無(wú)紡?fù)凉げ妓槭鈱釉贕580線瀝青路面修復(fù)中的應(yīng)用

邱志龍 張良 劉冬林

摘 要：近年來(lái)，隨著新疆公路建設(shè)的不斷推進(jìn)，各地州主要公路干線網(wǎng)已經(jīng)逐步完善，隨著公路建設(shè)里程的增加，瀝青路面的病害也日漸增多，特別是在自然環(huán)境相對(duì)較惡劣的南疆各地州。為解決舊瀝青路面出現(xiàn)的病害，提高養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)工作成效，經(jīng)過(guò)實(shí)踐總結(jié)在擬修復(fù)的瀝青面層與碎石封層之間設(shè)置一層滲透瀝青的無(wú)紡?fù)凉げ迹苡行ё柚共⒀泳彏r青面層的反射裂縫，大大提高公路的服務(wù)年限和行車舒適性，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明這是一種十分經(jīng)濟(jì)有效的道路功能性修復(fù)技術(shù)[1]。

關(guān)鍵詞：舊瀝青路面;防治裂縫;無(wú)紡?fù)凉げ?碎石封層

中圖分類號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

國(guó)道580線（阿拉爾至和田段）位于塔里木盆地中，本路段以大陸干旱沙漠氣候?yàn)榛咎卣?，由于道路整體沿和田河布設(shè)，在一定程度上表現(xiàn)為區(qū)域氣候特征，即晝夜溫差較大，冬季干燥低溫（最低-28℃），夏季干燥炎熱（最高空氣溫度45.9℃、地表溫度77.8℃）。本路段內(nèi)沙塵、大風(fēng)天氣較多主要分布在春季和夏季，其中大風(fēng)季節(jié)時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月（4—9月）。

1 原路概況

本路段于2008年交工接養(yǎng)，2009年道路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，由于車輛荷載的反復(fù)作用和自然氣候因素的不斷影響，不同程度上產(chǎn)生了路面裂縫，如橫向裂縫、縱向裂縫和網(wǎng)狀裂縫。裂縫的分布以橫向裂縫為主，發(fā)展速度極快，如不及時(shí)對(duì)以上病害進(jìn)行處理，將出現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)：首先，以橫向裂縫處為邊界，在雨雪水、風(fēng)沙和車輛荷載的作用下，瀝青路面產(chǎn)生沿橫向裂縫重度龜裂的碎裂帶;其次，碎裂帶將繼續(xù)發(fā)展，擴(kuò)散至其余未受影響路面，嚴(yán)重時(shí)形成路面坑槽帶。這些面層病害的出現(xiàn)將嚴(yán)重影響車輛行駛舒適度和行車安全，極大地削弱G580線的運(yùn)營(yíng)水平、降低公路正常使用年限。

原路面結(jié)構(gòu)為：4 cm厚瀝青路面表面處置+12 cm級(jí)配砂礫+30 cm天然砂礫，老路面驗(yàn)收彎沉為：50（1/100 mm）。

這一問(wèn)題的出現(xiàn)，引起了養(yǎng)護(hù)單位工程技術(shù)人員的極大關(guān)注，經(jīng)過(guò)對(duì)本路段病害調(diào)查、試驗(yàn)、分析、比較，得出結(jié)論為以下幾點(diǎn)：第一點(diǎn)，引起裂縫的主要原因是沙漠地區(qū)氣候干燥、晝夜溫差大，造成路面溫縮裂縫;第二點(diǎn)，在冬季路面裂縫寬度明顯有增大趨勢(shì)，在雨雪水、風(fēng)沙、滲入縫隙后，在車輛荷載的反復(fù)作用下，裂縫繼續(xù)擴(kuò)大、破壞，直至瀝青面層出現(xiàn)重度龜裂和坑槽。

2 道路病害處理思路

根據(jù)此病害的特征要處理好，就要解決兩個(gè)方面的問(wèn)題：一方面是解決老瀝青路面的反射裂縫，另一方面是在選用的瀝青面層中其材料應(yīng)具備一定抵擋溫縮變形的能力。處理反射裂縫的經(jīng)驗(yàn)做法是設(shè)計(jì)足夠厚的面層。而在日常養(yǎng)護(hù)工作中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)瀝青面層厚度達(dá)到6 cm以上時(shí)，抵抗反射效果才隨厚度增加而提高，由于該方法成本過(guò)高，故不宜推廣應(yīng)用[2]。

3 作用機(jī)理及材料要求

3.1 無(wú)紡?fù)凉げ疾牧鲜褂帽尘?/p>

近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展，材料強(qiáng)度得到大幅提高，新材料、新工藝在工程中的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛。在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究以及實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，舊瀝青路面的功能性修復(fù)施工時(shí)，加入專用土工布對(duì)路面裂縫的修復(fù)處理效果十分明顯。但是無(wú)紡?fù)凉げ寂c之相比，更加經(jīng)濟(jì)。

