精細(xì)抗滑封層在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

昝 亨

（山西交通控股集團(tuán)有限公司 運(yùn)城北高速公路分公司，山西 運(yùn)城 044000）

0 引言

高速公路在運(yùn)營(yíng)使用期間，由于受到氣候條件和車輛荷載等多方面因素的綜合作用[1]，會(huì)出現(xiàn)不同程度的破壞。采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)對(duì)路面病害進(jìn)行主動(dòng)養(yǎng)護(hù)，可有效避免病害進(jìn)一步發(fā)展，延長(zhǎng)道路使用壽命。精細(xì)抗滑封層是采用同步碎石封層機(jī)灑布一層高黏改性乳化瀝青和一層單一粒徑碎石（4～6 mm）作為封層，再碾壓養(yǎng)護(hù)后灑布一層穩(wěn)固劑形成的超薄磨耗層。該技術(shù)可提高路面抗滑、降噪、防水性能，且施工速度快，能有效抑制和延緩路面病害[2-3]，是近年來一種新型的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)。本文結(jié)合霍永東高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實(shí)踐，根據(jù)路面使用狀況調(diào)查結(jié)果采用精細(xì)抗滑封層進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，并在養(yǎng)護(hù)后對(duì)路面主要使用性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，分析確定養(yǎng)護(hù)效果。

1 高速公路使用狀況調(diào)查與分析

1.1 工程簡(jiǎn)介

霍永東高速公路設(shè)計(jì)全長(zhǎng)81.482 km，采用雙向四車道設(shè)計(jì)，路基寬度為24.5 m，設(shè)計(jì)車速80 km/h，設(shè)計(jì)汽車荷載等級(jí)為公路-Ⅰ 級(jí)。全線路面結(jié)構(gòu)均采用瀝青混凝土路面，面層結(jié)構(gòu)組成為4 cm細(xì)粒式改性瀝青混凝土+6 cm中粒式改性瀝青混凝土+6 cm粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土，基層采用34 cm水泥穩(wěn)定碎石（特重交通采用12 cm粗粒式瀝青穩(wěn)定碎石+38 cm水泥穩(wěn)定碎石），底基層采用20 cm水泥穩(wěn)定碎石。

1.2 霍永東高速公路使用狀況調(diào)查與分析

霍永東高速公路部分路段于2014年12月建成通車，在2020年5月對(duì)路面使用狀況開展調(diào)查，發(fā)現(xiàn)部分路段瀝青路面出現(xiàn)裂縫、磨光、抗滑能力不足等病害，為控制路面病害發(fā)展，擬對(duì)部分路段進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，霍永東高速公路交通渠道化嚴(yán)重，近年來交通量增長(zhǎng)較大，瀝青路面骨料出現(xiàn)磨光，構(gòu)造深度下降，抗滑性能大幅下降。采用橫向力系數(shù)法對(duì)磨光嚴(yán)重路段進(jìn)行檢測(cè)，得出路面摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 路面摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果

結(jié)合表1霍永東高速公路路面摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果，分析得出路面摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果總平均值為49.5，合格率平均值為58%，最低值僅為47%，不滿足路面竣工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中不小于75%的要求。為了修補(bǔ)路面輕微開裂、磨光等病害，擬采用精細(xì)抗滑封層進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

2 精細(xì)抗滑封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案

根據(jù)路面使用狀況調(diào)查結(jié)果，高速公路瀝青路面只有部分路段出現(xiàn)了磨光和輕微開裂情況，沒有出現(xiàn)大面積的裂縫、坑槽和水破壞等病害，路面整體使用狀況相對(duì)較好。為了降低養(yǎng)護(hù)造價(jià)，快速恢復(fù)路面使用性能，通過對(duì)多個(gè)養(yǎng)護(hù)方案進(jìn)行比選，精細(xì)抗滑封層因具有路用性能好、可降低行車噪聲、延緩路面病害、能單車道快速施工等優(yōu)勢(shì)[4]，而確定為優(yōu)選養(yǎng)護(hù)方案。精細(xì)抗滑封層分3種類型，厚度分別為Ⅰ型3 mm、Ⅱ型6 mm和Ⅲ型8 mm，Ⅲ型為Ⅰ型和Ⅱ型復(fù)合施工形成，該項(xiàng)目養(yǎng)護(hù)選用Ⅱ型精細(xì)抗滑封層，具體施工方案如下[5]。

2.1 施工準(zhǔn)備

進(jìn)行交通管制，清除路面標(biāo)線，清理路面雜物。

2.2 噴灑封層

根據(jù)原路面使用狀況調(diào)查結(jié)果，確定涂層材料的用量，調(diào)整噴嘴壓力和離地高度，涂層材料攪拌均勻，試噴合格后開始噴涂。使用同步碎石封層機(jī)依次將高黏改性乳化瀝青和集料（粒徑5 mm）灑（撒）布到路面上，灑（撒）布完成后隨即采用膠輪壓路機(jī)緊跟碾壓成型。封層施工后對(duì)灑落的石料進(jìn)行回收，高黏改性乳化瀝青灑布量控制在1.4～1.5 kg/m2。

2.3 穩(wěn)固層施作

封層經(jīng)過不少于1 h的養(yǎng)護(hù)，穩(wěn)定后進(jìn)行第二次清掃，然后灑布穩(wěn)固劑，穩(wěn)固劑用量控制在0.1～0.2 kg/m2。

2.4 養(yǎng)生和開放交通

在室外溫度25℃的條件下，完工后2 h封層材料即可完成干固，如溫度較低可適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)生時(shí)間，干固后即可開放交通。

