薄层沥青铺装在路面改造中的应用

曹建新

（广州市市政工程设计研究总院有限公司，广东 广州 510060）

1 概 述

2017年12月6日至8日，为期三天的广州财富论坛会议在广州琶洲举办，为迎接本次会议的召开，广州市进行了以“微改造”为主题的市容市貌提升，包括对老旧小区的改造和对城市基础设施的品质化提升。通过对老旧小区的改造，“擦亮花城名片，让城市更美好、百姓更宜居”；运用“新理念、新思路、新标准”对城市基础设施进行改造，全方位地提升了城市环境品质。

作者参与了城市基础设施品质提升的两个项目，分别是市政设施维护新技术研究推广专项勘察设计采购项目（以下简称“新技术项目”），和重要道路提升工程勘察设计施工总承包（以下简称“重要道路项目”）。两个项目于2017年3月开展设计工作，并于2017年11月竣工通车。新技术项目的工程设计内容是对东濠涌高架桥、珠江隧道、海印桥进行面层铺装改造，重要道路项目的工程设计内容是对22条道路（以次干路和主干路为主）的沥青路面结构进行改造。

新技术项目的三个工程地点各自具有不同的特点，包括对现状水泥桥面、现状沥青桥面、现状复合式铺装的隧道路面进行改造，而重要道路项目具有相似性，即对现状的沥青路面结构进行改造。本文的工程实例涵盖了新技术项目的三个点，而只涵盖重要道路项目的一条道路（东湖路）。

薄层沥青铺装在高速公路和国省道已有大量的应用案例，取得了丰富的经验，但是在广州市中心城区，尚未进行大面积的应用。本次借助财富论坛会议进行的路面改造项目，也是对薄层铺装技术在广州市和华南地区应用的探索，对该批项目的铺装技术进行总结，对于同种类型工程的设计与施工，具有一定的参考价值。

2 东濠涌高架桥水泥桥面加铺

2.1 现状情况

东濠涌高架桥位于广州市越秀区中心地带，南北分别接江湾大桥和麓湖路，它不仅是南北方向重要的交通出行通道，而且还串联了东风路、中山路等广州市东西方向的交通大动脉，交通位置非常重要。为双层高架桥，双向四车道，全长6.2 km，桥面铺装为水泥混凝土，面积约68 706 m2，该桥已投入使用二十余年。根据常规检测报告，桥梁存在局部裂缝；桥面的主要问题是伸缩缝处水泥板的破损、水泥桥面的纵向裂缝和横向裂缝、局部的坑洞等，影响景观，而且行车舒适性较差。2017道路品质提升将东濠涌桥面作为重点项目，关注度非常高。

2.2 技术现状

当前新建城市桥梁的桥面铺装以两层沥青混凝土为主，沥青混凝土行车舒适性好，且便于维修，但是现存已经通车多年的城市桥梁，水泥桥面铺装仍然占有相当大的比例。根据《城镇道路路面设计规范》（CJJ 169—2012），水泥桥面的使用年限为20 a（次干路或支路）或30 a（主干路或快速路）。有的水泥桥面达到了使用年限，有的虽未达到使用年限，但是已经出现了问题，影响舒适性和景观，对于城市桥梁来讲，景观的要求相对比较高。

根据《城镇道路养护技术规范》（CJJ 36—2006），水泥桥面加铺沥青混凝土可以分为两种情况，第一种对应于损坏情况不严重的路面，进行表面功能修复，“城镇次干、支路可采用表面处理、稀浆封层或加铺沥青磨耗层的方法维修”；第二种情况加铺沥青混凝土进行路面改善，此时加铺层厚度不得小于8 cm。

2.3 铺装方案

通过对桥面现状和使用功能的分析，需要从舒适性和景观两个方面对东濠涌高架桥桥面进行改善，据此设计确定的目标是将原水泥桥面改造为沥青混凝土桥面。通过分析加铺层厚度对东濠涌桥梁结构安全性的影响，加铺厚度达到8 cm时，无法满足结构稳定性的要求，而加铺2 cm则可以满足稳定性的要求，结构安全性已经限定了加铺材料和厚度的范围。

