导致热再生施工得到的沥青混合料级配可能变化较大，即现场热再生混合料质量将会难以进行有效的控制，这种不均匀的沥青混合料会影响沥青路面的使用性能和使用寿命。
3.3辅路旧砼路面处治方案的分析
水泥混凝土路面上加铺沥青砼这种路面结构普遍存在这样一个问题：沥青加铺层中出现反射裂缝，纵横向的裂缝反射至沥青砼的表面层，沥青加铺层中迅速发展的反射裂缝将影响加铺层的使用寿命，如何控制反射裂缝产生的时间和扩展的速度是设计方案选择中必须解决的关键问题。防止反射裂缝主要有以下几点方案，佛陈路路面病害处治和结构研究中需根据现场情况综合利用：
（1）国内外最普遍的防治反射裂缝的措施有铺设玻纤格栅、铺贴土工布和粘贴改性沥青油卷材等。该方案是目前国内最常用的处理措施，施工较方便，但对旧水泥混凝土板处理要求较高。
（2）为了防止和延缓反射裂缝同时又要防止地表水再度下渗，在旧水泥混凝土路面与沥青加铺层之间设置美国科氏公司的专利技术STRATA反射裂缝应力吸收层，厚度为2.5cm。该方案施工方便，工程造价相对较高，同样对旧水泥混凝土板处理要求较高。
（3）在加铺沥青混凝土面层前，先铺18～20cm水泥稳定碎石层来缓冲剪切变形，减缓沥青加铺层中应力集中现象，同时在沥青加铺层和水泥稳定碎石之间顶面铺设聚脂长丝单面烧毛土工布，该方案对旧水泥混凝土面板处理要求相对可低一点，但造价较高，施工也较复杂。在G107驻马店部分路段采用该种方案处理，反射裂缝还是出现较多。
（4）为了防止路面反射裂缝的产生而又不过分加大沥青混凝土加铺层的厚度，对路面破损严重路段将就混凝土板击碎成30cm×30cm以减少板长，并碾压固定，为防止雨水下渗破坏板下基层，采用乳化沥青灌缝处理。该方案最关键的一道工序就是如何有效破碎水泥混凝土而不破坏板下基层，造价较高，施工难度较大。
（5）在旧混凝土面板上铺设18cm左右的连续配筋混凝土，在连续配筋混凝土板下设置2.5cm隔离层，连续配筋混凝土上设置10cm改性沥青混凝土。部分高速公路采用该方案处理，状况良好，但造价最高。
3.4佛陈路快速化路面加铺处治方案
（1）对于主路：对旧沥青路面非结构性裂缝进行灌缝处理，对结构性裂缝进行挖补处治，对坑槽、松散、龟裂等进行挖补处理；对主路车辙严重路段（右幅K0+600～K2+500、左幅K1+350～K1+900）先铣刨表面约6cm，然后用普通沥青混合料（AC-25C）进行回铺压实；根据调平厚度选择水泥稳定碎石、大粒径沥青碎石（ATB）、沥青混凝土（AC）等材料。
（2）对于辅路：根据旧水泥混凝土路面破损与脱空情况，采取相应的换板、灌缝、角隅修补、板底灌浆等稳板方法处治，同时做好相应的路面排水设施；根据标高调整情况采用相应的调平层材料进行调平；在调平层上撒粘层沥青，加铺进口聚酯玻纤布或浸渍沥青的聚脂长丝烧毛土工布防裂层；再在其上加铺与主路厚度相同的沥青混凝土结构层。
4、结论
综合上述对“热再生”加铺和“处治加铺”方案的技术分析，根据佛陈路旧路的实际情况，从技术经济、施工实施的可行性和可靠性分析来看，采用“处治加铺方案”是佛陈路路面结构优化的最佳选择。但具体需通过研究确定处治加铺方案的路面结构组合设计，最终确定旧路路面修补方案和路面结构设计方案。
参考文献：
[1]拾方治、马卫民.沥青路面再生技术手册，北京：人民交通出版社，2006
[2]张起森.高等路面结构设计理论与方法.北京：人民交通出版社，2005
[3]邓学钧.路基路面工程.北京：人民交通出版社，2003
[4]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能.北京：人民交通出版社，2006
