舊路改造排水瀝青路面關(guān)鍵施工技術(shù)

李 俊，李明亮，曹東偉，平樹(shù)江

(1.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088； 2.中路高科(北京)公路技術(shù)有限公司，北京 100088)

0 引 言

進(jìn)入21世紀(jì)，中國(guó)迎來(lái)了高速公路建設(shè)發(fā)展的高峰期，按照高速公路設(shè)計(jì)使用年限15年的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在此期間修筑的高速公路將陸續(xù)迎來(lái)大中修。除了稀漿封層、微表處、薄層罩面等預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施之外，在瀝青路面上方加鋪一層罩面結(jié)構(gòu)，既恢復(fù)了路表使用性能，亦通過(guò)將材料性能衰減較嚴(yán)重的層位下移，及時(shí)對(duì)舊路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)路面使用壽命的目標(biāo)[1-8]。普通密級(jí)配罩面是高速公路大中修養(yǎng)護(hù)的主要手段之一，主要采用的瀝青混合料類(lèi)型有AC-13、SMA-13 等。在原路面病害已處治的前提下，通過(guò)設(shè)置黏結(jié)層或應(yīng)力吸收層并加鋪罩面，可保證路面具有較好的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。長(zhǎng)期使用效果已證明，罩面是一種有效的大中修養(yǎng)護(hù)方式。此外，將舊路改造成為排水瀝青路面，使其具有優(yōu)異的排水、降噪、抗滑等功能，亦符合中國(guó)綠色安全的交通建設(shè)理念。

本文依托江蘇省S29鹽靖高速公路、G2513淮徐高速公路，對(duì)連續(xù)4年在其舊路改造工程中修筑近130 km單雙層排水瀝青路面[9-12]的實(shí)踐進(jìn)行研究和分析；對(duì)排水瀝青路面在施工過(guò)程中的防水黏結(jié)層、關(guān)鍵施工工藝以及排水設(shè)施改造等進(jìn)行介紹，以期為排水瀝青路面在大中修養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用提供工程參考。

1 工程概況

G2513淮徐高速公路位于江蘇省西北部，于2003年9月建成通車(chē)，雙向四車(chē)道，設(shè)計(jì)速度為120 km·h-1。建設(shè)期路面結(jié)構(gòu)形式包括3種：第1種是4 cm改性瀝青Sup-13、6 cm改性瀝青Sup-20、8 cm基質(zhì)瀝青Sup-25；第2種是4 cm改性瀝青AK-13、6 cm改性瀝青AC-20、8 cm基質(zhì)瀝青AC-25；第3種是4 cm改性瀝青SMA-13、6 cm改性瀝青AC-20、8 cm基質(zhì)瀝青AC-25。G2513全長(zhǎng)約96 km，除了局部ECA罩面瀝青路面采用就地?zé)嵩偕M(jìn)行處治，以及橋梁橋面鋪裝現(xiàn)狀較好未進(jìn)行處治之外，徐淮方向半幅約80 km自2015年至2017年連續(xù)3年采用PAC-13進(jìn)行罩面養(yǎng)護(hù)。2015～2017年各年度PAC-13目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段的礦料級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果如表1所示，路用性能試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，PAC-13混合料均外摻0.1%聚酯纖維。

表1 排水瀝青路面礦料級(jí)配設(shè)計(jì)

表2 排水瀝青路面路用性能

2 舊路改造排水瀝青路面關(guān)鍵施工技術(shù)

排水瀝青路面作為骨架-空隙結(jié)構(gòu)類(lèi)型的瀝青路面，其空隙率一般在18%以上。在舊路改造工程中應(yīng)用排水瀝青路面，雨水通過(guò)排水面層內(nèi)部空隙排離路面，減少了瀝青路面雨天水霧、水濺等現(xiàn)象，提高了雨天抗滑性能。另一方面，如何保證浸水狀況下黏層的耐久性和排水通暢等也是舊路改造工程需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。以下將從防水黏結(jié)層施工、排水瀝青混合料施工、排水設(shè)施改造以及交通管制等幾個(gè)方面詳細(xì)介紹舊路改造排水瀝青路面關(guān)鍵施工技術(shù)。

2.1 防水黏結(jié)層施工

2.1.1 舊路銑刨清掃

舊路面車(chē)轍深度大于10 mm時(shí)，為了避免加鋪排水瀝青路面后在輪跡帶位置產(chǎn)生積水現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)車(chē)轍進(jìn)行銑刨處理。橋梁不宜增重，因此橋面鋪裝需要銑刨重鋪。銑刨宜采用精銑刨設(shè)備，開(kāi)始銑刨時(shí)速度控制在0.5 m·min-1，待確保銑刨深度滿足要求后，速度控制在1～3 m·min-1。當(dāng)相鄰的銑刨面錯(cuò)臺(tái)大于5 mm時(shí)，需要對(duì)錯(cuò)臺(tái)進(jìn)行精銑刨。

