超薄罩面在泉三高速路面養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用

■楊則燕

（福建省榕圣建設(shè)發(fā)展有限公司，福州 350000）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多早期施工的瀝青路面所承受的車流量已遠(yuǎn)超預(yù)期，路面的性能和功能都急劇下降，這給車輛的通行安全與舒適度造成很大影響[1]。 超薄罩面預(yù)養(yǎng)護(hù)技術(shù)因具有施工便捷、技術(shù)成熟和養(yǎng)護(hù)成效明顯等特點，可顯著提高原路面的功能性，阻止裂縫、水損害等病害發(fā)展，并修復(fù)車轍等病害，減少路面后續(xù)的養(yǎng)護(hù)次數(shù)，延長公路的使用年限，被大量應(yīng)用到福建省高速養(yǎng)護(hù)工程[2]。

1 工程概況

泉州—三明高速公路，簡稱“泉三高速”，為福建省境內(nèi)連接泉州市與三明市的高速運輸通道，南起晉江收費站，北至三明北收費站；線路全長281.67 km，其中，泉州—永春設(shè)計速度為100 km/h，永春—三明為80 km/h，采用組合式柔性基層路面結(jié)構(gòu)。 泉三高速于2005 年9 月25 日動工興建，2009 年3 月16 日通車運營。通車10 余年后，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)泉南高速段K0～K40 路面車轍病害較深，已明顯對過往車輛的安全造成威脅，亟須對路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。 此路段除車轍病害外， 其他技術(shù)指標(biāo)尚滿足質(zhì)量要求，經(jīng)幾種預(yù)養(yǎng)護(hù)技術(shù)方案比選，最終選取超薄罩面作為本項目的施工技術(shù)方案。

2 施工技術(shù)及適應(yīng)性

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)主要包含封層類、稀釋類混合料體系、瀝青混合料體系，超薄罩面屬于瀝青混合料體系。 混合料和易性好，施工效率高，是常規(guī)罩面效率的2～3 倍，可最大程度地減小道路養(yǎng)護(hù)施工對交通的影響。 與常規(guī)罩面或薄層罩面相比，超薄罩面的厚度可降低30%～60%[3]，不僅有效節(jié)約了碎石、瀝青等材料資源，且可顯著降低工程造價，費用可降低約40%。 因此，在當(dāng)前施工原材料價格顯著上漲的情況下，超薄罩面技術(shù)可有效減少投資，并控制混合料生產(chǎn)與施工過程中的碳排放，在路面養(yǎng)護(hù)中是大勢所趨。

2.1 施工技術(shù)

超薄罩面厚度一般為15～25 mm， 該技術(shù)選用設(shè)備為噴灑攤鋪同步一體機(jī)，常用材料為間斷級配熱拌改性瀝青混合料，在施工的同時噴灑改性乳化瀝青形成粘接層，最終形成一體化超薄磨耗層。 按厚度的不同分為3 種不同類型的級配，分別是厚度為10～15 mm 的A 型級配、厚度為16～20 mm 的B 型級配、厚度為21～25 mm 的C 型級配[4]。 本項目采用的是B 型級配。

根據(jù)瀝青混合料的拌合溫度不同，施工技術(shù)分為冷超薄罩面技術(shù)、熱超薄罩面技術(shù)和溫拌瀝青混合料罩面技術(shù)。 冷超薄罩面技術(shù)的顯著特點是低溫施工，能耗低、環(huán)保，整體的性能較好，但是完工后的路面性能相對較差；溫拌瀝青混合料罩面技術(shù)不僅具有與冷超薄罩面技術(shù)相似的特點，還具有延長路面使用年限等方面的優(yōu)勢，但是其理論研究完善程度有待提高，綜合成本高于熱拌瀝青混合料。本項目采用的是熱超薄罩面技術(shù)進(jìn)行公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工，能夠更好地提升公路抗滑磨耗層的性能，在路面抗壓性能提升和使用年限的延長等方面也具有顯著優(yōu)勢[5]。

