■庄志福

（福州市规划设计研究院集团有限公司，福州 350108）

沥青路面作为一种常见的路面类型，具有施工工艺简单、减振好、噪音低、行车舒适等优点，广泛用于城市道路。 随着交通量的增加，城市道路沥青路面出现了不同程度的病害，如何进行沥青路面改造，是城市道路改造需要解决的问题。 现以福州某主干路改造为例，探讨城市道路沥青路面改造方法。

1 项目背景

该道路位于福州市北城区， 大致呈南北走向。道路起于铜盘路，沿线经过屏山公园，分别与二环路、三环路平交，终于审知路。 道路长度约5 km，铜盘路至二环路段，双向4 车道，车道宽度15.5 m；二环路至三环路及三环路至审知路段， 双向6 车道，车道宽度23 m。 道路标准为城市主干道，设计车速40 km /h。

该道路是市区重要北向通道， 于2010 年完成改扩建。 原路面结构为“白改黑”沥青混凝土路面，现状路基较为稳定，但由于交通量较大、荷载重，各种路面病害比较严重。 从提高行车安全性和提升城市形象等方面考虑，需对该道路路面进行提升改造。

2 现状调查与分析

2.1 交通量调查

根据交通量调查，该道路交通量数据见表1。

表1 各路段现状交通量（2020 年）

由数据可知，二环路至三环路段交通量南北向不均匀，南往北的交通量占比较大，二环路至三环路段的交通量较大。道路各车型比例：小客车84%、大客车10%、大货车2%、铰接车4%。

2.2 交通量分析

根据沥青路面弯沉与沥青层层底弯拉应力计算轴载换算公式，当沥青路面以设计弯沉值为设计指标时， 各种轴载换算成标准轴载P 的当量轴次Na如下式：

C1为轴数系数，当轴距≥3 m 时，应按1 个单独的轴载计算，即C1=1。 当轴间距＜3 m 时，双轴或多轴系数按C1=1+1.2（m-1）。 C2为轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0。K 为轴载级别。Pi为各类车型轴重。

通过以下公式计算设计基准期内1 个车道的累计当量轴次。

交通量年平均增长率γ 为5%， 主干路设计准期取15 年，车道分布系数η：单向2 车道取0.65，单向3 车道取0.55。

根据计算，福飞路各段道路设计基准期内的1 个车道累计当量轴次，见表2。

表2 福飞路各路段累计当量轴次

2.3 地质调查与分析

根据地勘资料，福飞路（铜盘路至二环路）段路基地层分布从上到下分别是：1～2 m 厚杂填土、1.5～3.5 m 厚粉质粘土、5～15 m 厚残积粘性土、>10 m 厚强风化花岗岩。 该段路基位于屏山西侧，未存在软基，地基强度高，路基稳定。

福飞路（二环路至审知路）段路基地层分布从上到下分别是：1.5～2.5 m 厚杂填土、4.7～5.1 m 厚淤泥、3～13 m 厚粉质粘土、0.5～2.6 m 厚淤泥质土、8～10 m 厚残积粘性土、>10 m 厚强风化花岗岩。 经过多年的路基沉降和行车碾压，路基已趋于稳定。

2.4 路面结构调查

福飞路已经过沥青路面“白改黑”，根据路面取芯报告，福飞路（铜盘路至二环路）段路面结构层为：4 cm 厚AC-13C 细粒式沥青混凝土+5 cm 厚AC-16C 中粒式沥青混凝土+6 cm 厚AC-25C 粗粒式沥青混凝土+24 cm 厚水泥混凝土路面+15 cm 厚水泥稳定碎石+20 cm 厚级配碎石。

福飞路（二环路至审知路） 段路面结构层为：4 cm 厚AC-13C 的SBS 细粒式沥青混凝土+6 cm厚AC-16C 中粒式沥青混凝土+7 cm 厚AC-25C 粗粒式沥青混凝土+24 cm 厚水泥混凝土路面+20 cm厚水泥稳定碎石+20 cm 厚级配碎石。

2.5 路面病害调查及分析

通过对各路段的交通量与病害数量统计分析，福飞路3 个段落的病害情况及分析如下：（1）福飞路（铜盘路二环路）段路面病害较少，主要病害是纵横向裂缝和磨光，裂缝成因是道路底层水泥路面出现错台、变形，反射到沥青面层，导致沥青面层出现裂缝。 道路边缘的路面拥包病害主要原因是行道树树根侵入沥青结构层导致路面隆起。 （2）福飞路（二环路至三环路）段的病害严重，主要病害是纵裂缝、横裂缝、剥落、龟裂、坑槽和车辙。 病害主因是车流量大、重车多，造成路面疲劳破坏。 （3）福飞路（三环路至审知路）段路面病害较严重，主要病害是裂缝、剥落和车辙。 病害原因是该段道路车流量较大，重车较多。 同时由于北向出城货车数量多且满载，导致该路幅病害较严重。