銑刨設(shè)備應(yīng)盡量減少灑水量，以免銑刨?gòu)U料遇水結(jié)團(tuán)，不易清理干凈。銑刨后采用強(qiáng)制式清掃機(jī)清掃廢料，必要時(shí)結(jié)合大功率空壓機(jī)和森林滅火器除塵，局部可采用人工方式清掃。

2.1.2 防水黏結(jié)層施工

舊路改造排水瀝青路面的防水黏結(jié)層宜采用改性瀝青碎石封層，優(yōu)先選用橡膠瀝青碎石封層。施工前應(yīng)對(duì)作業(yè)面再次進(jìn)行認(rèn)真清掃處理。

改性瀝青和碎石灑布前應(yīng)通過(guò)試灑確定灑布量，有條件時(shí)還可檢測(cè)瀝青厚度是否滿足(1.5±0.2)mm要求。在瀝青灑布過(guò)程中應(yīng)重視接頭的施工處理，保證足量均勻?yàn)⒉?。為避免防水黏結(jié)層凝固不徹底，應(yīng)盡量在罩面施工前2 d內(nèi)完成防水黏結(jié)層的施工。當(dāng)條件不具備時(shí)，運(yùn)輸車(chē)輛應(yīng)打開(kāi)輪胎剎車(chē)噴淋裝置將輪胎潤(rùn)濕(圖1)，或施工前用灑水車(chē)在施工作業(yè)面噴灑霧狀水以便防止粘輪(圖2)。

圖1 車(chē)輛噴淋裝置噴灑霧狀水

圖2 灑水車(chē)噴灑霧狀水

宜采用SBS改性瀝青預(yù)裹附碎石，油石比應(yīng)大于0.5%，但要保證預(yù)裹附碎石不結(jié)團(tuán)。碎石撒鋪后及時(shí)用膠輪壓路機(jī)緊跟碎石封層撒布車(chē)碾壓1～2遍。對(duì)于碾壓穩(wěn)固后仍有堆積、脫落的碎石，應(yīng)使用清掃車(chē)進(jìn)行掃除。

2.2 排水瀝青混合料施工

2.2.1 拌合

排水瀝青混合料拌和設(shè)備宜采用間隙式瀝青混合料拌合機(jī)，全部生產(chǎn)過(guò)程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。間歇式拌合機(jī)每盤(pán)的生產(chǎn)周期不宜少于60 s，其中干拌時(shí)間不少于8～10 s。排水瀝青混合料的生產(chǎn)溫度按照表3控制。若出料溫度低于170 ℃或高于195 ℃時(shí)，應(yīng)作廢棄處理。

表3 排水瀝青混合料生產(chǎn)溫度控制

采用直投式復(fù)合改性高黏度瀝青時(shí)，高黏度改性添加劑應(yīng)在粗集料投入的同時(shí)加入。高黏度改性添加劑宜采用自動(dòng)裝置投放，也可采用帶有監(jiān)控裝置的人工投放工藝。纖維投放采用自動(dòng)裝置或人工投放均可，當(dāng)采用人工投放時(shí)，應(yīng)將纖維充分分散。

2.2.2 運(yùn)輸

為了保溫、防污染等，運(yùn)料車(chē)應(yīng)用篷布覆蓋，直至攤鋪時(shí)方可揭開(kāi)篷布。運(yùn)輸車(chē)輛應(yīng)使用植物油、洗潔精、水等成分混溶物作為隔離劑，不宜采用柴油等腐蝕性較強(qiáng)的油類(lèi)作為隔離劑。運(yùn)輸車(chē)輛不得在防水黏結(jié)層上緊急啟制動(dòng)、急轉(zhuǎn)彎或調(diào)頭等，不得在已修筑完畢但尚未養(yǎng)生充分的排水瀝青路面上行駛。

排水瀝青混合料的到場(chǎng)溫度應(yīng)由專人逐車(chē)檢測(cè)，不得低于160 ℃。由于排水瀝青混合料粗集料含量大，與空氣接觸面積大，為了避免運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重的短期老化，排水瀝青混合料自出廠至開(kāi)始攤鋪合計(jì)耗費(fèi)時(shí)間不宜大于5 h。

