沥青路面施工与养护方案

当路面状况处于以下状态时，可以采用挖除、铣刨旧路面，换填、铺筑新结构层的方法进行修复处治：①当受到路面高程的限制，采用加铺方案不可行时，可采用铣刨、换填和铺筑方案；②当路面病害达到严重程度、分布范围广，原路面结构层利用价值不大时，需采用翻修方案；③病害主要成因在路面结构内部时，应采用加铺方案；④不能根除病害时，或者病害会短时间重新出现时，需要铣刨、翻修至病症部位，并重新换填、铺筑新的材料。

设计高速公路沥青路面翻修方案时需要考虑以下五个问题：①铣刨的层位和深度；②铣刨面层和基层后废料的再生利用；③局部路段基层补强；④换填结构方案；⑤新铺混合料设计。

与加铺方案不同，翻修方案根据沥青路面的病害程度，需要挖除原路面的面层或者基层，必要时还需要对基层进行补强处理，然后再用新的材料或者旧路再生材料铺筑基层和面层，以修复结构性病害和比较严重的表面损坏。当路面出现结构性破坏时，如果采用结构加铺层也不能从根本上解决问题，则需要根据病害程度、病因位置等考虑采用铣刨与加铺的方案。根据病害位置，可采用铣刨更换面层，铣刨至基层或底基层，甚至土基。在翻修方案设计前，应充分调查路面病害成因，分析原路面结构或材料设计存在的缺陷与不足，通过优化设计，采用更为科学合理的结构方案。而铺筑所用的新的混合料必须符合规范要求。

1.更换面层

沥青路面大修工程中，面层的具体处治措施包括以下几种。

（1）路面出现较严重的波浪及拥包。此种病害只需使用冷铣刨机将波浪或拥包除掉即可。

（2）道路表面磨耗层出现大面积的裂缝、松散，但路面基层结构与横坡良好。这种情况下，只需用铣刨机除掉损坏的面层，保持规定的横坡，然后重新铺设磨耗层。

（3）路面出现磨光、泛油现象。此类病害会使路面变得光滑而缺少摩擦力，解决的方法是首先铣刨面层，然后重新铺设沥青混凝土。

（4）道路表面出现严重车辙时，易造成通车或排水不畅。解决的方法是用冷铣刨方式除掉病害面层，然后重铺面层，使路面恢复原有的几何形状并恢复排水功能。

（5）当桥面或隧道内的路面产生病害，因净空高度的限制或桥面不宜增加自重时，不宜采用加铺面层这种传统养护方式，而应用铣刨机除掉损坏的面层，重铺表面层，使路面恢复原有的几何形状并恢复排水功能。

大修工程中，当面层出现严重程度的车辙推移和开裂时需要铣刨重铺。首先根据弯沉资料，对那些实际弯沉值明显大于设计弯沉值的地段，钻芯取样，分析结构不稳定层的深度，如果已经超出了表面层，且面积较小，则适合采用开挖面层至病害影响深度的处治方案；如果面积较大，可采用机械开挖作业，用切割机切割边缘，按“方补”原则确定与路中心线平行或垂直的病害轮廓边缘线，铣刨边缘线较病害边缘线平面几何尺寸需增加10 cm。

在对旧路面换填时，换填料可按原设计方案进行设计铺筑，也可对下卧层采用与原方案相同的材料铺筑，而对表面层可以采用AC-13或SMA-13等材料并全幅铺筑。

2.开挖面层、基层

根据弯沉资料和钻芯取样分析，如果发现病害已影响到基层，则必须对基层进行处理。以弯沉值较大测点的前一个好的测点作为开挖起点，分别沿纵横方向切缝后实施开挖。视下基层的情况确定开挖深度，若下基层不成型或松散，要继续深挖到硬底，并清边、清底。对于开挖基层面积较小的，可采用AC-30型粗粒式沥青混合料填补；对于开挖基层面积较大的，要回填二灰碎石（掺水泥）或与原路面结构层相同的材料，并采用振动夯板或小型振动压路机压实，上喷洒透层油，然后依次回填沥青面层。

