《交通運輸科學技術新成果推廣目錄》（２０２1）第三部分 基礎設施篇《重載交通長壽命復合式路面建養(yǎng)關鍵技術及應用示范》

完成單位：招商局重慶交通科研設計院有限公司

主要完成人：王火明、徐周聰、伍杰、陳飛、王全磊、李鵬程、李菁若、熊潮波、張東長、唐智倫、辛順超、任傳亭、吳光曦、周浩南、龍麗琴

項目簡介

（一）項目背景

　　廣東、重慶等地處高溫多雨地區(qū)，重載和特重交通量較大，對路面性能提出了更高的要求。長期以來，上述兩地區(qū)基本為半剛性基層瀝青路面，并不能滿足實際需求，導致結構承載力差，坑槽等水損害。

　　相比半剛性基層瀝青路面結構，新建水泥混凝土基層瀝青路面結構具有較高的承載力、耐久性和較優(yōu)的經濟性，既符合重載交通條件對路面整體承載力的高要求也符合綠色節(jié)約的高速公路建設理念。但是由于其獨特的結構特點，也存在一些技術難題：

　?。?）結構力學行為復雜，傳統的結構設計方法均不完全適用；

　　（2）現有技術難以形成良好的層間粘結強度和抗剪強度，導致易于發(fā)生剛柔層間滑移等病害；

　?。?）混凝土基層切縫處應力集中明顯，易形成反射裂縫；

　　（4）現有瀝青面層功能性恢復技術施工時間較長，對交通通行干擾較大。

　　雖然國內在路面結構方面已取得不少成果，并應用于實體工程建設，但在復合式路面結構方面，還沒有相關針對性的研究，此項目屬于首次研究。本次研究結合新建復合式路面結構特點，在舊路“白加黑”、水泥混凝土路面、半剛性瀝青路面及其養(yǎng)護等相關技術成果的基礎上，研究出新的技術成果來指導復合式路面的建設，提出瀝青功能層快速維修養(yǎng)護技術。研究成果可在重載高溫多雨地區(qū)推廣使用，可延長復合式路面使用壽命、節(jié)約建造和養(yǎng)護成本。

（二）技術概況

　　項目主要針對復合式路面的建設與養(yǎng)護關鍵技術進行研究，在分析復合式路面結構和界面特性的基礎上，考慮剛柔層間容易產生滑移、反射裂縫等問題，開展了CC+AC復合式路面的結構及設計方法、剛柔復合式路面的界面處理技術、剛柔界面層的防反射裂縫技術、新型防反材料的研發(fā)與評價等研究，在此基礎上鋪筑了實體試驗路。還針對在役復合式路面瀝青面層抗滑性能衰減、坑槽和基層脫空等病害研究快速修復技術及施工工藝，并對各技術和工藝的社會經濟性進行了分析。

（三）適用范圍

　　適用于新建道路復合式路面建設，包括結構設計及界面處置，及既有道路的養(yǎng)護維修，包括抗滑功能恢復、坑槽修補和路基病害非開挖修復。

（四）獲獎情況

　　1.交通運輸重大科技創(chuàng)新成果庫入庫證書：科技成果推廣項目

　　2.2021年度中國交通運輸協會科學技術獎一等獎

項目創(chuàng)新點

　?。ㄒ唬┨岢?種剛柔復合式路面結構設計方法

　　系統地提出了復合式路面結構設計的方法與設計流程，將層間抗剪強度τV和粘結強度σT確定為復合式路面結構設計和驗算指標，并確定不同界面處理方式下τV和σT的取值范圍，作為瀝青層厚度計算依據。

　　（二）研發(fā)了1種新建復合式路面混凝土界面處理材料及技術

　　研發(fā)了1種基于緩凝技術的環(huán)保低成本混凝土露石劑，建立其施工工藝與技術標準，并形成復合式路面界面處理技術，該技術處理后的層間粘結強度和抗剪強度比目前常用的拋丸技術提高了21%，材料成本僅為市場同類產品50%左右。

　　（三）研發(fā)了1種高效的復合式路面防反射裂縫處治材料及技術

　　研發(fā)了1種集“強加筋+應力吸收+防腐蝕”三大功能于一體的高抗拉復合防反新材料，提出其施工工藝與技術要求，形成1套反射裂縫處治技術，能有效延緩瀝青面層反射裂縫的產生和發(fā)展，防反效果較傳統防反材料性能提升50%以上。

　　（四）形成3種復合式路面快速維修養(yǎng)護技術

　　基于高性能的高分子膠凝材料，研發(fā)了復合式路面坑槽修補、抗滑性能修復和非開挖裂縫修補技術，并制定了相應施工工藝與技術要求；3種維修養(yǎng)護技術均為常溫施工，節(jié)能環(huán)保，且固化速度快，可大大縮短占道修復時間，緩解占道施工對交通的干擾。

