黃 琮

(廣西交通投資集團(tuán)百色高速公路運(yùn)營有限公司，廣西 百色 533000)

0 引言

壇百高速公路2007年年底建成，地處夏炎熱冬溫暖地區(qū)，路面地表最高溫度能達(dá)60 ℃以上。其道路交通狀況處于中等交通級(jí)別，路面層結(jié)構(gòu)厚度只有18 cm，在日益增長的交通狀況下，原路面結(jié)構(gòu)難以滿足不斷增長的交通需求，在長期高溫環(huán)境及繁忙交通狀況下極易引起車轍病害，影響道路通行的舒適度和流暢性。

1 壇百高速公路車轍修復(fù)方案

本項(xiàng)目行車道和超車道車轍修復(fù)選用易密實(shí)高強(qiáng)瀝青混合料ECA-10車轍填補(bǔ)方案。瀝青選用高強(qiáng)瀝青，級(jí)配類型采用ECA-10，并添加2.5‰的聚酯纖維；粗集料選用粒徑>4.75 mm玄武巖集料和輝綠巖集料，顆粒碎石近似立方體；細(xì)集料選用適當(dāng)級(jí)配的人工軋制的玄武巖、輝綠巖或石灰?guī)r細(xì)集料；礦粉選用石灰?guī)r堿性石料經(jīng)磨細(xì)。所選集料及礦粉潔凈、干燥、無風(fēng)化顆粒、無雜質(zhì)?？刂频V質(zhì)混合料通過0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm、6.7 mm篩孔的量，可使混合料級(jí)配接近一條順滑的曲線。在易密實(shí)瀝青混合料中摻加2.5‰的聚酯纖維和易密實(shí)添加劑，用來提高填補(bǔ)混合料的路用性能和壓實(shí)效果。

易密實(shí)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)采用馬歇爾試驗(yàn)方法旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型進(jìn)行驗(yàn)證，確定好各礦料的組成比例和瀝青的最佳油石比后進(jìn)行試拌，待瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)合格后鋪筑試鋪段。取試鋪用的瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)和瀝青含量、篩分試驗(yàn)，由此確定正常生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比。在拌和樓根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)配合比進(jìn)行拌和，在拌和過程中易密實(shí)添加劑延時(shí)7 s與瀝青按比例同步噴入拌缸，添加劑噴入時(shí)間控制在10 s以內(nèi)，瀝青噴灑結(jié)束之前完成添加劑噴灑。單盤料拌和時(shí)間>1 min，其中干拌時(shí)長為3 s，噴瀝青和易密實(shí)添加劑噴灑時(shí)間在13 s以內(nèi)，濕拌6 s后添加礦粉，再繼續(xù)濕拌30 s，拌和結(jié)束檢查混合料攪拌的均勻性。

易密實(shí)瀝青混合料運(yùn)輸采用數(shù)字顯示插入式熱電偶溫度計(jì)檢測混合料的出廠溫度和運(yùn)到現(xiàn)場時(shí)的溫度。拌和機(jī)向運(yùn)料車放料時(shí)，汽車前后移動(dòng)，分幾堆裝料，減少粗細(xì)集料離析。運(yùn)輸車的運(yùn)量可以略大于攤鋪量。在攤鋪機(jī)前方留存兩輛以上運(yùn)料車等候卸料，混合料采用篷布覆蓋。在攤鋪易密實(shí)瀝青混合料之前對(duì)原有路面的表面進(jìn)行清掃，噴灑快裂高黏度改性乳化瀝青黏層油。鋪筑開始前提前1 h左右預(yù)熱攤鋪機(jī)燙平板，溫度>100 ℃。攤鋪過程中選擇適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)頻率和振幅振搗，提高路面的初始?jí)簩?shí)度。攤鋪機(jī)以2～2.5 m/min行駛速度緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地?cái)備?。連續(xù)攤鋪過程中，運(yùn)料車卸料掛空擋，靠攤鋪機(jī)推動(dòng)前進(jìn)。攤鋪厚度采用非接觸式平衡梁控制方式。

