許旺土, 黃乙純,， 吳晚霞， 程棋鋒

(1.廈門大學 建筑與土木工程學院， 福建 廈門 361005; 2.合誠工程咨詢集團股份有限公司， 福建 廈門 361009)

廈門BRT路面養(yǎng)護施工方案研究

許旺土1, 黃乙純1,2， 吳晚霞2， 程棋鋒2

(1.廈門大學 建筑與土木工程學院， 福建 廈門 361005; 2.合誠工程咨詢集團股份有限公司， 福建 廈門 361009)

以廈門BRT路面施工養(yǎng)護為例，分析研究傳統(tǒng)BRT路面養(yǎng)護施工方案的不足之處，進而從設計、施工等方面對傳統(tǒng)的BRT路面養(yǎng)護施工方案進行優(yōu)化處理，提出新的BRT路面養(yǎng)護施工方案，并在試驗段進行應用。分析優(yōu)化后的BRT路面養(yǎng)護施工方案在試驗段的應用效果，將該施工方案推薦到整個BRT路面施工養(yǎng)護工程中。最后，以廈門BRT路面工程為例，得出BRT路面的病害防治應綜合考慮設計與施工，嚴格控制施工質量的結論。

交通工程； BRT路面; 養(yǎng)護施工; 病害防治

快速公交系統(tǒng)(bus rapid transit，BRT)是一種介于快速軌道交通(rapid rail transit，RRT)與常規(guī)巴士公交(normal bus transit，NBT)之間的中型客運量公共交互系統(tǒng)。它利用傳統(tǒng)巴士公交技術配合智能交通和運營管理，開辟專用車道和新式?？寇囌?，實現(xiàn)便捷優(yōu)化的運營服務，達到有軌電車服務水準的一種獨特的城市客運系統(tǒng)[1]。

自2000年以來，BRT系統(tǒng)作為城市骨干公交在全國20多個城市被引進[2]。15年后，由于缺少恰當?shù)倪\營管理經(jīng)驗和養(yǎng)護操作水平，擁有BRT的城市在養(yǎng)護管理上面臨專項資金不足和材料性能不好等問題。當前，國際上對BRT的研究大多局限于規(guī)劃設計、土地利用、經(jīng)營業(yè)務管理和客流分析模型設計等方面[2]。有關BRT設施設備養(yǎng)護研究還相對較少。

作為中國BRT的典型代表，廈門市BRT是全國唯一全程高架的BRT系統(tǒng)，目前承擔運送乘客繁重任務(日客流達到30萬人次)，高峰期列車化現(xiàn)象嚴重。廈門快速公交2008年9月1日開通，隨著客流量、運營車輛班次的增加，專用車道路面承載著巨大的壓力，全線已出現(xiàn)多處的病害，且呈逐漸增長之勢，對車輛運行的效率造成嚴重影響，帶來極大的安全隱患[3]。本文以廈門BRT路面的施工及養(yǎng)護為例，分析傳統(tǒng)施工養(yǎng)護方案的不足及路面產(chǎn)生病害的原因，提出新的BRT路面施工養(yǎng)護方案，并在試驗段進行應用，通過BRT試驗段運營養(yǎng)護的試驗數(shù)據(jù)，提出新型高效的BRT系統(tǒng)路面養(yǎng)護施工方案和材料使用配比方案。

1 BRT路面?zhèn)鹘y(tǒng)養(yǎng)護施工方案及不足之處

1.1 原設計情況

廈門市BRT原設計采用瀝青混凝土結構。區(qū)間段路面采用抗滑性能較好的OGFC材料(瀝青瑪蹄脂混合料)；車站段采用抗疲勞、抗磨損性能較好的SMA(瀝青瑪蹄脂碎石混合料)[4]。廈門BRT不同主體結構部位的材料原設計方案如下所述：

區(qū)間段1：橋面鋪裝結構I-1(適合鋼箱梁)使用4 cm的OGFC-13(SBS改性瀝青，添加礦物纖維) 、改性乳化瀝青黏層油加入4 cm的AC-16C以及DPS(深滲透結晶型防水材料)防水層；