根据加铺的厚度范围，对比规范规定，设计将东濠涌桥面的改造定义为表面功能的修复，采用加铺沥青磨耗层的方法维修，相比于常规在水泥路面上加铺两层沥青混凝土层的厚度而言，本文将2 cm的加铺厚度定义为薄层铺装。采用密级配沥青混合料AC-10（20 kg/m2），薄层沥青用于桥面铺装，除了重量较轻的优势之外，采用静压机械压实也是其优势，避免了振动压实机械对桥梁结构的影响。由于加铺厚度较薄，为了保证其与桥面的粘附性，设计采用了高粘沥青。

同时提出了5 mm环氧树脂加铺的比选方案，重量轻（8 kg/m2）是其优势，其重量对桥梁结构的结构安全性影响，小于2 cm的薄层铺装。将环氧树脂作为桥面铺装层，尚未有规范依据，规范将其作为钢桥面环氧沥青铺装的防水材料，如《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017） 条文说明8.3.2。由于本项目是新技术推广项目，因此对环氧树脂材料进行了考察，并在广州内环路上做了试验段。加铺2 cm的沥青混凝土即可满足桥梁结构安全的需要，且东濠涌高架桥位于市中心，根据试验段的情况，其噪音略大于薄层沥青铺装，最后选择薄层沥青铺装为实施方案。虽未采用环氧树脂铺装材料，但是材料研究和试验段也提供了宝贵的经验，可以考虑在中心城区以外，将环氧树脂作为水泥桥面加铺的材料之一进行对比，主要是考虑其重量轻的优点。

2.4 桥梁加铺前的安全性评估

东濠涌高架桥已经使用了20 a，且局部存在裂缝，需要分析加铺材料对结构的安全性影响。本文的内容是铺装设计，不再对桥梁结构计算进行赘述。根据结构安全性计算结果，加铺2 cm（加铺之前铣刨了1 cm旧水泥桥面），对结构安全性没有影响。

在水泥桥面上加铺沥青混凝土，与在路基段上加铺具有不同的特点，主要是加铺材料对桥梁结构，会有一定的影响，因此，需要在加铺之前对加铺的影响进行评估，特别是对使用时间较长、外观状况不佳的桥梁。

3 海印桥沥青桥面改造

3.1 现状情况

海印桥上跨珠江，在珠江南北分别连接东晓路和东湖路两条主干路，全长1 156 m，主桥宽约34 m，双向六车道，沥青混凝土路面，面积29172 m2，其中主桥车行道铺装面积10 732.29 m2。海印桥桥面状况和行驶舒适性比较好，主要问题是之前对不同部位的沥青桥面维修所产生的外观颜色不统一，以及纵向裂缝。

3.2 技术现状

由于沥青桥面多为两层沥青混凝土，维修方案一般是以整层刨铺的方法为主，比如上面层为4cm的SMA13，只需对上面层进行维修时，采用的是刨除4 cm上面层，然后再加铺4 cm沥青混凝土。小面积的维修必然出现色差，因此，一般在桥梁范围内整层刨除、整层加铺。整层加铺也会产生浪费，不利于环保，且施工对周边的影响大。

3.3 铺装方案

考虑到海印桥的桥面状况尚好，从环保和施工影响等角度出发，决定在整层刨铺之外，尝试半层刨铺的新工艺，即刨除上面层4 cm厚度的一半2 cm，然后加铺2 cm的薄层铺装。整层刨铺也许是为了保持上面层的完整性，设计采用半层刨铺的合理性来自于上下面层的整体性，经过行车的碾压，上面层和下面层视为一个整体，上面层已经不是单独的存在，其与下面层合二为一。因此，设计认为刨除半层对于上面层的整体性的影响有限。由于海印桥交通量较大，刨除2 cm之后，在加铺之前先开放了交通，对刨除之后的现场观察后发现，剩余的桥面沥青层平整度较好，没有出现凹凸不平的情况。本项目半层刨铺的经验可以为中心城区的沥青桥面改造提供较好的借鉴。

海印桥的桥面改造，提出了以2 cm透水沥青混凝土OGFC代替密级配薄层沥青铺装的比选方案，主要是考虑透水路面结构可以临时储存一部分雨水以减小地表径流，且由于沥青层厚较薄，路面结构内部的存水容易蒸发，不会长期存留在路面结构内从而产生不利影响。但是在桥面上铺装透水沥青路面，仍然需要解决一些技术上问题，比如对伸缩缝的影响，当路面结构内部的水沿纵向流到伸缩缝位置后，由于伸缩缝的阻挡，所积的水分即对伸缩缝不利，也会向上涌出，对行车安全产生影响。经过比较之后，将薄层铺装作为实施方案。排水路面的研究暴露出的问题，说明对排水路面的研究任重而道远，尚存在技术问题需要解决。