2.2.3 攤鋪

根據(jù)試驗(yàn)段鋪筑效果明確攤鋪機(jī)夯錘和振動(dòng)設(shè)置參數(shù)。攤鋪機(jī)收料斗和螺旋等部位宜噴灑混溶隔離劑；攤鋪機(jī)橫向螺旋前端應(yīng)加裝防滾落粗集料擋板。攤鋪前應(yīng)根據(jù)松鋪厚度、縱橫坡度等調(diào)整好攤鋪機(jī)拱度。攤鋪機(jī)開(kāi)始攤鋪前熨平板應(yīng)充分預(yù)熱，排水瀝青混合料攤鋪溫度應(yīng)不低于155 ℃。

排水瀝青混合料攤鋪可采用1臺(tái)攤鋪機(jī)全幅攤鋪或多臺(tái)聯(lián)合攤鋪，宜采用非伸縮式攤鋪機(jī)。當(dāng)采用聯(lián)合攤鋪方式時(shí)，2臺(tái)攤鋪機(jī)前后行走間距為5～10 m，搭接寬度控制在5～10 cm。面層正式攤鋪后，每10 m必須檢查2臺(tái)攤鋪機(jī)對(duì)接橫坡。接縫位置必須避開(kāi)車(chē)道輪跡帶。攤鋪機(jī)必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地?cái)備?。速度宜控制?～3 m·min-1范圍內(nèi)，彎道等特殊路段降低至1～2 m·min-1。在路面狹窄部分、中央開(kāi)口帶等的小規(guī)模工程可用人工攤鋪。

2.2.4 碾壓

采用初壓、復(fù)壓、終壓的碾壓工藝，其中初壓采用鋼輪壓路機(jī)，應(yīng)緊跟攤鋪機(jī)碾壓3～5遍，初壓溫度不宜低于155 ℃。復(fù)壓采用膠輪壓路機(jī)，為了防止高溫下粘輪，應(yīng)噴淋混溶隔離劑。復(fù)壓一般在路表溫度低于90 ℃時(shí)即可開(kāi)展，復(fù)壓遍數(shù)為3～5遍。終壓采用鋼輪壓路機(jī)，主要作用是整平、收面，緊跟復(fù)壓進(jìn)行，一般碾壓1～2遍。

攤鋪、碾壓速度應(yīng)均衡考慮，壓路機(jī)不宜趕工或長(zhǎng)時(shí)間待工。等待碾壓時(shí)壓路機(jī)應(yīng)?？吭趹?yīng)急車(chē)道。對(duì)于鋼輪過(guò)壓造成的排水瀝青路面粗集料表面瀝青膜損傷，當(dāng)天應(yīng)采用改性乳化瀝青灑布0.10 ～0.15 kg·m-2進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)[13]。

2.2.5 接縫施工

橫縫采用平接縫，攤鋪前宜采用接縫專用加熱器加熱接縫面，以利于新舊材料緊密結(jié)合。采用冷-熱平接縫時(shí)，攤鋪前需要對(duì)周邊黏結(jié)物或銑刨坑的四壁人工涂刷改性乳化瀝青(殘留物大于60%)2～3遍[14]。攤鋪后應(yīng)充分壓實(shí)，使連接平順。排水瀝青路面縱向接縫應(yīng)采用熱接縫，若特殊情況下采用冷-熱接縫時(shí)，應(yīng)在排水瀝青面層施工后噴灑改性乳化瀝青等材料進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

2.3 排水系統(tǒng)改造

2.3.1 路面段

排水性瀝青罩面施工段落起訖位置宜設(shè)置在橋頭，以免排水性瀝青罩面與路面之間因高程問(wèn)題而設(shè)置順坡段。若確因設(shè)計(jì)或其他原因造成起訖位置在路面段，應(yīng)在起訖位置與路面段之間設(shè)置一段順坡。順坡段長(zhǎng)度一般不小于40 m，為了保證線形平順以及行駛舒適和安全，一般要求順坡段的縱坡不大于0.1%。順坡段應(yīng)在應(yīng)急車(chē)道外側(cè)設(shè)置10 cm寬與順坡段長(zhǎng)度一致的匯水帶，并輔以泄水口對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行改造，泄水口的間隔一般為8 m，應(yīng)盡量減少對(duì)邊坡的沖刷。

對(duì)于處治車(chē)轍病害的半幅銑刨段落，由于銑刨設(shè)備受路側(cè)護(hù)欄空間限制，造成應(yīng)急車(chē)道外側(cè)邊緣遺留阻水帶。推薦在應(yīng)急車(chē)道采用漸變深度銑刨的工藝，自應(yīng)急車(chē)道內(nèi)側(cè)在約2.0 m寬度內(nèi)(以銑刨設(shè)備的最大銑刨寬度為準(zhǔn))銑刨深度由設(shè)定值漸變至0，應(yīng)急車(chē)道剩余寬度不進(jìn)行銑刨，從而避免阻水帶產(chǎn)生。