區(qū)間段2：橋面鋪裝結構I-2(適合混凝土箱梁)使用4 cm的OGFC-13(SBS改性瀝青，添加礦物纖維) ，加上改性乳化瀝青黏層油和6 cm的AC-16C 和DPS防水層；

車站段：使用4 cm的SMA13(SBS改性瀝青，添加礦物纖維) ，加入6 cm的AC-16C(SBS改性瀝青，添加礦物纖維)，以及DPS防水層

集美大橋段：使用4 cm 的SMA-13；中面層使用6 cm 的AC-20瀝青混凝土，下面層使用3 cm的找平層，以及AC-10細粒瀝青混凝土和一層防水劑。

1.2 傳統(tǒng)養(yǎng)護施工方案及不足之處

傳統(tǒng)方案是銑刨損壞區(qū)域上面層，清除廢料后直接攤鋪新的瀝青混合料[5-8]。

1)對原水泥鋼筋混凝土橋面進行銑刨拉毛或機械鑿毛(1 cm深)；

2)工作面清掃、空壓機吹塵(確保干凈、干燥)；

3)噴灑黏結層(材料為SBR丁苯橡膠改性乳化瀝青，灑布量為1.5 kg/m2)；

4)機械施工底層瀝青鋼筋混凝土(材料為6 cm改性SMA-16，并摻入0.5%抗車轍劑)；

5)噴灑黏結層(材料為SBR改性乳化瀝青，灑布量為1.2 kg/m2)；

6)機械施工上層瀝青混凝土(材料為4 cm的SMA-13，摻0.5%抗車轍劑)。

這種養(yǎng)護施工步驟和材料使用方案的缺陷是：原瀝青損壞區(qū)域下面層已經(jīng)破壞，難以承受車輪荷載；上面層重新翻鋪后，表面修復，下面層承載力不足，導致對病害的控制治標不治本，往往剛鋪不久就又出現(xiàn)各類病害。

原翻修路面除上面層銑刨處理外，其余也有部分全厚度銑刨。但這部分原施工方案中并未分層攤鋪，而是全厚度采用SMA-13整層攤鋪。原瀝青層厚度為10～13 cm，材料SMA-13的結構層適宜壓實厚度3.5～6 cm。這種做法必然導致瀝青壓實度不足。以致后續(xù)出現(xiàn)波浪、開裂、推移等各類病害。

2 BRT路面養(yǎng)護施工方案的改善及優(yōu)化

2.1 結構層設計

由于BRT路面的面層直接承受車輪荷載反復作用和自然因素影響，要有足夠的承載力承擔設計期內(nèi)累計軸載次數(shù)，并能夠限定車轍發(fā)展深度。因此要合理選用技術參數(shù)，在原設計的基礎上，對BRT路面材料結構設計進行優(yōu)化。廈門市BRT養(yǎng)護過程中采用的試驗段上的具體養(yǎng)護材料方案設計如下：

集美大橋段：結構方案為防水黏接層，以及9 cmAC-25(0.3%AR-I瀝青抗剝落劑+0.3%抗車轍劑)，并加入改性乳化瀝青黏層油，及4 cm的SMA-13(SBS改性瀝青，同時使用0.3%的AR-I瀝青抗剝落劑和0.3%抗車轍劑)，并進行相關室內(nèi)試驗。

車站段：上面層采用的材料為SMA，下面層采用的主要材料為AC-16。養(yǎng)護材料方案為4 cm的SMA-13(0.3%AR-I瀝青抗剝落劑，加入0.3%抗車轍劑)和改性乳化瀝青黏層油，同時摻入6 cm的AC-16(SBS改性瀝青，0.3%AR-I瀝青抗剝落劑+0.3%抗車轍劑) 和SBS防水黏接層。

2.2 施工控制

除了在結構設計方面進行優(yōu)化外，為確保施工養(yǎng)護質量，需要對施工工藝進行嚴格控制，分層攤鋪，分層碾壓，保證壓實度。層與層中間設黏層，每道工序完整到位，并且組織嚴密。施工工藝流程如下：

對原水泥混凝土橋面進行銑刨拉毛或機械鑿毛→工作面清掃、空壓機吹塵→噴灑黏結層(快裂撒布型乳化瀝青)→施工底層瀝青混凝土→噴灑黏結層→施工上層瀝青混凝土等每道工序的合理安排及時間控制。