4 珠江隧道路面改造

4.1 现状情况

珠江隧道下穿珠江，长900，宽20 m，双向4车道，沥青路面，铺装面积17 700 m2。现状为水泥板上加铺的薄层沥青铺装层，其中水泥板厚度为10 cm，沥青铺装层厚度约为1.5 cm。珠江隧道的行车舒适性比较差，行车颠簸严重，根据驾驶体验，可以推断其水泥板出现了断板的情况。该隧道具有特殊性，黄沙海鲜市场位于珠江北岸，来往拉海鲜的货车，经过珠江隧道时，从车上渗到路面的海水，对路面具有腐蚀性，从隧道洞口以外的沥青路面可以看出，受海水腐蚀的痕迹。

4.2 技术现状

城市中的隧道路面铺装结构，以两层沥青混凝土路面为主，即保证了舒适性，且城市道路的长度不长，通风较好，不必担心潮湿对路面抗滑的不利影响。根据《城镇道路路面设计规范》（CJJ 169—2012），当隧道路面采用沥青路面时，沥青路面的厚度宜为8～10 cm。将薄层沥青作为隧道路面铺装，应用案例较少，珠江隧道采用薄层沥青和水泥板的复合式路面，考虑了沥青路面的舒适性，但由于水泥板的损坏严重，舒适性却没有得到保证。

4.3 铺装方案

设计思路包括两个方面，为了保证隧道的净空，基本不增加加铺厚度，仍然采用薄层沥青铺装；先对损坏的水泥板进行修复，然后再加铺薄层沥青。对于断板采用现浇的方法修复，对于轻型的损坏采用环氧树脂材料进行修复。

对于水泥板的修复，设计提出了预制拼装技术作为比选方案，即工厂制作现场拼装，主要是考虑到珠江隧道交通量大，现浇施工对交通影响的时间比较长。但施工单位提出预制拼装，机械的高度受到隧道净空的限制，无法施工，仍然采用了现浇方法。虽然没有采用预制拼装技术，但是对该技术的研究，为以后在水泥路面改造中的使用提供了经验，比如在净空不受限制的交通繁忙路段，可以考虑采用。

5 东湖路沥青路面改造

5.1 铺装方案

东湖路是重要道路项目中的一条道路，南北分别接海印桥和东华南路，道路总长度为1.1 km，路面宽度60 m。

薄层沥青铺装完成之后，对现场进行了观察。首先观察其密实性，薄层铺装采用了密级配的AC-10沥青混凝土，施工应保证其密实性。现场向路面倒少量的水，发现水在路表面停留了一段时间之后，缓缓流向路侧，说明密实度较好。另外薄层沥青的最大粒径较常规的上面层级配AC-13和SMA13小，现场进行了对比，从表面来看，薄层沥青的表面致密精细、颗粒清晰、颗粒之间的沥青粘连情况不严重；AC-13或SMA13上面层，表面颗粒粗糙、颗粒不够清晰，颗粒与颗粒之间沥青粘连的情况较严重。由此可以得出薄层上面层AC-10和常规上面层AC-13和SMA13的优缺点，前者外观更美观、噪声更小，后者由于颗粒粒径大而抗滑性能更好；由于薄层沥青的颗粒清晰，空隙连通，利于吸音；AC-13和SMA13颗粒粒径较大，轮胎和颗粒之间的振动声音所产生的噪音要大于AC-10。

5.2 沥青路面加铺边缘的处理

根据检测数据和外观，将重要道路项目的路面加铺分为两种情况，路面情况良好、无大的破损、路面平整度较好，直接在路表加铺2 cm薄层沥青；路面发生内部或路表的损坏，需要修复损坏部位后再进行加铺。人行道与侧石的标高有三种情况，第一种考虑到与两侧地台标高的接顺，人行道和侧平石的标高保留现状标高；第二种，人行道已经按照加铺之前的路面标高改造完毕；第三种，人行道完好不必进行更换。对于直接加铺薄层沥青的情况，需要解决沥青路面与侧石相接处的标高问题。设计在靠近侧石的4 m路宽范围内设置了标高的过渡段，在过渡段内需要对现状路面刨除一个竖向上呈三角形的区域，在侧石处刨除高度为2 cm，在过渡段与非刨除区域相接处，刨除高度为0，三角形区域的横坡比标准断横坡大。这种处理方式可以避免对侧石和人行道标高的调整，见图1。

