超薄磨耗層在車轍病害處治中的應用研究

王 琳 王志強

（1.河南通安高速公路養(yǎng)護工程有限責任公司，河南 鶴壁 458000；2.河南高速公路發(fā)展有限責任公司安新分公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

隨著社會經濟的迅速發(fā)展，公路通車量大，重載車輛多，路面負荷大，因此工程通車運行一段時間后可能出現(xiàn)裂縫、車轍、沉陷、坑槽等問題，尤其是車轍病害危害極大，不僅會降低結構承載力，影響路面外形美觀程度，也不利于車輛安全順利通行。因此，必須采取有效的養(yǎng)護施工技術，及時修復路面車轍病害。超薄磨耗層技術具有自身顯著特點，滿足公路養(yǎng)護施工需要，其應用也變得越來越廣泛。

1 車轍的形成機理

作為一種多相分散體，瀝青混合料的主要構成成分為石質骨料與瀝青膠結料，其是通過松散礦料顆粒本身互相嵌擠構成骨架，且利用瀝青結合料膠結作用形成的混合體。瀝青混合料在外荷載作用下，具有較為復雜的應力及應變特點，其彈性變形在低溫或瞬時荷載影響下起關鍵作用，絕大多數(shù)情況下，粘彈性為其變形主要狀態(tài)。一般瀝青混合料變形特性可通過蠕變試驗進行直觀、形象地表述，在加載瞬間將有瞬時彈性應變與塑性應變在混合料內產生，同時在不斷增加荷載作用時間的過程中，材料應變也會隨之增加，但該增加應變部分可看做是粘彈性應變，可通過荷載作用將其荷載卸除，此時材料能夠迅速恢復彈性，但其應變卻無法徹底恢復，塑性應變與粘塑性應變則為剩余應變，也可看做是永久變形。在行車荷載長期作用下，路面永久變形將逐步增多，宏觀上可稱為車轍。

2 工程概況

某公路工程為雙向四車道，瀝青混凝土路面，路面結構為73cm厚。自通車運營后，逐步產生不同程度地早期病害，主要包括車轍、裂縫等，且呈不斷擴大趨勢，如不及時治理，將對路面正常行車功能造成嚴重影響，為此，決定進行大面積維修養(yǎng)護。經斷面切槽觀察可見，主要為失穩(wěn)型車轍，變形集中出現(xiàn)于路面中上面層，半剛性基層未見病害。車轍位置路面上面層為3.1cm厚，此厚度下面層具有較低抗剪強度，根本無法承受反復荷載。同時，發(fā)現(xiàn)車轍位置中面層具有較大空隙率，混合料密實度不夠，這種情況下，中面層整體強度較低，在車輛碾壓作用下極易補充壓實。

為更好地了解車轍病害情況，決定進行取芯試驗，本試驗選具有代表性的8個芯樣，通過計算可得，上面層平均厚度為3.5cm、中面層平均厚度為4.5cm、下面層平均厚度為5.9cm，且37.7cm為水穩(wěn)碎石上基層平均厚度。經觀測，8個芯樣瀝青面層較為完整，但中面層、底面層都存在較大空隙，同時，8個芯樣水穩(wěn)層都呈現(xiàn)出完整、松散各半的現(xiàn)象。且有大量泥土存于芯樣瀝青層和水穩(wěn)層之間，具有不均勻性。按照《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》要求，試驗所選瀝青混合料級配均滿足技術規(guī)范要求，但嵌擠性較差，為此決定選取超薄磨耗層用于路面車轍維修養(yǎng)護，以此有效提高施工效果。

3 超薄磨耗層的特點

1）綜合性能良好。超薄磨耗層擁有良好的路用性能，試驗結果表明，公路養(yǎng)護施工中，通過超薄磨耗層的應用，能將原路面構造深度增加57%，摩擦系數(shù)增大33%，滲水系數(shù)減小52%。養(yǎng)護施工中應用超薄磨耗層技術，還能在短時間內提高路面摩擦系數(shù)，提升路面防水與抗滑性能。該技術還可以對路面發(fā)揮保養(yǎng)作用，提升路面整體性能，有利于預防安全事故發(fā)生，保障車輛安全順利通行。

2）施工迅速便捷。由于超薄磨耗層的材料制作工藝簡單，耗費的人力與物力較少。并且所有材料能一次鋪筑成型，整個施工過程迅速便捷，能節(jié)約施工時間，縮短工期。因而公路養(yǎng)護施工中，使用該技術可以快速開放交通，減少對車輛通行的負面影響，同時也更好滿足車輛通行需要。