壓實(shí)時(shí)，初壓和復(fù)壓的壓路機(jī)跟緊形成流水作業(yè)，勻速、緩慢碾壓。初壓速度為2.5～3.5 m/min，復(fù)壓速度為4～5 m/min，終壓速度為3～5 m/min。碾壓時(shí)應(yīng)避免混合料碾壓推擠產(chǎn)生擁包。在碾壓現(xiàn)場設(shè)置明顯標(biāo)志，標(biāo)明初壓、復(fù)壓、終壓段落。施工過程中和施工結(jié)束后通過對(duì)瀝青混合料的質(zhì)量檢測，保證施工質(zhì)量。

2 易密實(shí)瀝青混合料(ECA-10)經(jīng)濟(jì)性比較

常見車轍修復(fù)養(yǎng)護(hù)模式有三種：第一種是不進(jìn)行路面車轍專項(xiàng)養(yǎng)護(hù)只針對(duì)病害進(jìn)行日常小修模式，這種養(yǎng)護(hù)模式不進(jìn)行任何的專項(xiàng)治理；第二種按照“破壞先修”的原則，對(duì)于破損嚴(yán)重的路面進(jìn)行處治，直到路面使用性能狀況很差時(shí)進(jìn)行一次性大修養(yǎng)護(hù)；第三種采用易密實(shí)改性瀝青混合料ECA-10薄層罩面對(duì)車轍進(jìn)行預(yù)防性修復(fù)與矯正性修復(fù)相結(jié)合的修復(fù)模式。

本文采用24年分析期，對(duì)比三種修復(fù)模式在分析期內(nèi)所需投入的資金及在分析期末路面通行狀況。以車轍深度10 mm作為路面養(yǎng)護(hù)決策的控制指標(biāo)，由路面車轍的發(fā)展規(guī)律可知，若不進(jìn)行任何養(yǎng)護(hù)處治，預(yù)測在2017年超過80%的路段路面車轍深度均>15 mm，并且超過20%的路段路面車轍深度將>20 mm，嚴(yán)重影響道路的行駛安全性和舒適性，必須采取大規(guī)模的養(yǎng)護(hù)處治才能恢復(fù)路面狀況。不進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)各路段車轍五年內(nèi)的發(fā)展規(guī)律預(yù)測如表1～2所示。

表1 壇百方向路面車轍預(yù)測結(jié)果表(不養(yǎng)護(hù))

表2 百壇方向路面車轍預(yù)測結(jié)果表(不養(yǎng)護(hù))

第一種修復(fù)模式從2018年起開始對(duì)車轍進(jìn)行大修。由于不斷進(jìn)行路面修補(bǔ)和灌縫，將嚴(yán)重影響道路的行駛安全性和舒適性。按照壇百高速公路往年日常養(yǎng)護(hù)所投入的經(jīng)費(fèi)比例可知，往后日常養(yǎng)護(hù)的投入經(jīng)費(fèi)會(huì)越來越多。

第二種修復(fù)模式依據(jù)壇百高速公路歷年交通量得到2020年壇百高速公路累計(jì)當(dāng)量軸次超過2 600萬次，路面承受的軸載作用超過設(shè)計(jì)軸次，預(yù)測2021年壇百高速公路將進(jìn)行路面車轍大修。在整個(gè)分析周期內(nèi)，壇百高速公路約需進(jìn)行兩次大修養(yǎng)護(hù)，假設(shè)每次大修養(yǎng)護(hù)分3年完成。考慮到后期交通量增長應(yīng)趨于穩(wěn)定，預(yù)測第二次大修養(yǎng)護(hù)的時(shí)間約為2037年。

第三種修復(fù)模式是一種預(yù)防性修復(fù)與矯正性修復(fù)相結(jié)合的修復(fù)模式。借鑒江蘇省部分高速公路的修復(fù)效果來進(jìn)行預(yù)測分析。江蘇省寧宿徐高速公路在2009年采用了易密實(shí)改性瀝青混合料ECA-10修復(fù)方案，查閱寧宿徐高速公路的交通資料可知，其與壇百高速公路交通量和累計(jì)交通軸載作用次數(shù)相當(dāng)。但兩者氣候環(huán)境存在較大差異，壇百高速公路路面車轍發(fā)展速率約為寧宿徐高速公路的1.6倍。因此，可借鑒寧宿徐高速車轍修復(fù)發(fā)展模型來預(yù)測壇百高速公路路面經(jīng)易密實(shí)改性瀝青混合料ECA-10修復(fù)養(yǎng)護(hù)后車轍的發(fā)展規(guī)律。基于上述預(yù)測得到壇百高速公路路面車轍預(yù)測結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

