路面結(jié)構(gòu)層層間聯(lián)結(jié)技術(shù)在濟(jì)南繞城高速路面維修中的應(yīng)用

李響 趙慶水

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了瀝青路面結(jié)構(gòu)層層間聯(lián)接技術(shù)在濟(jì)南繞城高速路面維修中的應(yīng)用，并對(duì)這一技術(shù)所涉及到的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析、凝練，探討和總結(jié)路面結(jié)構(gòu)層層間聯(lián)結(jié)技術(shù)在瀝青路面維修改造工程中的主要應(yīng)用手段和控制措施。

關(guān)鍵詞：路面維修；結(jié)構(gòu)層；聯(lián)接；應(yīng)用

Abstract: This paper briefly introduces the structure of asphalt pavement interlayer connection technology in the Ji'nan beltway highway pavement repair application, and to this technology into the related experience analysis, concise, discuss and summarize the pavement structure layer connection technology in asphalt pavement repair engineering application means and the control measures.

Key words: pavement repair structure layer; connection; application;

中圖分類(lèi)號(hào)：U416.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

近年來(lái)，隨著通車(chē)?yán)锍毯褪褂媚晗薜牟粩嘣鲩L(zhǎng)，我國(guó)高速公路已由快速建設(shè)階段轉(zhuǎn)向養(yǎng)護(hù)管理階段，公路陸續(xù)進(jìn)入大修期，特別是較早建成的高速公路，為謀求更高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在路面維修改造中進(jìn)行了許多優(yōu)化和改進(jìn)。這其中，對(duì)于老舊路面結(jié)構(gòu)的改良及各結(jié)構(gòu)層間的聯(lián)接處理越來(lái)越重視，通過(guò)加強(qiáng)瀝青路面結(jié)構(gòu)層層間聯(lián)接設(shè)計(jì)，采取必要的層間粘結(jié)措施，在荷載及環(huán)境因素作用下，不僅可以保持良好的水密性，還可以使路面各結(jié)構(gòu)層間形成足夠的粘結(jié)力，防止產(chǎn)生滑動(dòng)、推移等層間破壞，避免和延緩瀝青路面早期疲勞裂縫和車(chē)轍的產(chǎn)生。

1路面結(jié)構(gòu)層層間聯(lián)結(jié)技術(shù)設(shè)計(jì)控制重點(diǎn)

我國(guó)瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是采用多層彈性層狀體系理論為基礎(chǔ)、以路表回彈彎沉值為設(shè)計(jì)控制指標(biāo)，并對(duì)層底彎拉應(yīng)力和上層破裂面剪應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算的設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)方法是假設(shè)層間接觸狀態(tài)為完全連續(xù)，在以雙圓均布垂直荷載作用下，輪隙中心實(shí)測(cè)路表彎沉值等于設(shè)計(jì)彎沉值的原則下進(jìn)行計(jì)算的。

1.1在半剛性基層與瀝青面層之間設(shè)置聯(lián)結(jié)層：半剛性基層的縮裂是瀝青面層出現(xiàn)通縫、龜裂、唧漿等病害的主要原因之一。因此，防止基層的縮裂應(yīng)是路面設(shè)計(jì)必須考慮的一個(gè)重要方面。防止基層縮裂可以有幾種辦法：（1）高等級(jí)公路在基層上設(shè)置聯(lián)結(jié)層，如在下基層與路面結(jié)構(gòu)層之間增設(shè)瀝青大黑碎的結(jié)構(gòu)形式，可有效地吸收和擴(kuò)散面層傳下的車(chē)輛荷載應(yīng)力，減少底基層反射裂縫，從而避免路面唧漿現(xiàn)象的發(fā)生；（2）二級(jí)或二級(jí)以下公路在基層上鋪筑碎石隔離過(guò)渡層，如在石灰土與瀝青下面層間設(shè)置10～20㎝厚碎石層或玻璃纖維網(wǎng)格，可減輕反射裂縫出現(xiàn)。（3）在基層上鋪設(shè)抗拉、抗高溫防水卷材，如鋪設(shè)涂刷了改性瀝青的土工布。因此，在近幾年路面維修中普遍采用了柔性基層（瀝青大黑碎）和長(zhǎng)絲土工布，收到了很好的效果。