充分比選后，發(fā)現(xiàn)在利用原有瀝青路面的基礎(chǔ)上，加鋪無(wú)紡?fù)凉げ甲鏊槭鈱诱置鎇3]是一種既能修復(fù)路面又能節(jié)約成本的設(shè)計(jì)方法。浸透瀝青的無(wú)紡?fù)凉げ紛A層既可有效地減緩反射裂縫，又可防止雨雪水、風(fēng)沙沿裂縫滲入基層。因此在舊路面改造工程中，我們選擇了無(wú)紡?fù)凉げ妓槭鈱诱置孢@種復(fù)合性技術(shù)。

3.2 舊瀝青路面罩面處理要解決以下兩方面的問(wèn)題

（1）舊瀝青路面溫縮裂縫引起的反射裂縫。在舊瀝青路面上鋪設(shè)土工布可以將舊路的溫縮應(yīng)力更好地傳遞、擴(kuò)散、均勻分布，分解、減小集中應(yīng)力對(duì)新路面作用引起的拉應(yīng)力，從而將減少新路面出現(xiàn)的反射裂縫。新路面下的土工布可將溫縮應(yīng)力均勻地重分布在老瀝青面層上，并分解、減少應(yīng)力集中，從而減少、消解部分應(yīng)力的能量，使新路面的溫縮裂縫減少。

（2）罩面所用的瀝青混合料自身的溫縮裂縫。在集料的選擇方面規(guī)定：瀝青碎石封層必須滿足一定的抵抗溫度變化的能力，能克服溫差變化導(dǎo)致的變形。碎石選用單一粒徑8～10 mm，單一粒徑空隙率大，碎石之間的瀝青膜厚度大，瀝青膜與無(wú)紡?fù)凉げ贾g的纖維結(jié)合更提高了瀝青膜的抗拉能力，修復(fù)后的新瀝青路面抗裂性能和防滲水性能大大提高。

（3）無(wú)紡?fù)凉げ疾牧咸攸c(diǎn)及施工要求。無(wú)紡?fù)凉げ疾牧咸匦裕孩倏估煨阅軆?yōu)異;②與路面、瀝青的接觸面大，更容易將應(yīng)力分布擴(kuò)散均勻，不易產(chǎn)生集中裂縫;③在與瀝青的接觸中更容易吸附、滲透形成整體作用，抗裂、防滲水，且整體修復(fù)成本較低。

首先，由于本次路段采用的無(wú)紡?fù)凉げ紦碛休^佳的延展性能和抗刺（脹）能力，通過(guò)增大應(yīng)力擴(kuò)散面積，來(lái)削弱在瀝青面層裂縫處出現(xiàn)的集中應(yīng)力，從而消解由于溫縮作用拉伸應(yīng)力產(chǎn)生的能量。其次，該無(wú)紡?fù)凉げ季哂休^強(qiáng)的耐高溫能力（也可應(yīng)用于熱鋪施工），熱鋪施工時(shí)，瀝青混合料溫度高達(dá)150℃。由于聚酯玻纖無(wú)紡?fù)凉げ荚?50℃高溫下不會(huì)出現(xiàn)融化或軟化，因此其材料性能能滿足熱鋪要求。

1）聚酯玻纖無(wú)紡?fù)凉げ夹阅苤笜?biāo)。聚酯玻纖無(wú)紡?fù)凉げ技饶苋斯備佉嗄軝C(jī)械攤鋪，由于

該型土工布單面燒毛的獨(dú)特工藝性能，在鋪設(shè)后不會(huì)被機(jī)械車輪帶起，適合現(xiàn)場(chǎng)快速化施工。

2）無(wú)紡?fù)凉げ际┕こ绦?。土工布作為一種新材料，具有獨(dú)特的施工工藝，施工程序如下：

第一步：清理工作面;安排專人打掃原有瀝青路面碎裂顆粒、土渣及其他雜物，原瀝青面層表面需保持干燥，不得出現(xiàn)二次污染。鏟除原路面凸出部分，對(duì)原瀝青面層破損嚴(yán)重的坑槽，應(yīng)挖除其損壞位置，并采用瀝青混合料進(jìn)行修補(bǔ)。路面裂縫5 mm以下的可不用處理，封層施工時(shí)乳化瀝青自然灌入會(huì)進(jìn)行灌縫處理，但5 mm以上的必須處理，避免封層出現(xiàn)反射裂縫。

無(wú)紡?fù)凉げ紴r青碎石封層的施工質(zhì)量，極易受施工時(shí)段的天氣影響，嚴(yán)禁在風(fēng)力三級(jí)（含三級(jí)）以上、雨雪或者低溫（瀝青面層表面溫度低于10℃）天氣施工。并且在施工過(guò)程中隨時(shí)關(guān)注天氣變化，降雨過(guò)后瀝青面層濕度大于75%時(shí)應(yīng)暫停施工。