图1 道路边缘的处理

6 经验总结

6.1 铺筑了试验段

在对不同的加铺材料进行对比研究阶段，由业主组织修建了试验路。东风路-农林下路交叉口，现状为立交，东风路东西方向以桥梁上跨地面道路的农林下路，该桥梁原为水泥路面铺装，该桥作为薄层沥青铺装的试验段，于2017年10月份完工。该试验段通车后，作者驾车体验了驾驶感受，总体感受是舒适性较好，而且行驶噪音较小。但是由于桥梁伸缩缝并未进行改造，在伸缩缝位置，对加铺的薄层沥青进行了切缝，切缝是公路常用的处理方法，用于伸缩缝情况尚好、保留使用的情况。但是存在雨水顺着切缝流入沥青层进而影响其使用寿命的风险，考虑到薄层铺装采用了高粘沥青，且层厚较薄，易于蒸发，此种风险相对于常规的沥青路面铺装，有较大程度的降低。但是也说明，在以后的工程实践中，对薄弱环节的继续研究是很有必要的。

同时在广州内环路B16出口，由内环路接珠江隧道和六二三路的匝道桥梁上，铺筑了总长度150 m的5 mm黑色环氧树脂材料，与薄层沥青铺装进行对比，于2017年10月份完工。完工以后，作者也体验了驾驶感受。相比于薄层铺装，环氧树脂铺装的舒适性稍差，行驶噪音稍大，主要是其铺装厚度要小于薄层铺装。

试验段的铺筑为2017年11月路面铺装提供了很好的借鉴，作者认为试验段铺筑可以在城市道路的路面改造项目中进行推广。

6.2 他山之石可以攻玉

为了对该批项目的潜在的路面加铺材料更全面地了解，2017年初，参观和体验了广东交通集团正在进行桥面加铺的两个项目，黄埔大桥和北二环高速公路，与其技术负责人进行了探讨。黄埔大桥的加铺材料包括钢桥面的环氧树脂铺装、薄层铺装、和薄层透水沥青路面铺装，当时已经铺装了一部分，多种类型的铺装材料，为设计提供了宝贵的借鉴。北二环高速公路铺筑了薄层密级配沥青，桥梁伸缩缝位置进行了切缝，切缝的处理也为设计提供了借鉴。

6.3 局部采用了成熟的铺装形式进行对比

重要道路项目，主要铺筑形式为薄层沥青铺装，薄层沥青铺装在广州市还未大规模的应用，本项目具有探索性。设计选用了局部表面存在破损的路段按照常用的铺装方案进行加铺，比如在童心南路，设计方案为刨除4 cm上面层，然后加铺4 cmSMA13沥青混凝土。当在工程中使用尚未成熟运用的材料时，本项目进行对比研究的做法为其提供了借鉴。

6.4 后评估

在项目通车半年后，业主于2018年6月委托了相关单位，对项目的使用情况进行了后评估，并编写了《沥青路面工程质量评价报告》，将薄层铺装材料与同时期铺筑的SMA沥青混凝土和之前铺筑的旧SMA路面进行了对比，对比结果显示，薄层材料具有较好的降噪效果、抗滑性能。随着通车时间的增长，在不同时期对路面非成熟材料的使用情况进行评估和长期使用性能的观测，是非常有意义的，可以为其大规模投入使用提供数据支持。

6.5 技术应与时俱进

城市居民对居住环境的要求在不断提高，包括对城市道路施工的要求，与此同时，人们的话语权越来越受到重视，这是社会进步的象征，也是一个积极的信号，在推动着技术不断向前进步。改进技术使得施工对环境的影响达到居民的要求，是现在技术人员应该研究的课题。本项目也做出了尝试，比如薄层铺装的压实设备采用静压设备，施工产生的声音会大大减小、对现状状况良好的沥青路面直接加铺薄层铺装，避免了铣刨，产生了环保效益、沥青混凝土桥面刨除2 cm上面然后加铺2 cm上面层，对于常规的刨除4 cm然后加铺4 cm的做法，在环保和施工影响上，都有进步，虽然最终的效果还有待检验，但努力的方向是正确的。