張萬磊，成相飛

（1.江蘇中路工程技術(shù)研究院有限公司，江蘇 南京 211800；2.南京市浦口區(qū)公路管理站，江蘇 南京 211800）

農(nóng)村公路環(huán)境友好型瀝青路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用探索

張萬磊1，成相飛2

（1.江蘇中路工程技術(shù)研究院有限公司，江蘇 南京 211800；2.南京市浦口區(qū)公路管理站，江蘇 南京 211800）

結(jié)合南京市浦口區(qū)農(nóng)村公路提檔升級工程，以浦合線改造工程為例，在對瀝青路面典型結(jié)構(gòu)與病害進(jìn)行調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，確定了現(xiàn)場水泥冷再生和泡沫瀝青廠拌冷再生綜合再生的處理方式，同時(shí)考慮路面抗車轍的要求，將成品橡膠瀝青應(yīng)用到上面層結(jié)構(gòu)中，通過工程的現(xiàn)場實(shí)施及后期觀測，表明所采用的路面結(jié)構(gòu)方案是合理、可行的，保證了農(nóng)村公路的建設(shè)質(zhì)量。

農(nóng)村公路；瀝青路面；環(huán)境友好；冷再生

1 概述

2003年起，江蘇省按國家統(tǒng)一部署，大規(guī)模開展農(nóng)村公路建設(shè)，農(nóng)村公路服務(wù)能力、建設(shè)質(zhì)量和管理水平等不斷取得新突破。截至2012年底，全省農(nóng)村公路總里程達(dá)到14.05萬km，占全省公路總里程的90.8%。

隨著農(nóng)村公路網(wǎng)絡(luò)的逐步展開，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)日益活躍，交通出行需求日漸旺盛，現(xiàn)有大量通村公路條件難以滿足安全通行的需要。為切實(shí)保障鎮(zhèn)村公交、校車以及城鄉(xiāng)客運(yùn)班車等通行安全，進(jìn)一步保障和改善農(nóng)村民生， 2013年起，江蘇省政府下達(dá)了《關(guān)于實(shí)施農(nóng)村公路提檔升級工程的意見》，計(jì)劃用6年時(shí)間，新改建農(nóng)村公路3.4萬km。

截止2015年底，江蘇新一輪農(nóng)村公路提檔升級已完成大半，期間針對農(nóng)村公路建設(shè)面廣量大、資金投入緊張的問題，各地在路面結(jié)構(gòu)方面，也是積極探索，有針對性地選擇路面結(jié)構(gòu)類型和技術(shù)措施。在南京，浦口區(qū)從2013年開始率先在農(nóng)村公路中引用就地冷再生、廠拌冷再生、廠拌熱再生及低碳環(huán)保材料等一系列新技術(shù)、新工藝，較好地完成了工程建設(shè)任務(wù)，且工程經(jīng)濟(jì)環(huán)保效益顯著。本文結(jié)合南京市浦口區(qū)農(nóng)村公路提檔升級改造工程，介紹農(nóng)村公路環(huán)境友好型瀝青路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況。

2 浦口地區(qū)農(nóng)村公路瀝青路面典型結(jié)構(gòu)調(diào)查與分析

準(zhǔn)確調(diào)查與評價(jià)原有農(nóng)村公路路面結(jié)構(gòu)與使用性能是提檔升級改造工程成功的基礎(chǔ)。對南京市浦口區(qū)不同道路等級、不同交通量等路段進(jìn)行了路面結(jié)構(gòu)調(diào)查，并對浦合線改造工程進(jìn)行了全面的病害調(diào)查。

2.1 農(nóng)村公路瀝青路面典型結(jié)構(gòu)調(diào)查

調(diào)查顯示，浦口地區(qū)早期修建農(nóng)村公路常采用18～25 cm二灰碎石基層。近些年，由于粉煤灰質(zhì)量不穩(wěn)定，已逐漸用水泥穩(wěn)定碎石代替，在一些交通量大的道路，其下還有20～30 cm級配碎石，在鄉(xiāng)道等一些輕交通量道路，絕大多數(shù)基層為20 cm石灰土和泥結(jié)碎石。