1.2在半剛性基層上設(shè)置透層、下封層：在瀝青上基層與半剛性基層之間設(shè)置熱瀝青下封層和透層，它的作用在于封閉基層表面空隙及反射裂縫，阻止上覆層滲下的水分侵入基層，并使上下基層間的聯(lián)結(jié)更為緊密，以增加路面的整體強(qiáng)度，防止瀝青面層發(fā)生滑移破壞。

1.3在橋面與瀝青鋪裝層之間設(shè)置粘結(jié)防水層：水泥混凝土橋面的瀝青鋪裝是經(jīng)常發(fā)生病害的部位，重視不夠就會(huì)很快出現(xiàn)問(wèn)題。瀝青鋪裝出現(xiàn)病害，主要是與橋面的聯(lián)結(jié)不好造成的，聯(lián)結(jié)不好就使瀝青鋪裝成為一個(gè)單獨(dú)受力層次，在車(chē)輛荷載的反復(fù)作用下，瀝青鋪裝難以承受很大的水平剪應(yīng)力和底部的彎拉應(yīng)力，很快出現(xiàn)破壞。

1.4在瀝青混凝土各層之間設(shè)粘層：為加強(qiáng)瀝青面層之間、瀝青面層與瀝青穩(wěn)定碎石基層之間、瀝青層與舊瀝青路面之間的粘結(jié)，避免路面污染影響，必須在瀝青混凝土各層間設(shè)置粘層。

1.5避免路面污染：路面污染是危害路面各結(jié)構(gòu)層之間構(gòu)成整體的主要影響因素之一。合理的施工組織設(shè)計(jì)可以有效避免污染，一是必須考慮連續(xù)施工，瀝青各面層如有可能也應(yīng)盡量縮短施工間隔期。二是段落劃分的合理，形成流水作業(yè)，也能在較大程度上避免路面污染。

1.6注重路面結(jié)構(gòu)層的邊緣排水設(shè)計(jì)：盡管大部分路表水可以通過(guò)縱、橫坡排走，但總有一部分水會(huì)滲透到瀝青層與基層界面上，這里的水分如果不能及時(shí)順暢地排出，在動(dòng)水壓力作用下，易產(chǎn)生灰漿并最終形成唧漿病害。因此，邊緣排水設(shè)計(jì)應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。通常在邊緣設(shè)置滲水溝、盲溝加排水管的方式解決路面排水的問(wèn)題。

2路面結(jié)構(gòu)層層間聯(lián)結(jié)技術(shù)在濟(jì)南繞城西線路面維修中的應(yīng)用

2.1濟(jì)南繞城西線原路面病害狀況

濟(jì)南繞城高速西環(huán)線是京臺(tái)高速公路與京滬高速公路在山東境內(nèi)的重合段，擔(dān)負(fù)著繁重的交通壓力，自1999年建成通車(chē)以來(lái)，由于車(chē)流量大、車(chē)輛超載嚴(yán)重、水損壞等原因，造成路面出現(xiàn)不同程度的龜裂、車(chē)轍、坑槽、唧漿等病害。特別是破損較為嚴(yán)重的東幅K68+142—K70+855路段，大面積龜裂在短時(shí)間內(nèi)形成松散、凹陷，平程度急劇衰減，部分路面出現(xiàn)了顛簸起伏的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了道路的使用性能。該路段各項(xiàng)路面檢測(cè)數(shù)值見(jiàn)表1。

