路面结构层层间联结技术在济南绕城高速路面维修中的应用

李响 赵庆水

摘要：本文简要介绍了沥青路面结构层层间联接技术在济南绕城高速路面维修中的应用，并对这一技术所涉及到的有关经验进行分析、凝练，探讨和总结路面结构层层间联结技术在沥青路面维修改造工程中的主要应用手段和控制措施。

关键词：路面维修；结构层；联接；应用

Abstract: This paper briefly introduces the structure of asphalt pavement interlayer connection technology in the Ji'nan beltway highway pavement repair application, and to this technology into the related experience analysis, concise, discuss and summarize the pavement structure layer connection technology in asphalt pavement repair engineering application means and the control measures.

Key words: pavement repair structure layer; connection; application;

中图分类号：U416.2文献标识码：A 文章编号：

近年来，随着通车里程和使用年限的不断增长，我国高速公路已由快速建设阶段转向养护管理阶段，公路陆续进入大修期，特别是较早建成的高速公路，为谋求更高的质量标准，在路面维修改造中进行了许多优化和改进。这其中，对于老旧路面结构的改良及各结构层间的联接处理越来越重视，通过加强沥青路面结构层层间联接设计，采取必要的层间粘结措施，在荷载及环境因素作用下，不仅可以保持良好的水密性，还可以使路面各结构层间形成足够的粘结力，防止产生滑动、推移等层间破坏，避免和延缓沥青路面早期疲劳裂缝和车辙的产生。

1路面结构层层间联结技术设计控制重点

我国沥青路面结构设计是采用多层弹性层状体系理论为基础、以路表回弹弯沉值为设计控制指标，并对层底弯拉应力和上层破裂面剪应力进行验算的设计方法。该设计方法是假设层间接触状态为完全连续，在以双圆均布垂直荷载作用下，轮隙中心实测路表弯沉值等于设计弯沉值的原则下进行计算的。

1.1在半刚性基层与沥青面层之间设置联结层：半刚性基层的缩裂是沥青面层出现通缝、龟裂、唧浆等病害的主要原因之一。因此，防止基层的缩裂应是路面设计必须考虑的一个重要方面。防止基层缩裂可以有几种办法：（1）高等级公路在基层上设置联结层，如在下基层与路面结构层之间增设沥青大黑碎的结构形式，可有效地吸收和扩散面层传下的车辆荷载应力，减少底基层反射裂缝，从而避免路面唧浆现象的发生；（2）二级或二级以下公路在基层上铺筑碎石隔离过渡层，如在石灰土与沥青下面层间设置10～20㎝厚碎石层或玻璃纤维网格，可减轻反射裂缝出现。（3）在基层上铺设抗拉、抗高温防水卷材，如铺设涂刷了改性沥青的土工布。因此，在近几年路面维修中普遍采用了柔性基层（沥青大黑碎）和长丝土工布，收到了很好的效果。

1.2在半刚性基层上设置透层、下封层：在沥青上基层与半刚性基层之间设置热沥青下封层和透层，它的作用在于封闭基层表面空隙及反射裂缝，阻止上覆层渗下的水分侵入基层，并使上下基层间的联结更为紧密，以增加路面的整体强度，防止沥青面层发生滑移破坏。

1.3在桥面与沥青铺装层之间设置粘结防水层：水泥混凝土桥面的沥青铺装是经常发生病害的部位，重视不够就会很快出现问题。沥青铺装出现病害，主要是与桥面的联结不好造成的，联结不好就使沥青铺装成为一个单独受力层次，在车辆荷载的反复作用下，沥青铺装难以承受很大的水平剪应力和底部的弯拉应力，很快出现破坏。

1.4在沥青混凝土各层之间设粘层：为加强沥青面层之间、沥青面层与沥青稳定碎石基层之间、沥青层与旧沥青路面之间的粘结，避免路面污染影响，必须在沥青混凝土各层间设置粘层。

1.5避免路面污染：路面污染是危害路面各结构层之间构成整体的主要影响因素之一。合理的施工组织设计可以有效避免污染，一是必须考虑连续施工，沥青各面层如有可能也应尽量缩短施工间隔期。二是段落划分的合理，形成流水作业，也能在较大程度上避免路面污染。

1.6注重路面结构层的边缘排水设计：尽管大部分路表水可以通过纵、横坡排走，但总有一部分水会渗透到沥青层与基层界面上，这里的水分如果不能及时顺畅地排出，在动水压力作用下，易产生灰浆并最终形成唧浆病害。因此，边缘排水设计应认真对待。通常在边缘设置渗水沟、盲沟加排水管的方式解决路面排水的问题。

2路面结构层层间联结技术在济南绕城西线路面维修中的应用

2.1济南绕城西线原路面病害状况

济南绕城高速西环线是京台高速公路与京沪高速公路在山东境内的重合段，担负着繁重的交通压力，自1999年建成通车以来，由于车流量大、车辆超载严重、水损坏等原因，造成路面出现不同程度的龟裂、车辙、坑槽、唧浆等病害。特别是破损较为严重的东幅K68+142—K70+855路段，大面积龟裂在短时间内形成松散、凹陷，平程度急剧衰减，部分路面出现了颠簸起伏的现象，严重影响了道路的使用性能。该路段各项路面检测数值见表1。