第二步：在噴灑改性乳化瀝青前，應(yīng)將待鋪設(shè)區(qū)面層清理干凈，其用量應(yīng)控制在1.6 kg/m2，改性乳化瀝青的加工關(guān)鍵工序?yàn)闇囟瓤刂疲瑸r青在加熱過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)測(cè)量控制溫度，瀝青灑鋪溫度宜控制在40～50℃。乳化瀝青噴灑時(shí)，應(yīng)保證撒布均勻，嚴(yán)禁過(guò)度撒布，撒布橫向?qū)挾刃璩^(guò)土工布邊緣10 cm為最佳。

第三步：①鋪放無(wú)紡?fù)凉げ?，鋪放過(guò)程中，應(yīng)注意將燒毛粗糙的一側(cè)朝上，先將無(wú)紡?fù)凉げ家欢耸褂霉潭ㄆ鞫ㄋ?，然后使用機(jī)械或人力拉緊，土工布的伸長(zhǎng)率應(yīng)控制在1.0%～1.5%，為充分發(fā)揮無(wú)紡?fù)凉げ嫉男阅?，需?duì)其進(jìn)行預(yù)張拉處理。無(wú)紡?fù)凉げ紨備亼?yīng)平整，平直地緊貼瀝青面層鋪設(shè)向前，嚴(yán)禁鋪設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)折疊或者起皺，接口處可互相搭接15 cm。無(wú)紡?fù)凉げ几鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)不同情況可采用固定釘或薄鐵皮作為固定材料;其中為便于快速施工固定釘可選擇水泥釘或射釘?shù)?為保證土工布固定不發(fā)生移動(dòng)或變形，薄鐵皮可采用厚度為1 mm、寬度3 mm。②無(wú)紡?fù)凉げ紮M向、縱向搭接寬度宜采用5 cm，按布設(shè)前進(jìn)方向采用前端壓后端的方式進(jìn)行，布設(shè)完成后可用乳化瀝青或熱瀝青進(jìn)行膠結(jié)，再用水泥釘或薄鐵皮進(jìn)行固定。當(dāng)搭接過(guò)寬時(shí)，搭接處夾層變厚，面層與基層結(jié)合力減弱，容易導(dǎo)致面層起鼓、脫離、位移等不良影響。如出現(xiàn)搭接超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定值，應(yīng)切開(kāi)后廢棄。③無(wú)紡?fù)凉げ嫉钠矫婢€型布置宜采用直線。在即將進(jìn)入彎道時(shí)，將無(wú)紡?fù)凉げ荚趶澱厶帞嚅_(kāi)，堆疊鋪設(shè)后噴灑粘層油膠結(jié)。安放無(wú)紡?fù)凉げ紩r(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)褶皺，如出現(xiàn)褶皺且褶皺高度>2 cm，應(yīng)當(dāng)裁去褶皺部分后沿布置方向上進(jìn)行搭接，搭接處噴灑粘層油膠結(jié)。

第四步：當(dāng)無(wú)紡?fù)凉げ疾贾煤煤?，輪胎壓路機(jī)再進(jìn)行碾壓2遍，保證土工布與舊瀝青面層密貼。

第五步：在無(wú)紡?fù)凉げ忌暇鶆驗(yàn)⒉几男匀榛癁r青碎石封層。

瀝青碎石封層應(yīng)在灑布后及時(shí)碾壓，可采用16噸輪胎壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，勻速2 km/h，碾壓采取兩邊后中間、先慢后快的原則，每次碾壓重疊寬度30 cm，碾壓次數(shù)≥5次。開(kāi)放交通后，行車速度對(duì)路面的影響也非常大，在剛碾壓完成的路面上，車速控制在30 km/h以下時(shí)輪胎帶起的石料非常少，高速行駛車輛能將大量未粘結(jié)成型的石料帶起脫落，造成行車道上石料大面積脫落，并將帶起的石料對(duì)過(guò)往車輛形成危害。因此在開(kāi)放交通后的幾天時(shí)間里（根據(jù)天氣溫度和碾壓成型情況），要安排專人指揮控制交通，車速不得超過(guò)30 km/h，以確保碎石封層的施工質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

2010年已對(duì)本段路采用無(wú)紡?fù)凉げ妓槭鈱舆M(jìn)行了施工，施工中采用的新材料實(shí)際性能在完工運(yùn)營(yíng)階段，取得了超出意想的成效，竣工運(yùn)營(yíng)至今十余年時(shí)間內(nèi)，道路路面未出現(xiàn)反射裂縫，而2016年施工的路段，由于未采用此方法的路段均已不同程度出現(xiàn)反射裂縫。可見(jiàn)，擬修復(fù)的瀝青面層與碎石封層之間設(shè)置無(wú)紡?fù)凉げ?，與直接加鋪瀝青路面的方案相比，不僅可以大大降低建設(shè)費(fèi)用，又能明顯提高路面使用年限，改善原路面層性能，養(yǎng)護(hù)成本大幅降低、行車舒適性大大提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范：JTG 5421-2018[S].

[2]費(fèi)樂(lè).土工布在107國(guó)道瀝青路面大修中的應(yīng)用[J].交通世界，2006（6）：56-59.

[3]公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范：JTG 5142-2019[S].