2.6 路面旧路弯沉

根据旧路弯沉检测数据，剔除局部数值较大的弯沉值，计算弯沉平均值，再根据以下公式求得弯沉代表值。

其中主干路保证率Za=1.645，S 为标准差，K1、K2和K3分别为季节影响系数、 湿度影响系数和温度修正系数，值均取1。 旧路弯沉值汇总见表3。

表3 各路段旧路面实测弯沉值

3 路面提升改造方案

3.1 改造方案的拟定

沥青路面提升改造的方案多种多样，各有优缺点。 根据路面病害情况，初步拟定了5 种方案进行改造。

3.1.1 直接罩面

对沥青路面无病害的路段，通过对旧沥青路面清洗并干燥后，根据计算后的罩面厚度，在现状沥青面层上直接加铺沥青面层。 对于病害路段，需要对现状路面病害进行处理后，再进行罩面。 这种罩面方式一般是用于沥青路面的表面性能下降，为了恢复其表面层性能所采取的一种方式。

3.1.2 铣刨罩面

铣刨罩面是铣刨掉一定厚度的沥青面层后，再加铺新的沥青面层。 通常用于沥青路面老化处理或沥青表面层病害较多的情况。

3.1.3 超薄罩面

超薄罩面指在原沥青路面上加铺（30±5）mm 以下厚度的沥青混凝土面层。 罩面所用的沥青混合料是由沥青、粗集料、细集料、填料和纤维按一定配合比拌和而成。 超薄罩面只作为路面的罩面层，不能作为结构补强层，适用于结构强度足够、表面状况尚好的路面。 超薄罩面使用的路面损坏类型和程度包括：轻微不规则裂缝、轻微龟裂、轻微车辙、麻面、轻微松散、泛油和磨光等。

3.1.4 沥青路面就地再生

沥青路面就地再生可分为就地热再生和就地冷再生。 就地热再生是采用专用设备对沥青路面就地加热、翻松，掺入一定数量的新沥青、新沥青混合料、沥青再生剂等，经热态拌和、摊铺、碾压等工序，实现旧沥青路面面层再生的技术[2]，适用于仅存在轻微表层病害的沥青路面表层就地再生利用，是一种预防性养护。 要求原路面整体强度满足设计要求，路面病害主要集中在路面表面层，且沥青的25℃针入度不低于20（0.1 mm）。就地冷再生是采用就地冷再生设备，对沥青路面进行现场铣刨后，加入水泥、碎石集料、旧沥青材料组成混合料，经拌和、摊铺、碾压等工序，一次性实现沥青路面再生的技术[3]。一般用于高等级道路的下面层及基层或低等级道路的面层。

3.1.5 挖除重建

一般应用于路面结构层整体损坏严重，通过沥青路面表层处理已经无法彻底解决路面病害问题的情况，该方式能彻底解决路面结构层病害，无遗留病害问题， 是彻底解决路面病害的办法之一，但该方式工程量较大，造价高。

3.2 改造方案比选

路面提升改造方案各有优缺点，具体见表4。

表4 各方案优缺点分析

3.3 比选结果

直接加铺作为比较常用的沥青路面提升改造方式，一般应用于路基强度符合要求、且路面病害修复后的路段。 超薄罩面是一种超薄沥青混凝土磨耗层技术，主要用于高等级路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护。 铣刨罩面也是一般应用于沥青面层老化和表层病害的路面罩面， 路面标高受限、无法加铺的路段较为常用。

根据病害调查及弯沉测量，福飞路（铜盘路至二环路）段的病害以纵横反射裂缝为主，路基状况良好，路面平整度较好，但抗滑性能较差。 通过比选，该段路面采用高弹高粘超薄沥青能较好地处理裂缝和抗滑问题。

福飞路（二环路至三环路）段和福飞路（三环路至审知路）段的路基状况较差，病害较为严重，路面平整度较差，不适合采用超薄罩面。 由于该段沥青面层已经使用12 年，老化较严重，采用热再生工艺难以解决老化问题。 鉴于该段道路交通量较大，采用铣刨加铺或挖除重建工艺影响交通， 且不环保。因此，该段采用病害修复后直接加铺的方案。