2.2 適用條件

超薄罩面適用條件：路面破損DR≤2%、路面車轍≤15 mm、路面強(qiáng)度不足PSSI≤0.8、路面平整度IRI≤3.5 m/km、路面裂縫率CR≤1%。 超薄罩面施工技術(shù)僅在滿足一定要求時具有適用性，條件不滿足時不可采用[4]。 對泉三高速擬施工路段的路面破損情況進(jìn)行技術(shù)評定分析，確定其滿足超薄罩面的施工條件要求。

3 配合比設(shè)計

3.1 原材料

本次瀝青使用華特集團(tuán)為Superlayer 提供的特種改性瀝青，其膠結(jié)料各項性能指標(biāo)測試所用的方法參照 《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011），結(jié)果如表1 所示，各項指標(biāo)均滿足技術(shù)要求。 本項目所用集料為5～8 mm、3～5 mm碎石及0～3 mm 石屑，以及石灰?guī)r磨細(xì)礦粉。堆料場按材料類別和規(guī)格進(jìn)行分類，且原材料的各項指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

表1 Superlayer 磨耗層用改性瀝青膠結(jié)料技術(shù)指標(biāo)測試結(jié)果

3.2 級配

本項目采用Superlayer 罩面層， 采用馬歇爾法進(jìn)行配合比設(shè)計，選用專用的特種改性瀝青。 生產(chǎn)配合比設(shè)計所用礦質(zhì)集料包括0～3 mm 石屑、3～6 mm、6～8 mm 碎石及礦粉。礦料級配是根據(jù)目標(biāo)配合比設(shè)計，生產(chǎn)配合比礦料組成比例計算采用計算機(jī)進(jìn)行，結(jié)果如表2 所示。

表2 Superlayer 磨耗層改性瀝青混合料礦料合成級配

3.3 瀝青用量

瀝青混合料的油石比是采用礦質(zhì)集料組成比例，分別為6.3%、6.6%和6.9%，拌制后需制作馬歇爾試件，試件成型條件為170℃正反擊實50 次。 按規(guī)定方法檢測壓實瀝青混合料試件的體積指標(biāo)和馬歇爾指標(biāo)，結(jié)果如表3 所示。 結(jié)合以往經(jīng)驗與工程經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計油石比最終采用6.6%。

表3 不同油石比下壓實瀝青混合料體積指標(biāo)及馬歇爾指標(biāo)

3.4 性能驗證

根據(jù)上述分析，設(shè)計改性瀝青混合料的礦質(zhì)集料組成比例和設(shè)計油石比均已確定，將其各項錄用性能指標(biāo)進(jìn)行檢測，采用試驗方法參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）規(guī)定[6]，檢測結(jié)果如表4 所示。 其中，采用2＋8 次往返壓實，壓實次數(shù)與現(xiàn)場一致；動穩(wěn)定度試驗測試關(guān)鍵控制因素為車轍板試件的成型尺寸，根據(jù)現(xiàn)場條件，尺寸定為30 cm×30 cm×5 cm。

表4 Superlayer 磨耗層改性瀝青混合料路用性能指標(biāo)測試結(jié)果

由表4 可知，設(shè)計瀝青混合料的各項檢測項目的檢測結(jié)果均滿足現(xiàn)行規(guī)范中高等級瀝青路面面層對于改性瀝青混合料的技術(shù)要求， 同時也滿足Superlayer 磨耗層體系的要求， 表明各項設(shè)計結(jié)果可作為生產(chǎn)配合比。

3.5 生產(chǎn)配合比設(shè)計結(jié)果

綜合以上分析， 可確定Superlayer 磨耗層改性瀝青混合料生產(chǎn)配合比，設(shè)計結(jié)果如表5 所示。

根據(jù)上述目標(biāo)配合比設(shè)計結(jié)果，礦質(zhì)集料采用拌和站熱篩料，其他材料不變，進(jìn)行Superlayer 磨耗層改性瀝青混合料生產(chǎn)配合比設(shè)計，可明確瀝青混合料中油石比、礦料組成和級配，通過設(shè)計配比驗證和試驗檢測路用性能，證明設(shè)計瀝青混合料的各項指標(biāo)均滿足現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，具有良好的使用性能，可滿足超薄罩面施工技術(shù)的要求。