面層材料一般為6～12 cm瀝青混凝土，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，超過80%的瀝青面層都采用9～12 cm的兩層瀝青結(jié)構(gòu)路面，其他一些輕交通量的鄉(xiāng)道大多使用單層瀝青層或?yàn)r青貫入式路面。浦口區(qū)農(nóng)村公路典型路面結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 浦口區(qū)農(nóng)村公路路面典型結(jié)構(gòu)

2.2 農(nóng)村公路路面典型病害及承載力調(diào)查

X302浦合線是南京通往合肥的傳統(tǒng)出省通道，現(xiàn)狀為雙向兩車道，該路修建年代久，目前部分路段仍承擔(dān)著較大的運(yùn)輸重任。選取浦口區(qū)浦合線（高麗段，全長3.2 km），對其進(jìn)行全面的病害調(diào)查及承載力檢測。

根據(jù)現(xiàn)場對浦合線路面病害處的調(diào)查，路面縱向裂縫、橫向裂縫及龜裂大量存在，局部位置伴有沉陷病害。從病害發(fā)生的范圍、程度來看，局部路段路面裂縫較為嚴(yán)重。通過現(xiàn)場取芯，發(fā)現(xiàn)：

（1）取出的面層芯樣，大部分完整性較好；

（2） 共有10/14處芯樣的基層松散，表明水穩(wěn)碎石基層強(qiáng)度較低，承載力不足；

（3）所取芯樣總厚度平均值為28.1 cm，瀝青面層平均厚度為8.4 cm，瀝青層厚度普遍偏??；

（4）從面層底部與基層頂面粘結(jié)情況看，絕大部分芯樣基層與面層粘結(jié)性較差。

最后，對路面承載力檢測采用貝克曼梁進(jìn)行彎沉測試，左幅車道彎沉代表值為64.3（0.01 mm），右幅車道彎沉代表值為87.1（0.01 mm）?？傮w而言，路面整體承載能力較弱。

3 農(nóng)村公路路面結(jié)構(gòu)升級改造方案選擇（以浦合線改造工程為例）

根據(jù)對浦合線（高麗段）的病害調(diào)查可知，該路段面層和基層均存在不同程度的病害，承載力不足，且層間粘結(jié)較差。根據(jù)原設(shè)計(jì)方案，則是將舊瀝青路面和舊結(jié)構(gòu)層全部挖除，然后再重新做基層和面層，但這樣不僅工程造價(jià)較高、施工工期較長、污染環(huán)境、并且需要長時(shí)間中斷交通。為此，項(xiàng)目管理單位專門組織相關(guān)單位，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行專題研究、論證，研究老路材料的循環(huán)利用及路面的抗車轍等問題［1-3］。

3.1 農(nóng)村公路路面再生技術(shù)適用性分析

路面材料循環(huán)利用一直是公路交通行業(yè)節(jié)能減排工作的重點(diǎn)之一，材料循環(huán)利用不僅節(jié)約大量的集料、瀝青等原材料，而且節(jié)約工程造價(jià)，有利于處理廢料、保護(hù)環(huán)境等。隨著人們對環(huán)保、社會效益的關(guān)注，以及技術(shù)的進(jìn)步，路面再生利用技術(shù)越來越受到行業(yè)的重視。幾種常用的再生方式如表2所示。

表2 常用再生方式的對比

由表2可見，在各種路面再生技術(shù)中，現(xiàn)場冷再生和廠拌冷再生的舊路材料利用率最高，且技術(shù)成熟，能夠修復(fù)路面的結(jié)構(gòu)性病害，最符合農(nóng)村公路建設(shè)的需要。但關(guān)于這兩項(xiàng)再生技術(shù)的應(yīng)用，則還需要結(jié)合路面病害及結(jié)構(gòu)層厚度的情況分別確定。主要考慮的方面有：

（1）基層存在松散、承載力不足等情況，考慮基層銑刨量較大，應(yīng)優(yōu)先考慮使用水泥就地冷再生技術(shù)；

（2）基層破壞較為嚴(yán)重必須進(jìn)行修復(fù)時(shí)，同時(shí)存在面層較厚超過10 cm以上的情況，采用全深式再生，再生厚度往往超過了30 cm，無法保證其碾壓質(zhì)量，考慮先銑刨面層料，再對基層進(jìn)行水泥就地冷再生；

