超薄磨耗層技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

裴　佩，彭國婧

(1.江西省新余公路勘察設(shè)計(jì)院，江西　新余　338000；2.江西贛粵高速公路工程有限責(zé)任公司，江西　南昌　330000)

超薄磨耗層技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

裴佩1，彭國婧2

(1.江西省新余公路勘察設(shè)計(jì)院，江西新余338000；2.江西贛粵高速公路工程有限責(zé)任公司，江西南昌330000)

裴佩(1982—)，工程師，研究方向：公路與橋梁。

摘要：超薄磨耗層技術(shù)是一種性能良好的高速公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)，文章結(jié)合某高速公路施工建設(shè)項(xiàng)目，針對該路試驗(yàn)段出現(xiàn)的病害情況，探討超薄磨耗層技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用情況，介紹了超薄磨耗層混合料配合比設(shè)計(jì)方案及施工工藝和施工所需的設(shè)備，并通過試驗(yàn)路檢測，驗(yàn)證了該超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)技術(shù)方案的可行性。

關(guān)鍵詞：高速公路；超薄磨耗層；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)；瀝青

0引言

近年來，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施之一的超薄磨耗層技術(shù)逐漸發(fā)展起來，這是一種鋪裝厚度達(dá)到15~25 mm左右的乳化瀝青和間斷級配熱拌瀝青混合物結(jié)合起來的一項(xiàng)技術(shù)。按照施工工藝方面的特點(diǎn)，超薄磨耗層技術(shù)可以分為分步施工超薄磨耗層和同步超薄磨耗層兩種。分步超薄磨耗層是指首先使用瀝青灑布的相關(guān)設(shè)備灑布乳化瀝青，接著再使用普通的攤鋪設(shè)備進(jìn)行瀝青混合物的攤鋪，這種技術(shù)需要使用層間粘結(jié)性較好，不易被施工機(jī)械破壞的乳化瀝青。同步超薄磨耗層則是指瀝青混合料和乳化瀝青的攤鋪都是使用特殊的機(jī)械進(jìn)行完成，這種工藝施工時間較短，要求乳化瀝青能夠起到粘結(jié)下承層和表面層以及可以部分封層上部瀝青的作用。

1工程概況

某高速公路全長為82 km，路面寬度為23 m，雙向四車道，設(shè)計(jì)行車速度為120 km/h。近年來，該公路試驗(yàn)路段出現(xiàn)了車轍、縱向裂縫網(wǎng)裂、貧油等諸多公路病害。相關(guān)專業(yè)人員通過對試驗(yàn)路段取樣研究分析得出，該試驗(yàn)路段并沒有結(jié)構(gòu)性的問題，路面裂縫較多，車轍深度較小，貧油和網(wǎng)裂的情況較為嚴(yán)重，并且有的路段已經(jīng)有石料脫落的問題。對該試驗(yàn)路進(jìn)行超薄磨耗層鋪筑，其結(jié)果符合要求。

表1　公路試驗(yàn)段原路面評價(jià)表

2試驗(yàn)路配比設(shè)計(jì)

2.1　原材料

本工程所采用的粗集料為玄武巖碎石，細(xì)集料采用石灰?guī)r機(jī)制砂，瀝青膠結(jié)料采用SBS改性瀝青。所有材料的各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果均滿足相關(guān)的技術(shù)要求。

2.2　配合比設(shè)計(jì)

按照下列步驟對超薄磨耗層混合料進(jìn)行設(shè)計(jì)：

(1)材料選取；

(2)礦料級配的確定；

(3)粗集料VCADRC的測定；

(4)確定好所選取的級配較為合適的VMA和初始的瀝青使用量；

(5)對混合料的空隙率VV進(jìn)行分析，確認(rèn)好瀝青最適合的使用量；

(6)進(jìn)行配合比的設(shè)計(jì)，確認(rèn)好配合比。

按照以上6個步驟，對UTFC-10和SMA-10分別進(jìn)行生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)。表2~4為生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果。

表2　生產(chǎn)配合比結(jié)果表

表3　生產(chǎn)配合比合成級配表

表4　最佳瀝青用量下測得的體積指標(biāo)表

2.3　配合比驗(yàn)證

需要檢測配合比的設(shè)計(jì)結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)的要求，因此進(jìn)行了高溫車轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、水敏感度試驗(yàn)。