4 施工中的質(zhì)量控制

4.1 混合料的拌制

本項目采用瑪連尼M3000 型瀝青混合料和設(shè)備，在施工前，對設(shè)備的全面檢查是保障后續(xù)工程質(zhì)量的基礎(chǔ)工作，以確保在混合料拌合過程中設(shè)備運轉(zhuǎn)正常，避免因故障的出現(xiàn)影響材料質(zhì)量和施工進(jìn)度，其中的重點環(huán)節(jié)是檢查計量設(shè)備。 在瀝青混合料正式生產(chǎn)之前，應(yīng)先進(jìn)行瀝青混合料的預(yù)拌和抽檢，采用批準(zhǔn)的生產(chǎn)配合比。 在精確控制計量誤差的前提下，按生產(chǎn)配合比進(jìn)行不同規(guī)格瀝青、集料和礦粉的計量，確保在滿足配合比和規(guī)范要求下進(jìn)行拌合。 瀝青混合料質(zhì)量控制的重點是對溫度的控制，包括拌制溫度和運輸溫度、瀝青和礦料的加熱溫度、瀝青混合料的出廠溫度均應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。 瀝青混合料每盤濕拌時間為5～10 s、干拌時間為5 s，拌制至混合料拌和均勻，無花白料、結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。

4.2 混合料的運輸

運輸車輛采用20T 重型自卸汽車。 在混合料裝車之前，先用柴油∶水=1∶3 配置油水混合液作為防粘劑，噴涂于自卸汽車的底板和側(cè)板，形成一層均勻的薄層即可， 可有效預(yù)防瀝青混合料與車廂板粘結(jié)。 裝車過程中瀝青混合料中的粗細(xì)集料極易離析，采用三次卸料裝車法進(jìn)行離析控制。 裝車完畢，質(zhì)檢合格后方準(zhǔn)予出廠，其中最關(guān)鍵的溫度要求為185～195℃。 混合料運到攤鋪路段，檢查材料拌合質(zhì)量和到場溫度（>175℃），均滿足規(guī)范要求后，方可憑運料單簽收。

4.3 混合料的攤鋪

攤鋪作業(yè)采用一臺同步一體攤鋪機(jī)（3～6 m寬），就位前需進(jìn)行試車檢查。 攤鋪前，熨平板需采用與松鋪厚度相同的模板鋪底，并加熱到100℃以上，有效避免了攤鋪起始端混合料不被熨平板扯壞，造成質(zhì)量缺陷。攤鋪機(jī)的受料斗用噴壺噴涂一層薄層油水防粘劑，以防止混合料與受料斗粘結(jié)。 攤鋪溫度控制在160℃以上。 起鋪時攤鋪速度以6 m/min 速度勻速前進(jìn)，待接頭處理合格、各環(huán)節(jié)工作都比較順利，壓實工序不滯后后，緩慢將攤鋪速度提高到8～12 m/min，灑布數(shù)量控制為0.8 L/m2，并且保持勻速狀。 攤鋪機(jī)攤鋪厚度采用非接觸式平衡梁控制路面高程和厚度。

4.4 混合料碾壓

碾壓工藝是瀝青混凝土路面平整度和壓實度最關(guān)鍵的工序[7]。 本項目采用2 臺雙鋼輪壓路進(jìn)行組合碾壓， 在作業(yè)前對機(jī)車進(jìn)行全面試車和檢查，項目技術(shù)負(fù)責(zé)人在作業(yè)前需再次通過培訓(xùn)會和書面的形式對機(jī)手進(jìn)行碾壓工業(yè)的全面技術(shù)交底。 混合料的碾壓分為3 個階段，分別為初壓、復(fù)壓和終壓，采用先兩邊后中間的順序進(jìn)行壓實。 壓路機(jī)以緩慢且均勻的速度行進(jìn)， 并嚴(yán)格控制碾壓遍數(shù)、行進(jìn)速度及混合料溫度，要求如下：初壓1 遍，速度控制在2～3 km/h，在混合料溫度降到150℃之前完成；復(fù)壓2 遍，速度控制在3～4.5 km/h，確保在混合料溫度降到130℃之前完成；終壓1 遍，速度控制在3～6 km/h，路面壓實成型的終了溫度不低于100℃。