（3）為保證廠拌冷再生級配的穩(wěn)定，通常選取規(guī)模較大的路段進(jìn)行集中銑刨，廠拌冷再生混合料可作為路面的下面層使用。

3.2 瀝青材料的選擇

江蘇省在橡膠瀝青研究、應(yīng)用方面在國內(nèi)起步較早，開展了各種橡膠瀝青混合料的研究工作，形成了橡膠瀝青混合料技術(shù)體系。其中斷級配橡膠瀝青混合料性能良好，各項(xiàng)路用性能指標(biāo)表現(xiàn)優(yōu)異，有效地提高了路面的抗車轍能力和抗疲勞性能，在高速公路與干線公路上得到了一定規(guī)模的應(yīng)用。

為了更大范圍地推廣橡膠瀝青的應(yīng)用，江蘇省又開發(fā)出了成品橡膠瀝青。成品濕法橡膠瀝青具有對現(xiàn)場生產(chǎn)干擾小、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，重要的是，橡膠瀝青的成本也較SBS改性瀝青有所降低，適用的級配范圍更廣。

浦合線（高麗段）由于部分路段仍承擔(dān)著較大的運(yùn)輸重任，路面抗車轍性能仍需要重點(diǎn)關(guān)注，綜合考慮農(nóng)村公路建設(shè)成本和施工的便利，將成品橡膠瀝青應(yīng)用于該項(xiàng)目的瀝青面層。

3.3 浦合線（高麗段）改造工程路面結(jié)構(gòu)方案

浦合線（高麗段）路面結(jié)構(gòu)為8～9 cm瀝青面層+22～24 cm二灰碎石基層，路面總厚度為32 cm左右。由于路面基層大多不成型，經(jīng)過對路面改造方案的分析與論證，確定對原路面面層進(jìn)行銑刨處理后對剩余25 cm基層采用水泥進(jìn)行現(xiàn)場冷再生，再生后作為道路的基層使用。對銑刨的路面材料，進(jìn)行（泡沫瀝青）廠拌冷再生，作為新道路的下面層，最后在再生完的下面層上加鋪4 cmAC-13C混合料，上面層瀝青采用成品橡膠瀝青。路面改造方案示意如圖1所示。

圖1 浦合線（高麗段）路面改造方案

改造后的新路全部使用了老路材料，就地冷再生實(shí)現(xiàn)了100%基層材料利用，廠拌冷再生實(shí)現(xiàn)了70%左右的面層材料再生，具有節(jié)約工程造價(jià)、施工工期時(shí)間短、環(huán)保效益好等特點(diǎn)。瀝青路面上面層采用了橡膠瀝青路面，高溫穩(wěn)定性好。

4 工程應(yīng)用及路面使用性能觀測

4.1 水泥就地冷再生

（1）配合比設(shè)計(jì)結(jié)果

按照文獻(xiàn)［4］中T0842—2009振動成型方法進(jìn)行水泥冷再生配合比設(shè)計(jì)，混合料設(shè)計(jì)級配與設(shè)計(jì)水泥劑量、最大干密度和最佳含水量分別如表3與表4所示。由表可見，設(shè)計(jì)混合料強(qiáng)度滿足文獻(xiàn)［5］無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定冷再生混合料用作路面基層的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（2.5～3 MPa）要求。

表3 水泥冷再生級配設(shè)計(jì)結(jié)果

表4 水泥冷再生配合比設(shè)計(jì)結(jié)果

（2）工程實(shí)施

就地冷再生施工的特點(diǎn)是大型機(jī)械密集施工和高生產(chǎn)率。對冷再生機(jī)械及配套設(shè)備要求是有足夠的生產(chǎn)能力并且處于良好的工作狀態(tài)。就地冷再生施工中最重要的就是再生機(jī)械的選擇，浦合線再生機(jī)械選擇維特根WR2500S型，該就地再生機(jī)是目前使用最為廣泛的一種機(jī)型，其工作寬度達(dá)到2.438 m，最大工作深度可達(dá)50 cm，施工過程中可實(shí)現(xiàn)添加用水量及再生深度的自動控制。