3 優(yōu)化后養(yǎng)護施工方案試驗段應用

3.1 瀝青混合料配合比

3.1.1 集美大橋段瀝青混合料配合比

AC-25C試驗段采用的目標配合比：

集料比例為：1#(19～28 mm)、2#(15～19 mm)、3#(10～15 mm)、4#(5～10 mm)、5#(0～5 mm)，以及礦粉之間的配合比例為：17∶18∶15∶15∶33∶2；

經(jīng)各項指標檢測調整后，下面層AC-25C瀝青混凝土生產(chǎn)配合比：

熱倉礦料比例為：1#熱倉料(120～26.5 mm)、2#熱倉料(15～20 mm)、3#熱倉料(10～15 mm) 、4#熱倉料(5～10 mm)、5#熱倉料(0～5 mm)，以及礦粉之間的配合比例為：17∶18∶13∶15∶33∶4；最佳瀝青用量為4.02，即最佳油石比為4.2%。

馬歇爾試驗依據(jù)規(guī)范《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTG E20-2011[9]，結果見表1。

表1 AC-25C瀝青混凝土馬歇爾試驗結果

SMA-13試驗段采用的目標配合比：

以5.9 %(油石比6.3%)作為目標配合比最佳瀝青用量；1#(10～15 mm)混合料、2#(5～10 mm)混合料、3#(0～5 mm)以及礦粉之間的配合比例為45∶35∶10∶10；各項指標檢測調整后，下面層SMA-13瀝青混凝土生產(chǎn)配合比:

熱倉礦料比例為：1#熱倉料(10～15 mm)、2 #熱倉料(5～10 mm)、3#熱倉料(0～5 mm)、礦粉之間的配合比例為30∶48∶12∶10；最佳瀝青用量為5.9，即最佳油石比為6.3%。馬歇爾試驗依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTG E20-2011[9]，試驗結果見表2。

表2 SMA-13瀝青混凝土馬歇爾試驗結果

3.1.2 車站段瀝青混合料配合比

SMA-13試驗段采用的目標配合比：

集料比例為1#(10～15 mm)集料、2#(5～10 mm)集料、3#(0～5 mm)：以及礦粉之間的配合比例依次為為45∶35∶10∶10

各項指標檢測調整后，下面層SMA-13瀝青混凝土生產(chǎn)配合比:

熱倉礦料比例為：1#熱倉料(10～15 mm)、2 #熱倉料(5～10 mm)、3#熱倉料(0～5 mm)以及礦粉為30:48:12:10；最佳瀝青用量為5.9，即最佳油石比為6.3%。馬歇爾試驗依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTG E20-2011[9]，結果見表3。

表3 SMA-13瀝青混凝土馬歇爾試驗結果

AC-16C試驗段采用的目標配合比：

集料比例為1#(10～15 mm)集料、2#(5～10 mm)集料、3#(0～5 mm)集料，以及礦粉為48∶20∶29∶3。

各項指標檢測調整后，下面層AC-16C瀝青混凝土生產(chǎn)配合比為：

1#熱倉料(10～15 mm)、2 #熱倉料(5～10 mm)、3#熱倉料(0～5 mm)以及礦粉之間的配合比例依次為40∶20∶35∶5；最佳瀝青用量3.9，即最佳油石比為4.7%。馬歇爾試驗依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTG E20-2011[8]，結果見表4。

表4 AC-16C瀝青混凝土馬歇爾試驗結果

3.2 試驗段路面應用結果

試驗段路面的應用結果以路面的平整度、滲水系數(shù)及抗滑性能作為評價依據(jù)。3種性能的測試以《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》JTG E60-2008[10]為依據(jù)，以《公路工程質量檢驗評定標準》JTG F80/1-2004[11]為評定標準。

3.2.1 路面平整度

試驗段路面平整度結果如表5。

表5 試驗段瀝青混凝土路面平整度

從表5可知，試驗段路面實測最大間隙平均值最大為1.9 mm,最小為1.0 mm，滿足規(guī)范《公路工程質量檢驗評定標準》JTG F80/1-2004[11]的要求。

3.2.2 路面滲水系數(shù)