(1)高溫車轍試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5　瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果表

(2)低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6　瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果表

(3)水敏感度試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7　瀝青混合料水敏感度試驗(yàn)結(jié)果(25 ℃)

從上面3張表格中可以明顯地看出，UTFC-10和SMA-10的配合比設(shè)計(jì)都符合超薄磨耗層的設(shè)計(jì)要求。

3試驗(yàn)路鋪筑機(jī)檢測

3.1　試驗(yàn)路的鋪筑

(1)原路面的處理。對原路面的處理最為重要，首先，在所選定的試驗(yàn)路段中，有伸縮縫的大中橋的橋面上不需要進(jìn)行試驗(yàn)路的鋪筑，所以需要對橋頭原路面銑刨5~10 m來避免橋頭出現(xiàn)跳車的問題。在對路面噴灑粘層油之前，需要清理干凈路面，尤其是經(jīng)過銑刨之后的路面，清理之后的路面上不能有碎屑、泥土、浮沉等雜物。

(2)粘層油灑布。在攤鋪SMA-10混合料12小時之前，需要先噴灑0.3~0.5L/m2的粘層油，并將其溫度控制在40 ℃~60 ℃左右。銑刨路面的時候?yàn)榱舜_保粘層油均勻?yàn)⒉迹枰m當(dāng)?shù)貙⒉剂吭黾?，精?zhǔn)計(jì)算好所需噴灑量，并在實(shí)際施工現(xiàn)場的情況下適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。在灑布之后需要采取相關(guān)措施禁止車輛行人通行，等乳化瀝青完全破乳之后再進(jìn)行攤鋪混合料。UTFC-10不需要提前進(jìn)行粘層油的灑布，在攤鋪混合料的時候同時灑布粘層油就可以了。

(3)混合料的拌和。因?yàn)槌∧ズ膶虞^薄，并且散溫較快，所以在進(jìn)行混合料拌和過程中需要嚴(yán)格控制好拌和溫度，如果溫度偏高，瀝青容易老化，反之溫度太低，則不易于壓實(shí)。一般情況下是將集料、改性瀝青、瀝青混合料的溫度分別設(shè)置在185 ℃~195 ℃、165 ℃~170 ℃、170 ℃~180 ℃左右最適宜。拌和時間為40~50 s左右的濕拌或5~10 s左右的干拌，拌和直到混合料沒有結(jié)團(tuán)、離析的問題，色澤一致，較為均勻即可。

(4)混合料的運(yùn)輸。在運(yùn)輸超薄磨耗層混合料的時候，需要先清理干凈運(yùn)輸車輛的車廂，在車廂的底板和側(cè)板上都涂上一層薄薄的油水混合液，并在車廂頂上加蓋一層氈布來防止混合料表面的溫度流失過多。

(5)混合料的攤鋪。在攤鋪UTFC-10的過程中，需要使用含有乳化瀝青儲罐、噴灑、傳送帶、受料斗和計(jì)量系統(tǒng)、可以調(diào)劑寬度的振動熨平板等設(shè)備的專用攤鋪設(shè)備。該設(shè)備需要一次性完成噴灑粘層油、攤鋪和熨平熱瀝青混合料等工序。在噴灑粘層油5 s之后，就可以攤鋪熱瀝青混合料。而在攤鋪熱瀝青混合料之前，設(shè)備履帶和設(shè)備的其他部分不可以和路面上噴灑的乳化瀝青相接觸。粘層油一般是在60 ℃~80 ℃左右的范圍下才能進(jìn)行噴灑，噴灑的使用量一般控制在0.8~1L/m2左右。銑刨路面的時候?yàn)榱舜_保粘層油能夠均勻?yàn)⒉迹梢詫⒉剂窟m當(dāng)?shù)卦黾?，精?zhǔn)計(jì)算好噴灑量，并在實(shí)際施工現(xiàn)場適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。攤鋪瀝青混合料的溫度控制在160 ℃~170 ℃，在噴灑攤鋪完乳化瀝青之后，再在其表面攤鋪一層瀝青混合料，接著使用電加熱的振動熨平板對其進(jìn)行熨平，攤鋪的速度控制在10~12 m/min左右。