此外，現(xiàn)場共配備碾壓、整形設(shè)備3臺套，單鋼輪壓路機(jī)、平地機(jī)與膠輪壓路機(jī)各1臺?，F(xiàn)場銑刨、拌和后，單鋼輪壓路機(jī)緊跟再生機(jī)靜壓1遍，接著強(qiáng)振壓實(shí)3遍。在完成一個(gè)作業(yè)段的再生和初壓后，立即用平地機(jī)整形。平地機(jī)整平后，單鋼輪壓路機(jī)再強(qiáng)振2遍，最后，采用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行收光。

施工期間，同步進(jìn)行了水泥劑量、混合料級配、含水量、混合料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、壓實(shí)度等檢測，各項(xiàng)指標(biāo)滿足施工控制要求?；鶎羽B(yǎng)生7 d后，進(jìn)行完整性取芯，芯樣上、下部完整，無松散脫落現(xiàn)象。

4.2 泡沫瀝青廠拌冷再生

（1）配合比設(shè)計(jì)結(jié)果［5-9］

配合比設(shè)計(jì)前分別對所用材料，包括銑刨料（RAP）、新添加集料、水泥、70號道路石油瀝青等進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。道路石油瀝青發(fā)泡特性試驗(yàn)表明，所用道路石油瀝青發(fā)泡性能良好，最終選用瀝青發(fā)泡溫度為160 ℃，發(fā)泡水量2.0%，膨脹量22，半衰期10.4 s。

礦料設(shè)計(jì)合成級配與混合料設(shè)計(jì)結(jié)果分別如表5、表6所示。設(shè)計(jì)的泡沫瀝青冷再生混合料性能良好。

表5 泡沫瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)級配

表6 泡沫瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)結(jié)果

（2）工程實(shí)施

為了進(jìn)一步利用老路銑刨料，配置了破碎設(shè)備，根據(jù)銑刨料的尺寸設(shè)置了10 mm和20 mm兩道篩網(wǎng)，將銑刨料分成10 mm以下細(xì)集料部分、10～20 mm粗集料部分和20 mm以上大顆粒部分，對于20 mm以上大顆粒部分進(jìn)行再次破碎，破碎后的銑刨料經(jīng)篩網(wǎng)過篩后分成粗細(xì)兩檔，可以得到較好的利用。

泡沫瀝青廠拌冷再生拌和采用維特根KMA220型專用設(shè)備，配備有泡沫瀝青發(fā)生裝置。現(xiàn)場攤鋪與常規(guī)瀝青路面施工類似，根據(jù)情況配備一臺或多臺攤鋪機(jī)。本項(xiàng)目壓實(shí)施工流程為：單鋼輪壓路機(jī)前靜后弱振壓實(shí)1遍、前后弱振1遍—雙鋼輪壓路機(jī)前后振動3～4遍—輪胎壓路機(jī)搓揉6～8遍收光。

施工完成后，項(xiàng)目立即進(jìn)行封閉養(yǎng)生，待再生層可以取出完整芯樣或再生層含水率低于2%時(shí)，結(jié)束養(yǎng)生。

4.3 使用性能觀測

為評價(jià)浦合線（高麗段）長期路用性能，對該項(xiàng)目分別進(jìn)行了路面外觀調(diào)查和路面完整性調(diào)查。

從目前路面外觀情況調(diào)查來看，浦合線（高麗段）已用兩年時(shí)間，交通量較大且陡坡、急轉(zhuǎn)路段較多，目前路面使用情況良好，無明顯病害。路面完整性調(diào)查采取取芯的方式，主要檢測芯樣的厚度、完整性以及層間粘結(jié)情況，浦合線（高麗段）采取隨機(jī)取芯。從現(xiàn)場情況看，路面取芯隨機(jī)芯樣均完整密實(shí)，層間粘結(jié)情況良好。