4 路面病害处理

4.1 松散处理

因沥青与石料间的粘附性不良而造成松散的，将松散部分全部挖除后， 采用4 cm 厚细粒式沥青混凝土AC-13C 进行面层修复。 局部因基层破损、变形而造成的路面松散，采用ATB-25 进行基层处理后再进行沥青路面修复。

4.2 坑槽处理

对于有坑槽的沥青砼路面，按照“圆洞方补、斜洞正补“的原则，划出所需修补坑槽的轮廓线，处理范围为坑槽病害面积范围以外10～15 cm，采用沥青细粒式和中粒式沥青混凝土进行修复。 对于坑槽较深的区域，将沥青混合料分2 次或3 次摊铺和压实。

4.3 车辙修复

在公交车站、交叉口停止线前方等位置，容易因车辆刹车、启动等原因产生车辙，应将其面层切削或铣刨后，重铺面层。 局部因面层与基层之间的夹层不稳定而引起的车辙，应处理夹层。 对于基层强度不足、水稳定不好等原因造成的车辙，则先处置基层。

4.4 拥包处理

表面存在拥包病害的沥青砼路面，应将上面层铣刨后再修复。 因树根拱起引起的拥包，将现状3层沥青层铣刨后，挪移或切割机动车道上的表层树根，并在树池路缘石位置打入钢板进行隔离，最后再进行沥青混凝土路面修复。

4.5 龟裂处理

对于基层强度不足引起的龟裂，挖除旧路面层和基层，采用C25 水泥混凝土或ATB-25 进行基层修复后，再修复面层。 对于因路基问题等引起的严重龟裂，应采用注浆、换填等措施进行路基处理后再重做面层。

4.6 裂缝处理

缝宽<3 mm 时，在清除缝内泥沙等杂质后直接加铺罩面。 缝宽≥3 mm 时，对沥青边缘切割后，在其两侧铣刨各50 cm 宽沥青上面层（4 cm），用聚氨酯填缝料灌缝捣实，贴1 层抗裂贴后，重新加铺细粒式沥青砼面层。

4.7 网裂处理

对于沥青路面弯沉较小的网裂病害，铣刨现状3 层沥青层后，用原路面结构层修复。

4.8 沉降处理

基层强度较高，轻微沉降，可通过面层厚度调整。 因基层沉降则应将沉降的部分基层加铺后重做面层。 因路基土层含水率高、淤泥或有机质土等引起的沉降，应根据路基土层情况，采用碎石灌砂、轻质泡沫土等进行换填处理。 因路基空洞、压实度不够等引起的沉降，可采用注浆提高压实度。 注浆孔为蜂窝状布置，深度至处理层下30 cm 为宜，采用水玻璃和水泥浆进行双液注浆，注浆参考量为170～230 kg/m2，当注浆量小于0.4 L/min 时完成注浆。 道路封闭养生2～3 d 后开放交通，注浆处理直到弯沉达到设计值为止[4]。

4.9 磨光处理

表面浅层铣刨以恢复沥青路面表层粗糙度，再通过统一罩面，提高抗滑效果。

4.10 桥头跳车处理

桥头跳车主要是因为桥头路基沉降，引起路面下沉。 对于地基稳定的桥头沉降，可以通过面层调整来解决；具体做法为铣刨4 cm 后旧沥青面层，采用AC-20 cm 中粒式沥青混凝土进行调平后， 加铺沥青混凝土面层。 因路基不均匀沉降引起的桥头沉降，通过注浆进行路基处理后在进行面层铣刨加铺。

4.11 检查井周边网裂沉陷修复

对于检查井周边网裂沉陷， 考虑其碾压困难，采用挖除沉降范围的路面结构层后，用C20 水泥混凝土进行垫层修复后再用C30 水泥混凝土进行基层修复，最后进行沥青面层恢复。

5 沥青路面结构计算

5.1 复测弯沉值

为验证病害处置效果，应进行弯沉复测，弯沉复测值见表5。

表5 各路段病害修复后路面复测弯沉值

5.2 路面当量回弹模量

根据病害修复后的复测弯沉值，计算旧路面当量回弹模量，如下式：

其中：p 为标准轴载下轮胎接地压强，取0.7 MPa，δ 为当量圆半径取10.65 mm，l0′旧路面计算弯沉代表值，m1弯沉值与回弹弯沉值之比取1.1，m2当量回弹模量扩大系数取1.0。 计算结果见表6。