2.3.2 橋面段

橋面鋪筑排水瀝青路面宜充分利用原排水系統(tǒng)，包括碎石盲溝、泄水口等。排水瀝青路面可直接鋪筑至混凝土護(hù)欄，也可在靠近混凝土護(hù)欄位置設(shè)置10 cm寬與橋面長(zhǎng)度一致的匯水帶。

橋頭伸縮縫構(gòu)筑物不具有排水功能，橋面雨水下滲至排水瀝青面層底部橫排至路側(cè)混凝土護(hù)欄位置，由于護(hù)欄和伸縮縫的阻水作用，易在雨天發(fā)生積水現(xiàn)象。因此，可在橋頭伸縮縫、混凝土護(hù)欄位置鉆取橫向泄水口，泄水口直徑建議在10 cm以上，泄水口做好防銹處理后布置1根PVC管(圖3)，用于改善橋頭伸縮縫位置的排水效率。

圖3 鉆孔位置布置PVC管

2.3.3 順坡段

橋頭與路面之間應(yīng)設(shè)置順坡段，完成橋頭與路面之間的高程過(guò)渡。順坡段長(zhǎng)度一般不小于40 m，為了保證線形平順以及車(chē)輛行駛舒適和安全，一般要求順坡段的縱坡不大于0.1%。順坡段應(yīng)在應(yīng)急車(chē)道外側(cè)設(shè)置10 cm寬與順坡段長(zhǎng)度一致的匯水帶，并輔以泄水口對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行改造(圖4)，泄水口的間隔一般為8 m，應(yīng)盡量減少對(duì)邊坡的沖刷。

圖4 泄水口構(gòu)造

2.4 交通管制

排水瀝青路面施工結(jié)束后，為了保證其具備足夠的強(qiáng)度，養(yǎng)生24～48 h后方可開(kāi)放。如遇緊急情況，可灑水加速降溫，并待排水瀝青面層表面溫度低于50 ℃，且溫度不再回升時(shí)開(kāi)放交通[15]。

3 排水性瀝青罩面施工要點(diǎn)

(1)提出采用改性瀝青同步碎石封層作為排水性罩面層與原上面層層間黏結(jié)材料的黏層方案，在保證層間黏結(jié)良好的前提下能夠充分發(fā)揮黏層的防水、抑裂作用。黏層所用的碎石為4.75～9.5 mm單粒徑的SBS改性瀝青預(yù)裹附碎石，瀝青用量在0.5%以上，碎石裹附面積在80%以上。

(2)為保證舊路銑刨面的潔凈、穩(wěn)固，提出采用滑移清掃機(jī)、大功率空氣壓縮機(jī)以及森林滅火器的三重清掃工藝。

(3)針對(duì)因銑刨設(shè)備受路側(cè)護(hù)欄空間限制造成的應(yīng)急車(chē)道外側(cè)邊緣遺留阻水帶的問(wèn)題，推薦在應(yīng)急車(chē)道采用漸變深度銑刨的工藝，自應(yīng)急車(chē)道內(nèi)側(cè)在約2.0 m寬度內(nèi)(以銑刨設(shè)備的最大銑刨寬度為準(zhǔn))銑刨深度由設(shè)定值漸變至0，應(yīng)急車(chē)道剩余寬度不進(jìn)行銑刨。

(4)為了減少土路肩對(duì)橋頭路面順坡段排水瀝青路面排水功能的影響，提出采取在順坡段應(yīng)急車(chē)道外側(cè)邊緣設(shè)置匯水帶并輔以泄水口的排水系統(tǒng)改造措施。

(5)對(duì)于緊急情況下必須開(kāi)放交通時(shí)，應(yīng)通過(guò)灑水加速降溫在排水瀝青面層表面溫度低于50 ℃，且溫度不再回升時(shí)方可開(kāi)放交通。

4 結(jié) 語(yǔ)

排水瀝青路面作為具有大空隙特征的瀝青路面，與普通瀝青路面在施工工藝上存在較大的技術(shù)差異。在高速公路養(yǎng)護(hù)工程中加鋪排水性瀝青罩面，更是面臨著黏層防水、抑裂需求不、排水系統(tǒng)改造以及差異化交通管制等問(wèn)題。通過(guò)論述舊路改造排水瀝青路面各個(gè)施工工藝流程，對(duì)防水黏結(jié)層施工、排水性瀝青罩面施工、排水系統(tǒng)改造以及交通管制等工藝的施工要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，能夠指導(dǎo)高速公路瀝青路面排水性瀝青罩面施工，提高施工質(zhì)量。