普通公路養(yǎng)護(hù)中的超薄磨耗層施工技術(shù)

吳 潔

（山西省公路局運(yùn)城分局,山西 運(yùn)城 044000）

0 引言

在日常交通中，公路承受著各種車輛的行駛荷載以及自然環(huán)境的影響，導(dǎo)致路面磨損嚴(yán)重。為了保證公路的平整度、提高行車安全性，超薄磨耗層作為一種有效的表面處理方法得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)合理調(diào)控施工溫度、壓實(shí)度和涂布量，以確保磨耗層能夠充分黏結(jié)并與路面完美結(jié)合，有效修復(fù)路面微裂縫、減少車輛行駛所帶來(lái)的沖擊和摩擦，提升公路的使用性能和舒適性。因此，結(jié)合實(shí)例具體闡述超薄磨耗層施工技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)于提高公路養(yǎng)護(hù)效果的意義重大。

1 公路工程概況

山西省太原市某公路為雙向四車道設(shè)計(jì)，全線長(zhǎng)度為36.56 km，設(shè)計(jì)行駛速度80 km/h，于2015 年建成通車投入使用，距今已經(jīng)8 年有余，公路技術(shù)參數(shù)如表1所示。該公路路面在車輛荷載以及雨雪天氣影響下，已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的磨損，出現(xiàn)裂縫、坑槽、車轍等質(zhì)量病害，嚴(yán)重降低公路結(jié)構(gòu)性能。若未予以及時(shí)的養(yǎng)護(hù)治理，隨著病害的進(jìn)展將縮短公路使用壽命，甚至增加行車危險(xiǎn)。因此，經(jīng)多方研討決定對(duì)該公路實(shí)施養(yǎng)護(hù)處理，對(duì)現(xiàn)有病害進(jìn)行處置后實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工。

表1 公路技術(shù)指標(biāo)

2 確定公路養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)方案

該工程在確定公路養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)方案時(shí)，提出超薄磨耗層、微表處、霧封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)。為選出最優(yōu)的施工技術(shù)方案，對(duì)上述技術(shù)工藝在防水性能和抗滑性能方面作出對(duì)比，總結(jié)如表2 所示[1]。

表2 公路養(yǎng)護(hù)不同技術(shù)方案的優(yōu)勢(shì)對(duì)比

通過(guò)對(duì)三種養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)在防水性、抗滑性方面的對(duì)比，超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)施工均具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在完成超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)且溫度降低至50 ℃以下即可開放交通，更具有便利性。因此，該工程經(jīng)方案論證，決定采取超薄磨耗層技術(shù)展開公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)。

3 公路路面既有病害處理

3.1 裂縫

該公路路面的裂縫問(wèn)題主要為橫向裂縫和縱向裂縫，在沿線范圍內(nèi)均有所分布，根據(jù)裂縫程度不同確定病害處理方案如下：①寬度不超過(guò)3 mm 的微小裂縫，未形成嚴(yán)重病害且裂縫較淺，不對(duì)其進(jìn)行特殊處理。②寬度在3～5 mm 的中等裂縫，因未形成嚴(yán)重病害情況，對(duì)裂縫位置清縫后實(shí)施熱瀝青材料灌縫施工，完成灌縫后在其上方設(shè)置玻璃纖維格柵，起到加固效果。③寬度在5 mm 以上的裂縫，形成時(shí)間長(zhǎng)、裂縫深度深，具有較大的危害，對(duì)裂縫位置采取切槽、灌縫施工，沿裂縫走向開出10 cm左右寬度的施工槽，開槽深度至無(wú)裂縫區(qū)域，清槽并烘槽處理后，灌入熱瀝青材料，配合碾壓密實(shí)，使灌縫位置與路面高程一致，確保灌縫后壓實(shí)度在97%以上[2]。灌縫施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)如圖1 所示。④沿線范圍內(nèi)非集中分布一些網(wǎng)狀裂縫，在處理時(shí)，先對(duì)裂縫的成因進(jìn)行分析，對(duì)于因?yàn)r青材料老化而形成的較窄網(wǎng)狀裂縫，以橫縱向裂縫的中等裂縫方法處理。若因?yàn)楣方Y(jié)構(gòu)性疲勞、承載力不足而導(dǎo)致網(wǎng)狀裂縫，以開槽、灌縫施工方案處理，確保處理后壓實(shí)度在97%以上。