5 結(jié)論

本文以南京市浦口區(qū)浦合線（高麗段）農(nóng)村公路改造工程為例，介紹了農(nóng)村公路升級改造中路面結(jié)構(gòu)方案的選擇及實(shí)施情況，得出以下主要結(jié)論：

（1）根據(jù)對浦口區(qū)農(nóng)村公路的路面結(jié)構(gòu)調(diào)查，浦口地區(qū)農(nóng)村公路多采用18～25 cm二灰碎石基層，面層材料一般為6～12 cm瀝青混凝土。

（2）針對浦合線（高麗段）存在不同程度的破壞、承載力不足等問題，對路面適宜的再生技術(shù)進(jìn)行了分析，并確定了現(xiàn)場水泥冷再生和（泡沫瀝青）廠拌冷再生兩種綜合再生的處理方式。改造后的新路全部使用了老路材料，該方案具有節(jié)約工程造價(jià)、施工工期時(shí)間短、環(huán)保效益好等特點(diǎn)。

（3）考慮到浦合線（高麗段）部分路段仍承擔(dān)著較大的運(yùn)輸重任，路面抗車轍性能需要重點(diǎn)關(guān)注，將成品橡膠瀝青應(yīng)用到項(xiàng)目的瀝青上面層。

（4）為評價(jià)浦合線（高麗段）長期路用性能，對該項(xiàng)目進(jìn)行了路況調(diào)查與取芯評價(jià)。從路面外觀調(diào)查情況來看，項(xiàng)目已使用兩年時(shí)間，交通量較大且陡坡、急轉(zhuǎn)路段較多，目前路面使用情況良好，無明顯病害。通過現(xiàn)場隨機(jī)取芯，路面取芯芯樣均完整密實(shí)，層間粘結(jié)情況良好，表明采用的路面結(jié)構(gòu)方案是合理的，保證了農(nóng)村公路的建設(shè)質(zhì)量。

［1］江蘇省人民政府.關(guān)于實(shí)施農(nóng)村公路提檔升級工程的意見（蘇政發(fā)［2013］27號）［R］. 2013.

［2］江蘇東南交通工程試驗(yàn)檢測有限公司.農(nóng)村公路瀝青路面再生技術(shù)體系研究［R］. 2015.

［3］JTG E60—2008公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程［S］.

［4］JTG E51—2009公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［5］JTG F41—2008公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范［S］.

［6］李強(qiáng)，馬松林，王鵬飛.水泥穩(wěn)定廢舊瀝青路面材料路用性能試驗(yàn)研究［J］.公路交通科技，2004，21（5）：25-28

［7］曹翠星，何桂平，韓海峰.泡沫瀝青及其混合料的研究現(xiàn)狀［J］.石油瀝青，2003（2）：54-59.

［8］DH Chen，F(xiàn) Hugo. Comparison of Two Pavement Rehabilitation Strategies［J］. Journal of Transportation Engineer，2001，127（1）：47-58.

［9］ CT Jahren，BJ Ellsworth. Constructability Test for Cold In-Place Asphalt Recycling［J］. Journal of Construction Engineering & Management，1999，125（5）：325-329.

Explore on Application of Environmentally Friendly Asphalt Pavement Structure for Rural Highway

Zhang Wanlei1, Cheng Xiangfei2
（1. Jiangsu Sinoroad Engineering Research Institute Co，LTD，Nanjing 211800, China; 2. Nanjing Pukou District Highway Management Station，Nanjing 211800, China）

According to rural road upgrade project of Pukou District of Nanjing, taking Puhe line reconstruction project as an example, typical structure and the damage of the asphalt pavement, and confirmed the treatment method of the cement cold regeneration and the cold recycling of the foamed asphalt plant. Considering the requirements of anti-rutting asphalt pavement, factory rubber asphalt was applied to upper layer structure. The implementation and post project on-site observation showed that the pavement structure scheme was reasonable and feasible, which could ensure the construction quality of rural highway.

rural road; asphalt pavement; environmentally friendly; cold recycling

U416.217

A

1672-9889（2016）06-0026-04

2016-06-28）

張萬磊（1983-），男，江蘇贛榆人，工程師，主要從事瀝青路面科研、技術(shù)服務(wù)和試驗(yàn)檢測工作。