試驗段路面滲水系數(shù)結果如表6。

表6 試驗段瀝青混凝土路面滲透系數(shù)

由表6可知，試驗段瀝青混凝土路面的滲透系數(shù)均小于《公路工程質量檢驗評定標準》JTG F80/1-2004[11]規(guī)定的要求，優(yōu)化后的養(yǎng)護施工方案在試驗段應用效果良好。

3.2.3 路面抗滑性能

試驗段路面抗滑性能試驗結果如表7。

表7 試驗段瀝青混凝土路面抗滑性能

由表7可知，試驗段瀝青混凝土路面的抗滑性能均滿足《公路工程質量檢驗評定標準》JTG F80/1-2004[11]規(guī)定的要求，優(yōu)化后的養(yǎng)護施工方案在試驗段應用效果良好。

綜合分析可知，優(yōu)化后的BRT路面養(yǎng)護施工方案在試驗段應用后，BRT路面的平整度、滲透系數(shù)、抗滑性能均滿足規(guī)范規(guī)定的要求。試驗段通車運營后，路面并未出現(xiàn)車轍、擁抱、裂縫等病害現(xiàn)象，優(yōu)化后的BRT路面養(yǎng)護施工方案可推廣應用到整個BRT路面的養(yǎng)護施工中。

4 結論

基于研究的成果，提出如下可行的BRT路面病害防治措施：

1)BRT養(yǎng)護材料需要進行合理的抗車轍設計；

2)嚴格控制瀝青混合料的級配；

3)在瀝青混合料中摻入優(yōu)質的外加劑(抗剝落劑、抗車轍劑)增強瀝青與集料(酸性石料)之間的黏附力及抗水損害的強度延長路面的使用壽命；

4)嚴格按設計設置排水縱橫坡，有利于減輕路面積水對BRT瀝青路面造成的損害，最大程度減小病害的發(fā)生；

5)為確保路面鋪筑質量達到設計要求，在鋪筑過程中應加強施工控制，嚴格控制施工工藝流程，分層攤鋪、分層碾壓，保證壓實度；

6)對車站整體結構優(yōu)化設計及相配套的施工和材料配比方案進行深入分析，以保證整個BRT系統(tǒng)養(yǎng)護的低成本和高效率。

廈門作為全國最早建設BRT的城市之一，其獨特的高架橋形式在全國屬于首創(chuàng)，因此它的養(yǎng)護施工方案的研究對于全國各城市的BRT路面養(yǎng)護具有較高的借鑒意義與指導作用，具有廣闊的應用前景。作者希望所提出的方案和施工流程可以為我國城市BRT養(yǎng)護成本節(jié)省和養(yǎng)護施工效率提高作出有意義的指導和示范。

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[9] 中華人民共和國交通運輸部.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程:JTGE. E 20—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

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[11] 中華人民共和國交通運輸部.公路工程質量檢驗評定標準:JTGF.80/1—2012[S].北京：人民交通出版社，2004.

(責任編輯： 陳雯)

Study on construction scheme of BRT pavement maintenance in Xiamen

Xu Wangtu1， Huang Yichun1，2, Wu Wanxia2, Cheng Qifeng2

(1. School of Architecture and Civil Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, China; 2. Holsin Engineering Consulting Co., Ltd., Xiamen 361009, China)

Taking the construction maintenance of Xiamen BRT road as an example, the deficiencies in the traditional BRT pavement construction schemes were analysed. Then the BRT pavement construction schemes were optimized from the aspects of the design and construction. Moreover, a new BRT pavement construction scheme was proposed, which was applied in a test section of a pavement maintenance project. After analysing the optimized effect of the BRT pavement maintenance scheme in the test section, the construction scheme was extended to the whole BRT pavement maintenance project. The results confirm that the design and construction of the pavement should be considered integrally to ensure the disease prevention and control of the BRT road surface and to guarantee a strict control of the construction quality.

traffic engineering; BRT road surface; maintenance construction; deficiency prevention

10.3969/j.issn.1672-4348.2017.01.004

2016-12-08

廈門市科技局項目(3502Z20153001)

許旺土(1981-)，男，福建漳州人，博士，副教授，研究方向：交通工程設施監(jiān)測與維護。

U491.3

A

1672-4348(2017)01-0015-06