圖1 路面既有裂縫灌漿作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)

3.2 車轍

該公路車轍病害主要分布在路肩、緊急停車帶等位置，在處理時(shí)根據(jù)車轍程度的不同，采取差異化方案，具體如表3 所示[3]。

表3 路面車轍病害處理措施

3.3 坑槽

該公路沿線范圍內(nèi)坑槽問(wèn)題分布較少，主要集中在水損害位置，采取局部修補(bǔ)方式進(jìn)一步處理。具體操作如下：對(duì)坑槽位置不穩(wěn)定性瀝青混凝土進(jìn)行清理，徹底清理槽內(nèi)保證干凈，均勻涂刷改性瀝青后，于坑槽位置回填瀝青混合料，具體施工工藝如下：①修補(bǔ)施工作業(yè)分層進(jìn)行，相鄰兩層之間采用階梯形式，每層的寬度為10 cm 并且進(jìn)行搭接。②由施工人員使用鎬和鐵鏟對(duì)坑壁進(jìn)行鑿邊的工作，確保底部平整，坑壁垂直，形成規(guī)則的方形。鑿邊會(huì)形成一些松散的料，由施工人員清理干凈后，使用鼓風(fēng)機(jī)全面吹掃，確保清理干凈。③在清理過(guò)程完成后，將熱瀝青均勻涂刷在坑槽內(nèi)璧和底部。該工程熱瀝青的用量應(yīng)控制在0.8 kg/m2左右。在回填新的修補(bǔ)材料之前，使用加熱裝置對(duì)接觸面進(jìn)行加熱處理。該工程所用混合料為改性瀝青混合料，需要加熱到160～170 ℃。在卸料的過(guò)程中需要注意防止離析現(xiàn)象的發(fā)生。④對(duì)于路面舊料仍然可以使用的情況下，直接將乳化瀝青均勻噴灑在舊料表面，確保形成良好的黏結(jié)效果。⑤嚴(yán)格執(zhí)行碾壓密實(shí)工序，控制壓實(shí)度不低于97%。坑槽修補(bǔ)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)如圖2 所示。

圖2 路面既有坑槽修補(bǔ)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)

4 公路路面超薄磨耗層施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 確定施工材料性能

（1）粗集料。超薄磨耗層在通車運(yùn)行后，直接受車輛荷載，粗集料的性能直接影響路面結(jié)構(gòu)的抗滑性以及抗車轍能力，該工程選擇間斷級(jí)配的玄武巖作為粗集料，具體性能指標(biāo)如表4 所示。

表4 粗集料性能指標(biāo)

（2）細(xì)集料。細(xì)集料為機(jī)制中粗砂，對(duì)砂料進(jìn)行全面清理，確保無(wú)雜質(zhì)，對(duì)其性能指標(biāo)予以檢驗(yàn)，均符合設(shè)計(jì)要求，如表5 所示。

表5 細(xì)集料性能指標(biāo)

（3）瀝青材料。瀝青材料為改性乳化瀝青，具體性能指標(biāo)如表6 所示，經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)均符合實(shí)際要求[4]。

表6 瀝青材料性能指標(biāo)

（4）礦粉。為進(jìn)一步提高超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，該工程在混合料中加入一定量的石灰石礦粉。經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)，材料親水系數(shù)0.66、含水率0.62%等指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。