表3 壇百高速公路ECA薄層罩面后車轍發(fā)展擬合結(jié)果表

根據(jù)預(yù)測結(jié)果，在易密實(shí)改性瀝青混合料ECA-10修復(fù)五年后，路面車轍深度將有可能超過10 mm。因此在整個(gè)分析周期內(nèi)，最多需要進(jìn)行3次易密實(shí)改性瀝青混合料ECA-10修復(fù)。鑒于上述分析結(jié)果，計(jì)算分析期內(nèi)三種修復(fù)模式下的工程造價(jià)。參照廣西其他高速公路大修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用估算單價(jià)約為600萬元/km，而大修養(yǎng)護(hù)周期內(nèi)預(yù)計(jì)每年約需投入300萬元資金用于壇百高速公路的小修保養(yǎng)。相關(guān)工程造價(jià)投入?yún)R總?cè)绫?所示。

表4 分析期內(nèi)三種養(yǎng)護(hù)模式下工程造價(jià)對(duì)比匯總表

由表4可知，在分析期內(nèi)，工程造價(jià)由多到少排列為第一種修復(fù)模式>第二種修復(fù)模式>第三種修復(fù)模式。其中第一種修復(fù)模式工程造價(jià)約24億元，約為第二種修復(fù)模式工程造價(jià)的1.3倍，約為第三種修復(fù)模式工程造價(jià)的2.0倍，第二種修復(fù)模式造價(jià)高于第三種修復(fù)模式。在分析期內(nèi)采用易密實(shí)改性瀝青混合料ECA-10修復(fù)模式的第三種修復(fù)模式路面車轍狀況較好。

另外，大修養(yǎng)護(hù)對(duì)交通流暢性影響最為嚴(yán)重，需要長時(shí)間封閉道路，對(duì)道路交通通行及通行費(fèi)用收取產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

第一種修復(fù)模式在分析期內(nèi)的大修前僅需投入很少的資金，但是在期間內(nèi)路面舒適性及通行能力顯著下降。因此，無論從通行能力、道路舒適性、安全性、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響上來評(píng)價(jià)，該種修復(fù)模式都是不合適的。第二種修復(fù)模式工程造價(jià)約為第三種的1.6倍，該修復(fù)模式在分析期內(nèi)每年都需進(jìn)行一定程度的針對(duì)性修復(fù)，且分析期內(nèi)需要進(jìn)行一次路面大修養(yǎng)護(hù)，一次性投入過大，修復(fù)周期長，對(duì)道路的通行及通行費(fèi)收取產(chǎn)生較大影響。第三種修復(fù)模式在分析期內(nèi)通過兩次重復(fù)罩面，能很好地保持路面通行能力及舒適性，且對(duì)比第二種修復(fù)模式可節(jié)約40%的工程造價(jià)，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯。

第三種修復(fù)模式通過易密實(shí)改性瀝青混合料ECA-10不斷增高路面整體厚度和改性瀝青層厚度，分析期末路面結(jié)構(gòu)整體抬高了5 cm。通過分時(shí)間段對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加強(qiáng)，從而適應(yīng)日益增長的車輛荷載，增加道路服役時(shí)間，更好地服務(wù)社會(huì)。

3 結(jié)語

易密實(shí)瀝青混合料(ECA-10)由于礦料混合料過篩時(shí)增加了6.7 mm的篩孔，使混合料級(jí)配曲線更加理想。同時(shí)使用了易密實(shí)劑，降低了施工溫度，性能在一定程度上優(yōu)于熱拌瀝青混合料。對(duì)比傳統(tǒng)修復(fù)模式，易密實(shí)瀝青混合料(ECA-10)車轍修復(fù)可節(jié)約工程造價(jià)，具備很好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)影響。