3）造價低，綜合效益明顯。針對成本方面來講，超薄磨耗層的造價低，施工工期較短，所耗費的人工費和機械費較少，有利于節(jié)約公路養(yǎng)護施工成本。超薄磨耗層技術還能提高路面綜合性能，有利于預防質量問題發(fā)生，延遲工程使用壽命，降低養(yǎng)護維修費用。與銑刨攤鋪技術相比，超薄磨耗層技術的綜合效益更加明顯。

4）保護路基，預防質量問題發(fā)生。超薄磨耗層內的瀝青可以吸附于礦粉上，進而形成材料層。該技術還能有效提高材料層的吸水性，防止水分下滲，讓瀝青路面保持良好性能，有利于預防路基下沉，避免路基出現(xiàn)疏松現(xiàn)象，最終提升路基結構整體性能。

4 超薄磨耗層施工工藝

1）舊路處治

根據(jù)施工現(xiàn)場具體情況，在車轍病害處理中，必須銑刨車轍路面，且根據(jù)車轍深度進行處理。當車轍深度在1.5cm以下時，則不予處理；當車轍深度在1.5～2.5cm范圍內時，則先銑刨車轍波峰，隨后將超薄磨耗層鋪設其上；當車轍深度在2.5cm以上時，可整體銑刨處理所有車轍，并通過AC-13瀝青混合料進行處理。

2）施工工藝。（1）拌和。施工前，需先做試拌，對混合料配合比進行詳細檢測，通過馬歇爾試驗，確定溫度、礦料級配、瀝青含量等參數(shù)，如存有問題，需及時調整。在原材料準備過程中，必須合理控制材料溫度，如在160～175℃之間控制SBS改性瀝青溫度，在190～205℃之間控制礦料溫度。待礦料溫度達到規(guī)定值后，即可向攪拌缸內投料，隨后投入其他材料，此時可進行10s干拌。按照6.6%石油比，將基質瀝青投入，此時可進行45s以上濕拌。待完成攪拌工作后，需合理控制混合料溫度，不得高于195℃。（2）運輸。因熱混合料具有較大粘度，極易粘貼到運輸車車廂周圍，增加卸料困難性，為此可適當噴灑或涂抹植物油、肥皂水，避免問題出現(xiàn)。根據(jù)設計要求，必須在規(guī)定時間、溫度條件下，將混合料及時運輸?shù)绞┕龅?，且完成壓實工作。如混合料出現(xiàn)離析、花白、團塊等情況，則不得使用。為保證攤鋪連續(xù)施工，需合理控制運料車和攤鋪車之間的距離，一般以10～30cm為準。卸料過程中，需掛空擋，依托攤鋪機不斷前進，如施工斷面上存有殘料則需及時清除。（3）攤鋪。通常選用機械法完成攤鋪施工，如存有死角，則可結合人工進行攤鋪。施工前，需做好攤鋪預熱工作，一般為1h，要求攤鋪厚度必須與設計要求相符。為避免離析問題，不得通過人工耙平。瀝青路面施工對溫度要求較高，在施工中必須嚴格控制攤鋪溫度。（4）壓實。初壓、復壓及終壓是瀝青混合料壓實三個階段，各階段壓實呈循序漸進的趨勢，必須保證施工連續(xù)性，不允許階段。初壓時可選用鋼輪壓路機進行2遍靜壓，復壓時則可先通過鋼輪壓路機3遍振動壓實，隨后再通過輪胎壓路機進行3遍揉搓碾壓施工。終壓是為了消除輪跡，此時選用鋼輪壓路機進行1遍靜壓、收光即可，待碾壓完成后，需檢查壓實度，必須保證滿足設計要求。（5）開放交通。嚴禁任何車輛、工具放在碾壓完并未冷卻的瀝青面層，同時不得隨意丟棄雜物。當瀝青面層碾壓后，路面溫度降至50℃以后，才能開放交通。如路段撒鋪黏層，需一次攤鋪完混合料，嚴禁存留斷面。

5 結束語

綜上所述，在交通運輸事業(yè)發(fā)展中，我國公路建設規(guī)模越來越大。瀝青路面是我國高等級公路最常用的一種路面形式，但在使用過程中往往會出現(xiàn)早期病害問題，如裂縫、車轍等。當前，我國公路路面維修仍采用病后治理法，方法過于單一。為改善路面使用性能，充分利用舊路面殘余強度，減少材料浪費，可采用超薄磨耗層進行車轍病害治理。作為一種抗磨耐久的瀝青面層，其優(yōu)點為抗滑、抗磨耗能力強，且能防水損害，減少噪音污染。因其面層超薄，基本不會影響原路面設計標高，具有良好的施工效果。