4.5 接縫處理

為確保瀝青混凝土路面的接縫施工質(zhì)量，項目部對接縫處理工序極為重視，安排專人負(fù)責(zé)接縫的施工，嚴(yán)格按照規(guī)范施工。 對于新舊路面的縱向接縫，采用人工刮鏟銑刨面上的松散骨料、再利用毛刺掃把清掃干凈后進(jìn)行后續(xù)的工作； 對于橫向接縫，均采用切割機(jī)切成垂直接縫，人工清理并用水車沖洗干凈后進(jìn)行后續(xù)的工作。 在斷面切口處涂刷適量的乳化瀝青，加強(qiáng)新舊路面的粘合效果。

4.6 工程質(zhì)量檢查與驗收

對選定的油石比6.6%瀝青用量下壓實瀝青混合料體積指標(biāo)及馬歇爾指標(biāo)等進(jìn)行實測，并對超薄罩面交工驗收部分主要檢測技術(shù)指標(biāo)厚度、滲水系數(shù)和構(gòu)造深度等進(jìn)行實測，結(jié)果如表6 所示。 可知，本項目施工后實測指標(biāo)與設(shè)計指標(biāo)對比，均滿足規(guī)范要求。 施工過程中，通過嚴(yán)格控制虛鋪厚度和壓實機(jī)械的碾壓遍數(shù)，對路面施工質(zhì)量主要指標(biāo)——壓實度和厚度進(jìn)行控制。 分析試驗檢測結(jié)果，可知壓實度和厚度均滿足規(guī)范要求，壓實度≥97%，厚度≥15 mm。 路面滲水系數(shù)和構(gòu)造深度是路用性能的重要指標(biāo)，前者的大小決定路面發(fā)生早期水損害的可能性，后者的大小可用于評定路面表面的抗滑性能、排水性能和宏觀粗糙度。 本工程瀝青混合料的路面滲水系數(shù)和構(gòu)造深度現(xiàn)場檢測結(jié)果均滿足設(shè)計指標(biāo)要求，即滲水系數(shù)≥200 mL/min，構(gòu)造深度≥0.7 mm。

表6 路面技術(shù)狀況實測

5 施工后的使用效果

本標(biāo)段超薄罩面預(yù)養(yǎng)護(hù)順利施工完成，質(zhì)檢均滿足規(guī)范要求，外觀良好，路面均勻無花白，無條痕無泛油（圖1）。道路原本的車轍病害得到了解決，有效改善了路面平整度，進(jìn)一步提高了路面的表面功能和使用性能，延長了使用壽命，行車安全和舒適性也大大提升。

圖1 超薄罩面預(yù)養(yǎng)護(hù)施工后效果

6 結(jié)語

泉三高速項目采用超薄罩面預(yù)養(yǎng)護(hù)技術(shù)，通過Superlayer 磨耗層改性瀝青混合料生產(chǎn)配合比設(shè)計，以及混合料拌制、運輸、碾壓、接縫處理、工程質(zhì)量檢查與驗收等施工質(zhì)量控制措施，可有效解決原始路面的車轍病害， 提高瀝青高速路面的路用性能，并滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。 超薄罩面預(yù)養(yǎng)護(hù)技術(shù)能夠快捷顯著恢復(fù)和提高路面使用性能，且與傳統(tǒng)罩面相比，在改善路面平整度、車轍、抗滑方面并不遜色。 通過控制瀝青混合料的原材料質(zhì)量、生產(chǎn)級配、運輸和施工作業(yè)過程，可有效提高施工質(zhì)量，達(dá)到滿足工程要求和經(jīng)濟(jì)高效的成效。