3.更换基层或底基层

铣刨至基层，当基层出现下列情况时，需要对其进行翻修。

（1）基层出现连续的疲劳裂缝（网裂、龟裂），并有多处唧浆时，应先铣刨上基层，再视下基层病害严重程度决定是否铣刨下基层。

（2）对于松散、未结成板块的基层，或虽然板结较好，但块状裂缝成片、纵横向裂缝密集的基层都需要翻修。

（3）对于上下基层中间形成缝隙，在裂缝处重车行驶后有唧浆现象，且锤击检查后发出空声的路面，要翻修上基层。

结构力学认为路面结构破坏的根本原因是过度的应力或应变而不是挠度。有些路面损坏如推移、拉裂等与弯沉并无直接联系，而是与结构中的应力、应变相联系。理想的承载力评价应以应力、应变为基础，评价关键是确定路面的各层弹性模量。因为无论是通过弹性层状体系理论电算程序还是诺谟图来计算应变，都必须获知各层模量和厚度。其中，厚度可以通过探地雷达无破损检测获得，而模量必须通过一定的技术途径才能获得。

在落锤式弯沉仪（FWD）应用前，由于模量很难获得，以应变为基础的无破损评价是无法实现的；FWD应用后，建立在弯沉盆特性基础上的路面结构反算方法，使以应变为基础的无破损评价得以实现。鉴于我国FWD使用尚不是很普遍，也可以利用静弯沉法反算结构层模量进行判断。根据路表的完好状况选定面层的模量。根据测得的弯沉值反算最危险层材料的模量，用其与处于不同破坏程度的典型静模量值之间的对比关系判断该层所处的破坏程度：若表明已经破坏或处于临界状态，则需更换；反之，表明该路面结构的基层和底基层均不需更换。需要更换某一层时，取相应的破坏状态的模量作为该层的模量，然后反算第二危险层的模量，由此模量值判断该层是否发生了破坏和是否需要更换。当有多个基层和底基层时，依此类推。

在大修过程中，选取重点路段，钻芯取样，或挖除部分路面，通过目测和试验等手段评价路面材料。若结构层有明显破坏，则需更换。若没有明显破坏，则通过比较材料的测试模量与典型值来确定是否需要更换结构层。同时也可以将实测强度与疲劳强度进行比较，若前者明显小于后者，则需要更换。(www.xing528.com)

4.处治路基

沥青路面需要大修时，最为常见的一种病害是路基中含水量过大，造成路基沉陷和回弹模量过低。在目前的沥青路面设计方法中，土基的回弹模量是路基唯一的指标。土基是影响沥青路面结构承载能力、结构层厚度和使用性能的重要因素。

土基的强弱直接影响路表弯沉值的大小和沥青路面使用寿命的长短。路面力学计算结果表明，沥青路面的回弹弯沉值绝大部分是由土基引起的。对于沥青路面，土基回弹模量宜在40 MPa以上。高速公路大修工程中，可以用以下方法测试其回弹模量。

（1）在路面顶面用静态方法测试弯沉，路面各层材料的回弹模量按通常的范围进行取值，反算土基回弹模量。

（2）用FWD测试路表的动弯沉，反算土基回弹模量。

（3）将路面铣刨后，用承载板法测试土基回弹模量。此外，还要测试路基土的含水率。若路基土含水率过大，应分析原因，采取新的排水或隔水措施。当沥青路面的病害与路基沉陷无关时，不需要处治路基；若出现大量与路基沉陷有关的病害，则需要对路基进行处理。

路基回弹模量不满足要求时，可采取以下措施。

（1）浅层处治。浅层处治主要有以下方法。①铺设垫层法，如砂垫层、碎石垫层、二灰土垫层、水泥土垫层等，还可辅以土工布和土工格栅。②置换法，将一定范围内的湿土进行清除，然后进行换填（换填材料同垫层）。③用固化剂进行处理。④强夯加密法等。