應用案例

　　（一）重載交通長壽命復合式路面修筑技術

　　本項目的重載交通長壽命剛柔復合式路面結構及界面處理技術研究成果在廣東、重慶、廣西等省份進行了示范應用，應用效果良好。

　　（1）剛柔復合式路面結構及界面處理技術研究成果在二廣新建高速公路上進行了30余公里實體工程的應用。

　　項目組于2015年9月對實體工程使用情況進行了現場調查與觀測：①復合式路面在投入營運近兩年多后，無結構性病害，根據現場觀察，重載交通較多，試驗路新建剛柔復合式路面結構在經濟成本同等的條件下表現出了比較好的承載力；②新建混凝土基層切縫處的裂縫無明顯的反射裂縫情況和層間滑移以及瀝青面層永久變形等病害，工程應用效果良好。

　?。?）復合式路面研究成果在重慶縣道X713鳳回路改造工程中的應用情況：2017年10，在X713鳳回路改造工程中采用“混泥土基層+瀝青面層”的復合式結構進行舊路改造升級，實施約4.2公里，實現產值約410萬元。經過2年的通車應用，項目組于2020年2月進行了回訪觀察，發(fā)現實體工程無結構性病害，瀝青面層無推移擁抱等病害現象，復合式路面表現出良好的承載力，應用效果良好。

　　（二）重載交通長壽命復合式路面快速維修養(yǎng)護技術

　　1.坑槽修補技術應用情況舉例

　　（1）坑槽修補技術于2018年3月在涪豐石高速預防性養(yǎng)護項目進行了工程應用，坑槽修補路段約5公里，使用坑槽修補材料約200噸，實現產值約20萬元。

　　（2）坑槽修復材料于2017年1月在重慶市公路養(yǎng)護管理段的小修養(yǎng)護工程進行了工程應用，此次坑槽修補路段約10公里，實現產值約150萬元。

　　（3）基于樹脂復合的瀝青坑槽修補材料于2017年10月在重慶茶園渣場路與玉馬路平交口瀝青路面坑槽修補中進行了示范應用。該坑槽修補材料常溫拌和、常溫施工，施工后1~2小時可開放交通。此次坑槽修補路段面積大約742m2。

　　2.抗滑性能修復技術應用情況舉例

　　（1）項目研發(fā)的抗滑性能修復材料于2016年9月~11月在重慶中梁鎮(zhèn)茅山峽公路預防性養(yǎng)護項目中進行了應用，用于瀝青路面抗滑性能的快速修復，實施路段長度約5公路，實現產值約100萬元。

　?。?）抗滑性能修復材料于2017年5月在沙坪壩S107省道改造工程中進行了示范應用，用于瀝青路面抗滑性能的快速修復，實施路段長度約0.5公里，實現產值約50萬元。

　　（3）復合式路面瀝青面層抗滑性能修復材料（滲透式抗滑薄層）于2017年6月在重慶黃桷灣立交瀝青路面進行了應用，主要用于轉彎和縱坡路段瀝青面層的抗滑性能提升。此次抗滑薄層材料累計實施約500m2。該材料常溫施工，施工后大約2~4小時可開放交通。

　?。?）復合式路面瀝青面層抗滑性能修復材料（彩色滲透式抗滑薄層）于2018年1月在重慶北碚金刀峽道路升級改造工程路面維修養(yǎng)護項目進行了應用，用于長大縱坡路段瀝青面層抗滑性能的快速修復，此次抗滑薄層材料累計實施約700m2。該材料常溫施工，施工后大約2~4小時可開放交通。

　　3.非開挖裂縫修補技術應用情況舉例

　　非開挖裂縫修補技術成果鋪設了2段示范路：分別于2017年9月在重慶彈廣路維修養(yǎng)護工程、2017年10月在陜西包茂高速榆林-陜蒙界段路面維修養(yǎng)護項目各鋪筑100米，該修補材料在施工后12小時可開放交通，與原開挖式修補技術（施工周期3-5天）相比，可明顯縮短修補施工周期。

社會效益與經濟效益

　　（一）經濟效益

　　以廣東二廣高速懷集先行段30余公里的示范工程為例，用復合式路面結構與常規(guī)半剛性瀝青路面結構作對比，進行經濟效益計算，示范工程項目采用復合式路面結構（7cm改性瀝青GAC-20+30cmC40水泥砼）進行鋪筑，相較于常規(guī)半剛性瀝青路面結構（4cm改性瀝青AC-13+6cmAC-20+8cmAC-25），可節(jié)約工程造價約2336萬，即新增利潤2336萬。

　　（二）社會效益

　　重載交通長壽命復合式路面建養(yǎng)關鍵技術具有顯著的社會經濟效益：反射裂縫防治材料具有比同類材料更好的性能優(yōu)勢；混凝土露石劑可顯著提高剛柔界面的抗剪和粘結強度，且成本遠低于同類產品；抗滑性能、坑槽修復和非開挖裂縫修補養(yǎng)護技術具有快速開放交通的特點，能解決現有技術占道修復時間較長的難題，能提高行車安全性和舒適性。綜上，本項目研究成果可延長復合式路面使用壽命、節(jié)約建設造價和養(yǎng)護成本，具有明顯的社會經濟效益。