3 原材料技術(shù)要求

3.1 高黏改性乳化瀝青

為保證精細(xì)抗滑封層各集料之間的黏結(jié)效果，結(jié)合料選用黏性較高的高黏改性乳化瀝青。改性劑采用SBR和SBS復(fù)配的方式添加，乳化劑選用中裂乳化劑，按設(shè)計(jì)要求高黏改性乳化瀝青主要技術(shù)指標(biāo)要求及試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 高黏改性乳化瀝青主要技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

3.2 集料

集料選擇干燥、潔凈、質(zhì)地堅(jiān)硬、表面粗糙的玄武巖，以提高路面的抗滑性能，按設(shè)計(jì)要求集料主要技術(shù)指標(biāo)與試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 集料主要技術(shù)指標(biāo)與試驗(yàn)結(jié)果 %

3.3 穩(wěn)固劑

穩(wěn)固劑可以進(jìn)一步提高精細(xì)抗滑封層的黏結(jié)效果，其主要成分為改性乳化瀝青，按設(shè)計(jì)要求穩(wěn)固劑主要技術(shù)指標(biāo)與試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 穩(wěn)固劑主要技術(shù)指標(biāo)與試驗(yàn)結(jié)果

4 養(yǎng)護(hù)后路面使用性能恢復(fù)效果分析

4.1 摩擦系數(shù)

以合格率最低的K168+900—K187+035段作為研究對(duì)象，選取K170+000—K171+000段作為試驗(yàn)段，使用BM-Ⅲ擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀對(duì)養(yǎng)護(hù)前后路面的摩擦系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，按照每公里測(cè)5處，每處3個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表5所示。

表5 養(yǎng)護(hù)前后瀝青路面摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果

分析摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果，養(yǎng)護(hù)后各測(cè)點(diǎn)檢測(cè)值均高于70，該試驗(yàn)段養(yǎng)護(hù)后檢測(cè)結(jié)果平均值為71.72，明顯高于養(yǎng)護(hù)前的平均值48.22，滿足《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2017）中摩擦系數(shù)不低于54的要求。

4.2 構(gòu)造深度

同樣選取K170+000—K171+000段作為試驗(yàn)段，按照與摩擦系數(shù)相同的檢測(cè)頻率，在養(yǎng)護(hù)前后采用手工鋪砂法檢測(cè)瀝青路面的構(gòu)造深度，檢測(cè)結(jié)果如表6所示。

表6 養(yǎng)護(hù)前后瀝青路面構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果 mm

分析該試驗(yàn)段構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果，養(yǎng)護(hù)后平均值為0.95 mm，較養(yǎng)護(hù)前平均值0.70 mm有了一定幅度的提升，滿足《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2017）中構(gòu)造深度不低于0.55 mm的要求。

4.3 橫向力系數(shù)

采用偏轉(zhuǎn)輪拖車法對(duì)瀝青路面橫向力系數(shù)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定頻率、路段與上述相同，檢測(cè)結(jié)果如表7所示。

表7 養(yǎng)護(hù)前后瀝青路面橫向力系數(shù)檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG 5210—2018）中的相關(guān)規(guī)定，瀝青路面橫向力系數(shù)不得低于36.5，統(tǒng)計(jì)檢測(cè)結(jié)果得出養(yǎng)護(hù)后瀝青路面橫向力系數(shù)平均值為61.04，較養(yǎng)護(hù)前平均值47.05明顯提高，說明抗滑性能得到了明顯提升。

4.4 滲水系數(shù)

按照相同的監(jiān)測(cè)頻率，在養(yǎng)護(hù)前后對(duì)試驗(yàn)段滲水系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表8所示。

根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2017）中的相關(guān)要求，瀝青路面滲水系數(shù)不得超過10 mL/min，統(tǒng)計(jì)檢測(cè)結(jié)果得出養(yǎng)護(hù)后滲水系數(shù)平均值為3.2 mL/min，滿足規(guī)范要求，并優(yōu)于養(yǎng)護(hù)前的5.5 mL/min，說明養(yǎng)護(hù)后路面抗?jié)B性能變好。

4.5 路面性能跟蹤檢測(cè)結(jié)果分析

在通車后一年內(nèi)對(duì)瀝青路面各主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表9所示。

表9 路面性能跟蹤檢測(cè)結(jié)果

分析瀝青路面通車后跟蹤檢測(cè)結(jié)果，瀝青路面抗滑性能和抗?jié)B性能指標(biāo)在通車一年后均有小幅度下降，但不明顯，說明采用精細(xì)抗滑封層進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后的路面穩(wěn)定性好，可延長(zhǎng)道路使用壽命，達(dá)到了預(yù)期的養(yǎng)護(hù)效果。

5 結(jié)語

結(jié)合霍永東高速公路精細(xì)抗滑封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)實(shí)踐，在養(yǎng)護(hù)后對(duì)試驗(yàn)路段進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，通過分析各檢測(cè)項(xiàng)目試驗(yàn)結(jié)果得出以下結(jié)論：

a）養(yǎng)護(hù)后瀝青路面摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、橫向力系數(shù)明顯提高，路面抗滑性能得到了明顯提升。

b）養(yǎng)護(hù)后瀝青路面滲水系數(shù)平均值為3.2 mL/min，小于養(yǎng)護(hù)前指標(biāo)，說明養(yǎng)護(hù)后路面抗?jié)B性能提升明顯。

c）通過跟蹤檢測(cè)得出通車后一年瀝青路面各指標(biāo)下降幅度很小，說明養(yǎng)護(hù)后瀝青路面各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定性好，達(dá)到了預(yù)期的養(yǎng)護(hù)效果。