（2）用土工合成材料进行加筋，可以铺在路基表面，也可以将路基部分深度挖出进行加筋。

（3）灌浆和高压喷射注浆。

（4）打砂桩、生石灰桩、碎石桩或深层搅拌桩。

5.柔性基层换填

基层病害一般根据面层来判定。当路面面层出现坑槽、网裂、疲劳裂缝等病害时，路面基层可能存在严重的病害，因此在路面面层铣刨后应对基层做详细检查。当高速公路大修改造需要挖除损坏的基层时，如何进行重铺是很大的难题。用半刚性基层作为沥青路面的补强层是目前常使用的方法，此种加铺方案具有结构承载力强、结构层材料设计简单等优点，但也存在诸多问题，如工程量大、高程增加多、未能充分利用旧路面强度、不能避免反射裂缝、排水困难等，使加铺后的路面重新面临早期损害的可能。铺筑原来使用的无机结合料、稳定集料等半刚性基层，需要至少15 d的养护期，对高速公路的交通运营有很大影响。在维修期间，如果交通长时间碾压超车道或者对向车道，有可能使原本尚好的超车道或对向车道产生破坏。

为了避免半刚性基层作为补强层的种种缺陷，目前越来越多的大修工程中开始采用沥青稳定碎石基层。国内外研究应用表明，沥青稳定碎石基层具有以下特征。

（1）具有较高的抗剪强度、抗弯拉强度和较好的耐疲劳性能，与半刚性基层相比，不易产生收缩裂缝和水损害。

（2）可以作为应力消散层，有效减少路面结构中的应力集中现象，大大延缓路面反射裂缝的产生。

（3）沥青稳定碎石基层和面层材料的结构相似，沥青稳定碎石基层可以与沥青混凝土层黏结牢固并且模量接近，路面结构的受力、变形更为协调。

（4）沥青稳定碎石基层修筑时间短，开放交通早，对交通运营影响小，施工时一次摊铺碾压成型，避免了半刚性基层分层摊铺以及养护、施工周期长等缺陷，提高了工作效率，缩短了工期，非常适合用于不宜封闭交通的高速公路大修改造。

虽然沥青稳定碎石会增加部分造价，但完全可以从减少的通行费中得到弥补，而且其使用性能良好，使用寿命长，具有良好的综合效益。沥青稳定碎石基层是欧美各国及日本高速公路沥青路面常用的结构。英国在20世纪60年代铺筑了几条试验路，对比沥青稳定碎石基层与贫混凝土基层、水泥稳定土基层等沥青路面的使用性能，通过观察试验路几十年的变形和开裂情况发现：沥青稳定碎石表现出较其他类型基层更好的使用性能和经济效益。现除法国外的欧洲各国，一般均采用较粗粒径的沥青稳定碎石基层，最常用的为25 mm、28 mm、32 mm、40 mm。欧洲正在逐渐统一规范，建议沥青基层混合料统一采用32 mm混合料。美国20世纪60年代后，各州开始倾向于采用大粒径沥青混凝土基层，最常用的为25 mm和37.5 mm；而为了应对重交通沥青路面的车辙问题，越来越多的交通部门考虑采用沥青稳定碎石混合料，以减小或消除重交通沥青路面的车辙变形。

沥青类基层在大修工程中主要有两种应用情况：一是换填损坏的半刚性基层，二是在原沥青路面上加铺改造。前者基本上不改变原路高程，后者则会受到高程的限制。沥青稳定碎石混合料由于其独特的结构特征，在使用沥青稳定碎石混合料进行补强施工时，需要认真对待混合料配合比设计和施工工艺问题，也需注意横向排水以及沥青稳定碎石基层与两侧原半刚性基层的连接问题。