（5）確定最佳油石比。施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)級(jí)配和同類工程經(jīng)驗(yàn)，選取四種不同的瀝青膠結(jié)料用量進(jìn)行試驗(yàn)?；旌狭系陌韬蜏囟葹?70 ℃，壓實(shí)溫度為160 ℃，使用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀完成試件制作。試驗(yàn)結(jié)果表明，在瀝青含量為4.8%時(shí)，混合料的最大相對(duì)密度為2.565 g/cm3?；趯?duì)不同瀝青用量的體積性質(zhì)以及最小油膜厚度要求的考慮，確定較為合理的瀝青用量為4.8%。此時(shí)，乳化瀝青的噴灑量為0.86 L/m2。為了進(jìn)一步確認(rèn)瀝青用量的合適性，采用網(wǎng)藍(lán)法進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，混合料的瀝青用量應(yīng)控制在4.8%左右。

4.2 混合料拌和生產(chǎn)

為保證施工作業(yè)效率，該工程使用瀝青拌和站（DG4000 型），可達(dá)到240～320 t/h 的生產(chǎn)能力。根據(jù)配合比設(shè)計(jì)準(zhǔn)確計(jì)算材料使用量，嚴(yán)格控制加熱溫度與拌和生產(chǎn)時(shí)間。該工程控制集料加熱溫度為180～190 ℃，瀝青材料加熱溫度為165～175 ℃，控制拌和溫度為170～180 ℃。拌和30～45 s 后，檢查混合料性能，若存在花白料或者明顯的離析現(xiàn)象則及時(shí)查找原因，保證混合料性能。

4.3 混合料運(yùn)輸

混合料拌和且經(jīng)過(guò)性能檢測(cè)后，由運(yùn)輸車輛運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。為確保到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后溫度符合施工需求，運(yùn)輸車輛完成材料裝載后，于車廂外側(cè)覆蓋保溫措施。同時(shí)將防離析結(jié)構(gòu)設(shè)置在車廂尾部，可有效避免卸料過(guò)程中導(dǎo)致骨料離析。該項(xiàng)目拌和站設(shè)置于距離施工現(xiàn)場(chǎng)8.5 km 且遠(yuǎn)離居民區(qū)位置，為保證施工作業(yè)連續(xù)性，使用18 t 自卸車輛進(jìn)行材料的運(yùn)輸，為駕駛?cè)藛T安排既定運(yùn)輸路線，要求運(yùn)輸人員運(yùn)輸途中保持勻速，到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，聽從施工人員指揮，有序完成混合料卸料。

4.4 混合料攤鋪

該工程所用攤鋪機(jī)設(shè)備為維特根專用攤鋪機(jī)，可實(shí)現(xiàn)噴灑、攤鋪、熨平瀝青混合料的一次性操作。使改性乳化瀝青能夠在60～80 ℃下完成噴灑，在噴灑后及時(shí)完成瀝青混合料的攤鋪。具體攤鋪?zhàn)鳂I(yè)技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)如下：①攤鋪?zhàn)鳂I(yè)前30 min 將熨平板預(yù)熱，使其溫度在100 ℃以上。將防黏劑均勻涂抹在螺旋送料器和受料斗上，避免混合料黏貼而影響施工質(zhì)量。②對(duì)改性瀝青混合料的噴灑量予以標(biāo)定，該工程控制為0.86 L/m2，嚴(yán)格控制噴灑劑量標(biāo)準(zhǔn)，以保證攤鋪均勻性，如圖3 所示。在施工時(shí)，控制瀝青混合料的攤鋪溫度為160～170 ℃，在噴灑改性乳化瀝青5 s 內(nèi)完成瀝青混合料的攤鋪，隨后使用熨平板熨平，混合料攤鋪?zhàn)鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)如圖4 所示[5]。③瀝青混合料攤鋪控制行進(jìn)速度為15～25 m/min，若環(huán)境溫度低于10 ℃或存在降雨則停止攤鋪。④為保證攤鋪?zhàn)鳂I(yè)效率，該工程采取兩臺(tái)機(jī)械聯(lián)合作業(yè)，前后車輛保持10 m 左右距離，搭接位置寬度為30～50 cm。⑤利用攤鋪機(jī)實(shí)現(xiàn)全幅大面積攤鋪，對(duì)于邊角位置攤鋪機(jī)難以均勻攤鋪，由施工人員跟進(jìn)，進(jìn)行人工修補(bǔ)、整平。⑥攤鋪?zhàn)鳂I(yè)過(guò)程中要求攤鋪機(jī)保持方向和速度穩(wěn)定。