表6 各路段修复后路面当量回弹模量

5.3 沥青路面设计弯沉值

沥青路面路表设计弯沉值应根据道路等级、设计基准期内累计当量轴次、面层和基层类型，按下式[5]计算确定：

其中，Ne为设计基准期内1 个车道累计当量轴次；Ac为道路等级系数， 主干路取1.0；As为面层类型系数， 沥青混合料取1.0；Ab为基层类型系数，无机结合料类取1.0。 计算结果见表7。

表7 各路段的路表设计弯沉值

5.4 沥青路面罩面厚度计算

通过病害修复后的旧路回弹模量值和设计弯沉，采用HPDS 路面计算软件进行计算。 各路段加铺厚度见表8。

表8 各路段加铺厚度计算结果

根据交通量预测数据计算结合道路病害情况，福飞路（铜盘路至二环路）采用2.5 cm 厚高弹高粘超薄沥青罩面，福飞路（二环路至三环路）和福飞路（三环路至审知路） 面层选用4 cm SMA-13 沥青玛蹄脂碎石混合料。

6 改造难点与措施

6.1 道路设计标高的控制

若旧路路面平整度较好，可以直接在路面直接加铺同一厚度沥青层。 但随着车辆轮迹加深和路基不均匀沉降，路面出现凹凸不平、平整度较差，给沥青路面罩面造成路一定的难度，为此需要详细测量和设计。 道路进行精细的纵横断面测量，高程点采用水准测量仪器校准。 根据测量数据和罩面厚度，通过起终点及控制点的高程进行拉坡控制。 局部罩面厚度不足的，可通过局部铣刨来解决。 道路最小纵坡不应小于0.3%，当困难路段纵坡小于0.3%时，应设置锯齿形偏沟或加密雨水口等排水措施。 对于沉降量较大的加铺罩面段落，可以降低一级的设计速度控制最小坡长， 且应满足相邻纵坡差不大于5%的要求。

6.2 路缘石高度不足的解决措施

城市道路人行道内侧路缘石一般高出路面边缘10～20 cm。 随着路面加铺，路缘石外露高度不满足要求。 因此，结合人行道的提升改造，将路缘石拔高。 但受周边建筑地坪标高限制的人行道段落，无法拔高路缘石。 针对路面罩面与路缘石外露高度相矛盾的问题，提出了不等厚铣刨罩面的措施，即机动车道直接罩面，外侧非机动车道采用不等厚铣刨后再罩面，内、外侧车道采用不同路拱横坡（图1）。

图1 不等厚铣刨罩面示意图

6.3 桥面改造措施

为了解决桥面病害，改造其技术状况，需对其进行桥面改造。 桥面改造有3 个难点，分别是桥梁结构承载力风险、桥梁护栏净高控制和桥面铺装铣刨深度制约。 从桥梁结构安全方面考虑，需要进行桥梁承载力验算，计算加铺罩面厚度对桥梁跨中截面承载能力的影响。 从护栏净高方面考虑，宜根据栏杆高度，尽量选择不加高或薄层加铺的方式，比如铣刨罩面或超薄罩面。 从桥面铺装结构安全考虑，采用铣刨罩面时，铣刨厚度不应破坏钢筋混凝土铺装层。 对于老桥，桥面改造前还应对其进行桥梁检测，选择不影响桥梁结构安全的桥面改造方式。 而对于危桥，宜加固桥梁后再进行桥面改造。

6.4 积水问题的解决措施

部分道路加铺在沥青罩面之前排水顺畅，但加铺罩面后出现局部积水问题。 究其原因是加铺罩面后调整了原路面的坡度和低点位置。 因此，在罩面纵坡拉坡和平交设计时应确保道路的低点位置有排水设施，否则应进行增设或调整坡度。

7 结语

城市道路沥青路面改造应充分收集交通和地质资料，根据病害等情况拟定初步改造方案，经过方案比选拟定最优方案， 再通过计算确定罩面厚度。 本项目经过详细设计，解决路面改造的难点，使得改造后的路面整体强度和平整度都有了较大提高。 通过本次沥青路面改造实践，总结出以下几点经验：（1）分析路面病害成因，判断路面综合状况，分段选择合适的改造措施；（2）应根据弯沉测量数据结合现场病害情况，采取相应的病害处理措施；（3）路面提升改造前必须进行严格的路面病害处理，复测弯沉值达到要求后方可进行路面罩面；（4）因路基损坏导致的路面病害应先进行路基处理再进行路面病害处置；（5）路面提升改造应进行多方案比选，选择合适的路面提升改造方案。