表1 繞城西線K68+142—K70+855（東幅）路面破損、平整度、修補(bǔ)率檢測(cè)數(shù)值

起始樁號(hào) 長(zhǎng)度 DR PCI 平均IRI RQI 線狀修補(bǔ) 面狀修補(bǔ) 修補(bǔ)率

K068+000 1000 10.9 59.9 1.87 91.94 30.93 9.10 1.07

K069+000 1000 8.9 63.1 1.61 93.11 25.65 6.56 0.86

K070+000 1000 6.6 67.3 1.92 91.70 26.92 3.93 0.82

通過(guò)在病害位置取出的芯樣可以看出，瀝青路面層間包括瀝青面層之間、面層與基層間已喪失了連續(xù)性，形成了完全滑動(dòng)狀態(tài)的界面條件，使得瀝青層底面產(chǎn)生超過(guò)極限的拉伸應(yīng)變，導(dǎo)致瀝青面層的開(kāi)裂，在重載及水損壞的共同作用下，很快產(chǎn)生龜裂、坑槽、唧漿等病害。

2.2濟(jì)南繞城西線新建路面結(jié)構(gòu)形式

為徹底改善繞城西線東幅K68+142—K70+855路段的路面技術(shù)狀況，延長(zhǎng)瀝青路面在重載交通狀況下的使用壽命，于2011年對(duì)該路段路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)行了大修及改良。主要將原水泥二灰穩(wěn)定碎石上基層改為瀝青大碎石基層；將原15cm厚瀝青面層增加為19cm，并采用瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）作上面層。新建路面結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)表2。

表2 繞城西線K68+142—K70+855（東幅）新、舊路面結(jié)構(gòu)組合表

層次 原結(jié)構(gòu) 新建結(jié)構(gòu)

上面層 4cmAK-16細(xì)粒式瀝青砼 4cm瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA-13

中面層 5cmAC-20I中粒式瀝青砼

7cmAC-20中粒式瀝青砼

下面層 6cmAC-30Ⅱ粗粒式瀝青砼 8cmAC-25粗粒式瀝青砼

上基層 12cm水泥二灰穩(wěn)定碎石 12cmATB-30瀝青穩(wěn)定碎石

下基層 13cm水泥二灰穩(wěn)定碎石 13cm水泥二灰穩(wěn)定碎石

底基層 28cm二灰土 28cm二灰土

2.3.在進(jìn)行下封層施工前，有一個(gè)重要環(huán)節(jié)，就是噴灑透層油，該路段原二灰碎石基層強(qiáng)度較差，銑刨使下基層表面集料剝落，空隙變大，透層作為瀝青面層與非瀝青材料基層間的結(jié)合層，除加強(qiáng)粘結(jié)、防水下滲作用外，還能有效填充基層表面的開(kāi)口空隙，有助于固結(jié)基層表面集料中的松動(dòng)顆粒，提高基層表面強(qiáng)度和整體性。在透層油的選擇上，液體瀝青雖然具有良好的滲透和層間連接性能，但是對(duì)基層表面沒(méi)有明顯的固結(jié)作用，并且熱瀝青的稀釋劑為煤油或輕柴油，由于油料價(jià)格居高不下，而稀釋瀝青中大量的油料將會(huì)白白揮發(fā)掉，造成了資源浪費(fèi)，且污染環(huán)境；乳化瀝青雖滲透性差，但對(duì)基層表面具有固結(jié)作用，有助于提高基層的表面強(qiáng)度，且具備環(huán)保和儲(chǔ)存使用便利的優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)本次維修工程的特點(diǎn)，透層材料選用了性能較好的SBS改性乳化瀝青，有關(guān)技術(shù)指標(biāo)符合噴灑型改性乳化瀝青技術(shù)要求。經(jīng)過(guò)試灑確定的透層灑布量為1.2L/m2，通過(guò)鉆孔測(cè)得的滲透深度為6mm。