圖3 改性瀝青混合料的噴灑施工作業(yè)

圖4 超薄磨耗層攤鋪?zhàn)鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)

4.5 超薄磨耗層碾壓施工

超薄磨耗層混合料具有骨料密集型特點(diǎn)，攤鋪完成磨耗層混凝土后，及時(shí)安排碾壓施工作業(yè)，確?；旌狭现g具有良好的密實(shí)性。該工程碾壓施工機(jī)械為雙鋼輪壓路機(jī)，為保證碾壓質(zhì)量，先由壓路機(jī)靜壓1～2 遍，再振動(dòng)碾壓4～6 遍，隨后進(jìn)行1 遍靜壓，起到收面的效果。超薄磨耗層厚度較薄，在振動(dòng)碾壓時(shí)嚴(yán)格控制振動(dòng)頻率在15～50 Hz 之間，振動(dòng)幅度在0.3～0.5 mm 之間。為保證碾壓作業(yè)質(zhì)量，在施工作業(yè)時(shí)禁止壓路機(jī)在未碾壓路面上掉頭或停放，碾壓完成后做好交通管制。

為保證碾壓作業(yè)質(zhì)量，施工時(shí)高度重視如下幾點(diǎn)內(nèi)容：①超薄磨耗層的厚度在10 mm 以下，施工時(shí)嚴(yán)格控制厚度，確保在規(guī)定范圍內(nèi)，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。②在低溫或過(guò)高溫度下，磨耗層的施工可能會(huì)受到不利影響，施工時(shí)應(yīng)注意氣溫、路面溫度和施工材料的溫度，確保初壓溫度在150 ℃以上。③施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)保持整潔，防止雜質(zhì)混入磨耗層材料中，在雨雪天氣下及時(shí)停止施工作業(yè)。④根據(jù)不同碾壓工序，合理選擇碾壓設(shè)備并進(jìn)行合理的調(diào)試和維護(hù)，確保碾壓壓力、振動(dòng)頻率等參數(shù)符合要求，以保證施工效果。

4.6 接縫位置處理及養(yǎng)護(hù)

接縫處理效果直接影響超薄磨耗層施工質(zhì)量，該工程接縫處理采取冷接縫形式，具體技術(shù)要點(diǎn)如下：①縱向接縫的搭接寬度在50 mm 以上，在接縫搭接位置均勻?yàn)⒉几男匀榛癁r青，確保接縫面黏結(jié)效果良好。②施工時(shí)因不可抗力因素導(dǎo)致攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中止后，利用切割機(jī)進(jìn)行切縫處理，確保切面平整。再次進(jìn)行施工時(shí)對(duì)橫向接縫位置予以振動(dòng)碾壓。③在對(duì)縱向接縫碾壓時(shí)，壓路機(jī)從已經(jīng)壓實(shí)的一側(cè)逐漸跨縫碾壓。④完成攤鋪?zhàn)鳂I(yè)后，攤鋪機(jī)在距離端部位置1 m 處將熨平板抬起，駛離現(xiàn)場(chǎng)，由施工人員人工攤平端部位置并進(jìn)行碾壓。⑤完成施工作業(yè)后，安排專人對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行看管，避免行人、車輛等破壞尚未降溫的超薄磨耗層。待超薄磨耗層的溫度達(dá)到50 ℃以下后，有序開放交通，限制車速40 km/h，待完全冷卻后，正式開放通行。