在攤鋪SMA-10的過程中，只需要使用普通的攤鋪機(jī)攤鋪乳化瀝青就可以了，攤鋪乳化瀝青混合料的溫度控制在160 ℃~170 ℃左右，在粘層油的表面上攤鋪上一層瀝青混合料，攤鋪的速度控制在5~8 m/min左右，攤鋪的過程中盡量避免出現(xiàn)間斷，需要均勻、平緩地進(jìn)行攤鋪。

(6)路面碾壓。在碾壓超薄磨耗層路面的過程中需要使用9~12 t的雙鋼輪壓路機(jī)在路面溫度降到120 ℃之前完成碾壓作業(yè)。UTFC-10要求進(jìn)行2~3遍的靜壓，橫向接縫處則需要采用振動碾壓的方式。而SMA-10則要求2~3遍的振壓，壓路機(jī)的振動頻率控制在35~50 HZ為宜，振幅控制在0.3~0.5 mm。碾壓完路面之后，等到路面溫度降到<50 ℃才能開放交通。

3.2　試驗(yàn)路檢測

在本工程的超薄磨耗層施工建設(shè)完成之后，對其進(jìn)行相應(yīng)的構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)以及滲水等方面的檢測，并通過鉆芯取樣觀察其厚度、級配及層間粘結(jié)的情況[1-2]。表8是超薄磨耗層試驗(yàn)路的檢測結(jié)果。

表8　超薄磨耗層試驗(yàn)路的檢測結(jié)果表

表8中數(shù)據(jù)表明兩種超薄磨耗層的各項(xiàng)檢測的數(shù)據(jù)指標(biāo)都符合設(shè)計(jì)的要求，并且原路面的構(gòu)造深度相比較之前分別增大了57%和42%[3]。摩擦系數(shù)分別增大了33%和27%，滲水系數(shù)分別減少了52%和57%，從這些數(shù)據(jù)中可以明顯地看出超薄磨耗層使路面的抗滑性得到提升，滲水情況得到改善。

4結(jié)語

針對公路長期運(yùn)營使用來說，公路病害將會不斷涌現(xiàn)，對其采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理是公路長期運(yùn)營的必需措施，而其中采取超薄磨耗層的養(yǎng)護(hù)處理則是較為常見的養(yǎng)護(hù)技術(shù)之一。文章通過結(jié)合某公路施工建設(shè)項(xiàng)目，針對該公路試驗(yàn)路段出現(xiàn)的車轍、縱向裂縫網(wǎng)裂、貧油等諸多公路病害，采取超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)技術(shù)處理，系統(tǒng)地探討了該養(yǎng)護(hù)技術(shù)的具體實(shí)施措施。從工程實(shí)施效果表明，對本公路進(jìn)行超薄磨耗層鋪筑養(yǎng)護(hù)處理后，各項(xiàng)檢測項(xiàng)目均滿足要求，表明該養(yǎng)護(hù)方案切實(shí)可行。

參考文獻(xiàn)

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[2]倪慈云，胡躍蘇，朱震海.超薄磨耗層在高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版)，2011(5)：15-17.

[3]吳庭然.超薄磨耗層在高速公路養(yǎng)護(hù)中的施工技巧及優(yōu)點(diǎn)[J].城市建筑，2014(2)：291.

Application of Ultra-thin Wear Layer Technology in Expressway Maintenance

PEI Pei1，PENG Guo-jing2

(1.Jiangxi Xinyu Highway Survey and Design Institute，Xinyu，Jiangxi，338000；2.Jiangxi Ganyue Expressway Engineering Co.，Ltd.，Nanchang，Jiangxi，330000)

Abstract：The ultra-thin wear layer technology is an expressway maintenance technology with good performance，then combined with the construction project of an expressway，and aiming at the disease sit-uation occurred in the pilot section of this road，this article discussed the application situation of ultra-thin wear layer technology in expressway maintenance，introduced the mixture ratio design plans，con-struction processes and construction equipment required of ultra-thin wear layer，and through the test on pilot road，it verified the feasibility of this ultra-thin wear layer conservation technical solutions.

Keywords：Expressway；Ultra-thin wear layer；Preventive conservation；Asphalt

收稿日期：2015-11-21

文章編號：1673-4874(2015)12-0023-04

中圖分類號：U418

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.12.005

作者簡介