國道瀝青路面纖維封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究

陳建華

（吉安市公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)中心吉安分中心，江西吉安 343100）

0 引言

1 纖維瀝青碎石封層作用

1.1 養(yǎng)護(hù)加筋

纖維瀝青碎石封層技術(shù)的優(yōu)勢非常明顯，比以往的養(yǎng)護(hù)技術(shù)更加能夠提高路面的性能，延長使用壽命，防止發(fā)生裂縫等病害問題。此外，通過加入纖維的方式，體現(xiàn)出其加筋的效果，而纖維與骨料之間會形成較大的摩擦力，利用瀝青的黏合性效果把應(yīng)力傳輸給纖維材料，養(yǎng)護(hù)施工后，具備較高的黏附作用力，所以穩(wěn)定性更高。

1.2 延長瀝青路面使用壽命

疲勞破壞主要指的是某個(gè)局部位置出現(xiàn)的微小裂縫問題，體現(xiàn)出路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。對纖維瀝青碎石封層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，如果受到不均勻荷載、溫差作用、結(jié)構(gòu)均勻不合格的情況下，容易造成裂縫病害問題的發(fā)生。而該材料即使在臨界荷載作用之下，也依然可以保持較高的性能，達(dá)到延長使用壽命的效果。

1.3 提升路面防水性

纖維瀝青碎石封層施工材料在制作的過程中，有效避免出現(xiàn)瀝青攪拌和纖維攪拌環(huán)節(jié)而形成的連續(xù)性瀝青纖維薄膜，這是因?yàn)閮?nèi)部的瀝青材料具備較高的流動性，可以直接進(jìn)入細(xì)微的裂縫位置上，從而達(dá)到致密性的要求，具備較高的防水性。我國南方地區(qū)的降雨量較大，空氣濕度高，應(yīng)用纖維瀝青碎石封層結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢非常明顯，道路積水量減少，通行安全性更高。

1.4 提升路面高溫穩(wěn)定性

纖維瀝青碎石封層與其他養(yǎng)護(hù)技術(shù)對比分析，其具備較高的黏聚力與黏稠度，吸附性較高，完全可以滿足正常使用的需要。較之傳統(tǒng)的瀝青碎石封層結(jié)構(gòu)來說，纖維瀝青碎石封層可以大幅提升路面結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定性，完全符合各種惡劣條件的使用需要。

1.5 減少路面反射裂縫

纖維瀝青碎石封層應(yīng)用到實(shí)際中，可以大幅度提升抗變形的能力，還具備較高的抗裂性。在瀝青路面的通行過程中，裂縫比較常見，分布范圍較大，產(chǎn)生的危害和影響也比較大。通過使用纖維瀝青碎石封層技術(shù)，具備較高的抗裂縫性能，防止發(fā)生嚴(yán)重的反射裂縫的問題，對于提升道路交通安全性有重要作用。

2 工程概況

某國道公路項(xiàng)目與省內(nèi)的多條國道、高速公路連接，是當(dāng)?shù)刂匾墓肪W(wǎng)絡(luò)組成部分，同時(shí)還將城市和農(nóng)村緊密地連接，對于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展、文化宣傳、社會交流等產(chǎn)生重要的意義。該項(xiàng)目運(yùn)營時(shí)間超過8年，隨著每年交通通行量的不斷增多，經(jīng)過相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)分析，其通行量已經(jīng)達(dá)到6000 輛/d。近年來當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，很多高鐵、高速公路項(xiàng)目開工建設(shè)，有大量的運(yùn)輸車輛不斷駛?cè)?，超載的問題極為嚴(yán)重，且道路受到降雨、降雪等天氣的持續(xù)影響，尤其是連續(xù)降雨造成的危害，使得路面出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的裂縫、坑槽等病害問題，極大地威脅道路交通通行安全性。即使公路管理單位付出較多的人力、財(cái)力與物力，也依然無法從根本上解決。但在技術(shù)發(fā)展之下，公路養(yǎng)護(hù)單位積極引入先進(jìn)技術(shù)，采用纖維瀝青同步碎石封層技術(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，提高路面通行質(zhì)量水平，達(dá)到非常好的效果。