5 公路路面超薄磨耗層施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

5.1 嚴(yán)格控制施工溫度

在瀝青路面超薄磨耗層施工中，混合料的溫度是一個(gè)非常重要的因素。如果混合料的溫度超出了控制標(biāo)準(zhǔn)，混合料流動(dòng)性增大，可能導(dǎo)致熱流變效應(yīng)，使得混合料易流失或產(chǎn)生波浪形狀，無(wú)法達(dá)到平整的效果，同時(shí)，高溫下混合料的黏附性下降，無(wú)法牢固黏附在基層上，易出現(xiàn)剝離或起泡現(xiàn)象。低溫下混合料的黏附性不足，容易出現(xiàn)開裂、剝離等問(wèn)題，會(huì)對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。因此，為強(qiáng)調(diào)超薄磨耗層質(zhì)量控制，該工程施工時(shí)，嚴(yán)格控制各技術(shù)環(huán)節(jié)溫度參數(shù)，具體如表7 所示。

表7 超薄磨耗層施工溫度控制參數(shù)

5.2 嚴(yán)格控制黏結(jié)層施工

超薄磨耗層為路面最表層，需要與路面面層進(jìn)行黏結(jié)處理以形成整體結(jié)構(gòu)。如果在磨耗層和面層之間沒(méi)有優(yōu)質(zhì)的材料進(jìn)行黏結(jié)處理，就會(huì)形成層間結(jié)合面的薄弱環(huán)節(jié)。在車輛行駛過(guò)程中，受荷載影響，路面將出現(xiàn)層間滑移，滑移位置通常為路表以下2～3 cm，正是磨耗層和面層的結(jié)合位置。長(zhǎng)期滑移會(huì)影響路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，因此該工程在施工時(shí)加強(qiáng)黏結(jié)層質(zhì)量控制，運(yùn)用高黏度的改性乳化瀝青作為黏結(jié)料且嚴(yán)格控制施工溫度與噴灑量，保證層間黏結(jié)效果。

6 公路路面超薄磨耗層施工質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

6.1 檢測(cè)抗滑性能

抗滑性是檢驗(yàn)公路路面性能的重要指標(biāo)。為檢驗(yàn)養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量，在施工完成后，由技術(shù)人員利用鋪砂法，檢測(cè)公路的構(gòu)造深度。所選測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果如表8 所示。對(duì)比各測(cè)點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果，構(gòu)造深度均在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，說(shuō)明超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)顯著改善路面抗滑性能。

表8 抗滑性能檢測(cè)結(jié)果

6.2 檢測(cè)抗?jié)B性能

良好的抗?jié)B水性能夠避免雨水向路面基層位置下滲，保證公路結(jié)構(gòu)質(zhì)量穩(wěn)定性。為檢驗(yàn)超薄磨耗層對(duì)路面抗?jié)B性能的影響，施工后隨機(jī)選擇3 個(gè)測(cè)點(diǎn)，利用滲水儀法對(duì)滲水系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，具體數(shù)據(jù)如表9 所示。經(jīng)檢測(cè)結(jié)果對(duì)比，各測(cè)點(diǎn)滲水系數(shù)均符合施工技術(shù)要求，超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)具有良好的抗?jié)B性能。

表9 抗?jié)B性能檢測(cè)結(jié)果

6.3 檢測(cè)高溫穩(wěn)定性

超薄磨耗層為直接和自然界接觸的面層，受車輛的直接荷載和陽(yáng)光直射，需具有較高的溫度穩(wěn)定性。為保證公路路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量，該工程從車轍試驗(yàn)穩(wěn)定性和馬歇爾穩(wěn)定性方面對(duì)面層高溫穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)，具體數(shù)據(jù)如表10 所示。分析檢測(cè)結(jié)果，該工程超薄磨耗層各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的高溫穩(wěn)定性，即使在高溫環(huán)境下也能夠保證路面性能，延長(zhǎng)使用壽命。

表10 高溫穩(wěn)定性檢測(cè)結(jié)果

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，超薄磨耗層是公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工常用技術(shù)方法，具有較好的耐久性、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。太原市某公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)中運(yùn)用超薄磨耗層技術(shù)，有效處理既有病害的同時(shí)，路面抗滑性能與抗?jié)B性能以及高溫穩(wěn)定性均得到顯著提升。在具體運(yùn)用中，嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)工藝的同時(shí)，還需加強(qiáng)質(zhì)量控制，全面提高超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)施工水平，為公路運(yùn)輸安全運(yùn)行提供保障。