粘層：各瀝青面層之間、面層與瀝青大碎石基層間均灑布粘層油作為粘結(jié)材料，除加強(qiáng)層間結(jié)合作用外，因上面層為SMA路面，瀝青混合料攤鋪后溫度一般不低于165℃，這會(huì)對(duì)中面層瀝青混凝土有一定灼傷，致表層瀝青老化，粘層油的存在也能對(duì)中面層起到一定程度的保護(hù)作用。粘層油同樣采用SBS改性乳化瀝青PCR，通過(guò)試灑確定的灑布量為0.4L/㎡。

3 濟(jì)南繞城西線路面結(jié)構(gòu)層層間聯(lián)結(jié)施工中遇到的問(wèn)題及經(jīng)驗(yàn)做法

3.1 在西環(huán)線路面銑刨過(guò)程中，上下基層之間部分界面銜接不好，受基層級(jí)配、含水量、平整度、碾壓工藝等因素影響，下基層表面普遍存在局部松散和凹凸不平現(xiàn)象。為改善這種狀況，在施工中挖出下基層松散的部分，用瀝青大黑碎填筑，提高基層的強(qiáng)度，取得了較好的效果。

3.2 局部透層油、封層油、粘層油灑布不均勻且數(shù)量難以確定。灑布車(chē)行駛速度不穩(wěn)定、灑布車(chē)行駛車(chē)道存在偏差、噴嘴噴灑不均勻、起始或終止時(shí)操作不精細(xì)等均是灑布不均的主要影響因素，灑布不均同時(shí)導(dǎo)致灑布數(shù)量難以確定，當(dāng)發(fā)現(xiàn)灑布不均現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即暫停作業(yè)，查明原因，并對(duì)過(guò)多處進(jìn)行清理，對(duì)遺漏處進(jìn)行補(bǔ)灑。為有效控制灑布量，施工中規(guī)定：①統(tǒng)一試驗(yàn)、檢驗(yàn)項(xiàng)目及方法，灑布車(chē)行駛速度、噴嘴高度等進(jìn)行統(tǒng)一計(jì)算、確定；②總量控制。所有智能灑布車(chē)在開(kāi)始每一個(gè)施工段落灑布前必須過(guò)磅，灑布結(jié)束后也必須過(guò)磅，數(shù)量必須經(jīng)技術(shù)人員精確計(jì)算后確認(rèn)。

3.3 試驗(yàn)段灑布的碎石質(zhì)量不佳，表現(xiàn)在碎石含粉塵、粒徑偏小和針片狀多。碎石對(duì)下封層起保護(hù)作用，可以防止車(chē)輛的輪胎及其他荷載造成對(duì)下封層的破壞，碎石的針片狀過(guò)多會(huì)造成碎石破壞，出現(xiàn)浮碎石和粉塵，瀝青結(jié)合料不能完全包裹，碎石含粉塵必然影響碎石與封層油的粘結(jié)程度，也相應(yīng)降低封層的含油量，因此碎石必須保證堅(jiān)硬且針片狀少。為保證下封層施工質(zhì)量，在后續(xù)施工中對(duì)封層集料進(jìn)行了嚴(yán)格要求，使用的S12(5-10mm)石灰?guī)r碎石使用前采用0.5%石油瀝青預(yù)拌，且在拌合站的存放時(shí)間不得超過(guò)24小時(shí)。

4 結(jié)語(yǔ)

瀝青路面層間聯(lián)接技術(shù)是瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)瀝青路面的使用壽命有很大的影響。伴隨著公路建設(shè)投資觀念的更新，以及對(duì)公路路面材料和施工工藝的深入研究，我國(guó)在公路路面設(shè)計(jì)理論方面，正邁向一個(gè)新的高度，公路路面結(jié)構(gòu)層層間聯(lián)接技術(shù)正成為公路路面研究的重要課題，隨著研究的深入，必將得到更全面、更專(zhuān)業(yè)的發(fā)展。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用PDF形式查看。