表1 绕城西线K68+142—K70+855（东幅）路面破损、平整度、修补率检测数值

起始桩号 长度 DR PCI 平均IRI RQI 线状修补 面状修补 修补率

K068+000 1000 10.9 59.9 1.87 91.94 30.93 9.10 1.07

K069+000 1000 8.9 63.1 1.61 93.11 25.65 6.56 0.86

K070+000 1000 6.6 67.3 1.92 91.70 26.92 3.93 0.82

通过在病害位置取出的芯样可以看出，沥青路面层间包括沥青面层之间、面层与基层间已丧失了连续性，形成了完全滑动状态的界面条件，使得沥青层底面产生超过极限的拉伸应变，导致沥青面层的开裂，在重载及水损坏的共同作用下，很快产生龟裂、坑槽、唧浆等病害。

2.2济南绕城西线新建路面结构形式

为彻底改善绕城西线东幅K68+142—K70+855路段的路面技术状况，延长沥青路面在重载交通状况下的使用寿命，于2011年对该路段路面结构层进行了大修及改良。主要将原水泥二灰稳定碎石上基层改为沥青大碎石基层；将原15cm厚沥青面层增加为19cm，并采用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）作上面层。新建路面结构形式见表2。

表2 绕城西线K68+142—K70+855（东幅）新、旧路面结构组合表

层次 原结构 新建结构

上面层 4cmAK-16细粒式沥青砼 4cm沥青玛蹄脂碎石混合料SMA-13

中面层 5cmAC-20I中粒式沥青砼

7cmAC-20中粒式沥青砼

下面层 6cmAC-30Ⅱ粗粒式沥青砼 8cmAC-25粗粒式沥青砼

上基层 12cm水泥二灰稳定碎石 12cmATB-30沥青稳定碎石

下基层 13cm水泥二灰稳定碎石 13cm水泥二灰稳定碎石

底基层 28cm二灰土 28cm二灰土

2.3.在进行下封层施工前，有一个重要环节，就是喷洒透层油，该路段原二灰碎石基层强度较差，铣刨使下基层表面集料剥落，空隙变大，透层作为沥青面层与非沥青材料基层间的结合层，除加强粘结、防水下渗作用外，还能有效填充基层表面的开口空隙，有助于固结基层表面集料中的松动颗粒，提高基层表面强度和整体性。在透层油的选择上，液体沥青虽然具有良好的渗透和层间连接性能，但是对基层表面没有明显的固结作用，并且热沥青的稀释剂为煤油或轻柴油，由于油料价格居高不下，而稀释沥青中大量的油料将会白白挥发掉，造成了资源浪费，且污染环境；乳化沥青虽渗透性差，但对基层表面具有固结作用，有助于提高基层的表面强度，且具备环保和储存使用便利的优点。针对本次维修工程的特点，透层材料选用了性能较好的SBS改性乳化沥青，有关技术指标符合喷洒型改性乳化沥青技术要求。经过试洒确定的透层洒布量为1.2L/m2，通过钻孔测得的渗透深度为6mm。

粘层：各沥青面层之间、面层与沥青大碎石基层间均洒布粘层油作为粘结材料，除加强层间结合作用外，因上面层为SMA路面，沥青混合料摊铺后温度一般不低于165℃，这会对中面层沥青混凝土有一定灼伤，致表层沥青老化，粘层油的存在也能对中面层起到一定程度的保护作用。粘层油同样采用SBS改性乳化沥青PCR，通过试洒确定的洒布量为0.4L/㎡。

3 济南绕城西线路面结构层层间联结施工中遇到的问题及经验做法

3.1 在西环线路面铣刨过程中，上下基层之间部分界面衔接不好，受基层级配、含水量、平整度、碾压工艺等因素影响，下基层表面普遍存在局部松散和凹凸不平现象。为改善这种状况，在施工中挖出下基层松散的部分，用沥青大黑碎填筑，提高基层的强度，取得了较好的效果。

3.2 局部透层油、封层油、粘层油洒布不均匀且数量难以确定。洒布车行驶速度不稳定、洒布车行驶车道存在偏差、喷嘴喷洒不均匀、起始或终止时操作不精细等均是洒布不均的主要影响因素，洒布不均同时导致洒布数量难以确定，当发现洒布不均现象时，应立即暂停作业，查明原因，并对过多处进行清理，对遗漏处进行补洒。为有效控制洒布量，施工中规定：①统一试验、检验项目及方法，洒布车行驶速度、喷嘴高度等进行统一计算、确定；②总量控制。所有智能洒布车在开始每一个施工段落洒布前必须过磅，洒布结束后也必须过磅，数量必须经技术人员精确计算后确认。

3.3 试验段洒布的碎石质量不佳，表现在碎石含粉尘、粒径偏小和针片状多。碎石对下封层起保护作用，可以防止车辆的轮胎及其他荷载造成对下封层的破坏，碎石的针片状过多会造成碎石破坏，出现浮碎石和粉尘，沥青结合料不能完全包裹，碎石含粉尘必然影响碎石与封层油的粘结程度，也相应降低封层的含油量，因此碎石必须保证坚硬且针片状少。为保证下封层施工质量，在后续施工中对封层集料进行了严格要求，使用的S12(5-10mm)石灰岩碎石使用前采用0.5%石油沥青预拌，且在拌合站的存放时间不得超过24小时。

4 结语

沥青路面层间联接技术是沥青路面结构设计和施工的一个重要环节，对沥青路面的使用寿命有很大的影响。伴随着公路建设投资观念的更新，以及对公路路面材料和施工工艺的深入研究，我国在公路路面设计理论方面，正迈向一个新的高度，公路路面结构层层间联接技术正成为公路路面研究的重要课题，随着研究的深入，必将得到更全面、更专业的发展。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。