3 玄武纖維瀝青同步碎石封層材料要求

3.1 瀝青黏結(jié)料

在此次項(xiàng)目中，使用的瀝青材料為石油瀝青，具體參數(shù)見表1。

表1 纖維碎石封層瀝青用量

3.2 纖維

纖維長度尺寸為30～120mm，結(jié)合國道項(xiàng)目的病害處理要求，確定采用55mm 的玄武巖纖維。根據(jù)工程項(xiàng)目的需要，纖維使用量為60g/m，該參數(shù)并不是固定的，結(jié)合實(shí)際情況可以隨時(shí)做出調(diào)整。在路面龜裂嚴(yán)重的情況下，纖維材料使用量可以適當(dāng)增加。

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3.3 碎石

分析道路交通通行量，考慮到現(xiàn)場病害問題，選擇使用10～15mm 的輝綠巖。輝綠巖為堿性材料形式，與瀝青材料有較高的黏附性，穩(wěn)定性良好。碎石的強(qiáng)度性能較高，還具備較高的耐磨性，潔凈度合格，沒有風(fēng)化的問題。技術(shù)人員先后走訪了多個(gè)區(qū)域，進(jìn)行輝綠巖的選取，并進(jìn)行性能的測試，對比各個(gè)區(qū)域的材料指標(biāo)參數(shù)，以確定最佳的輝綠巖施工材料。在施工前，要對碎石進(jìn)行預(yù)裹覆處理，確保黏附性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，具體可見表2 參數(shù)。

表2 碎石用量范圍

3.4 施工機(jī)械設(shè)備

在項(xiàng)目施工中，機(jī)械設(shè)備既是基礎(chǔ)和根本，也是提高施工質(zhì)量的關(guān)鍵。此次養(yǎng)護(hù)施工中，清掃車、瀝青攪拌車、同步碎石封層車、壓路機(jī)、裝載機(jī)等都是重要施工機(jī)械。

4 施工工藝及質(zhì)量控制

4.1 施工工藝

在項(xiàng)目正式開始施工前，選擇一段200m 長的路段進(jìn)行試驗(yàn)。在試驗(yàn)后，進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)和分析，確定瀝青、纖維以及碎石等材料的使用量，并調(diào)整施工方案和工藝。先進(jìn)行病害處理，然后測量放線，再撒布瀝青、纖維與碎石，最后進(jìn)行路面清理處理、養(yǎng)護(hù)以及后續(xù)維護(hù)管理，完成整個(gè)施工過程。

4.2 施工過程中質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.2.1 原路面病害處理，在項(xiàng)目正式養(yǎng)護(hù)前，應(yīng)對原路面的平整度進(jìn)行檢查，了解橫坡、高程等情況，及時(shí)處理沉陷、坑槽等病害的問題，采取人工聯(lián)合清掃車輛的方式及時(shí)進(jìn)行檢查清理處理。

4.2.2 施工放線，確定原路面的中心線，根據(jù)需要進(jìn)行纖維碎石封層中線開展施工，按照中線和寬度開展路面邊線的設(shè)置。放線的環(huán)節(jié)，把繩擋在邊線上，確保路面邊線達(dá)到整齊、圓滑性要求。

4.2.3 瀝青、纖維、碎石撒布，在此次施工中，選取的是石油瀝青，溫度為130～150C，碎石撒布開始前應(yīng)在拌和樓按照3‰的油石比開始預(yù)裹覆處理，碎石應(yīng)達(dá)到潔凈度的標(biāo)準(zhǔn)；碎石材料溫度加熱到80～110C，并且拌和時(shí)間在10s 以上。在裹覆工作結(jié)束后，確?；旌狭系臏囟冗_(dá)到140～160C。撒布施工中，材料的溫度應(yīng)控制在135～150C，如果溫度低于該標(biāo)準(zhǔn)，容易造成性能下降。

4.2.4 初期碾壓，為了提高碾壓施工的質(zhì)量水平，確保道路養(yǎng)護(hù)的效果，在撒布后立即開始碾壓。此次工程選用兩臺30t 的膠輪壓路機(jī)同時(shí)進(jìn)行。在碾壓之前，對輪胎表面進(jìn)行植物油的涂抹處理，嚴(yán)格執(zhí)行碾壓施工工藝。相鄰設(shè)備碾壓重疊1/3 的輪寬，且嚴(yán)格控制碾壓的次數(shù)。一般來說，碾壓5～6 遍即可，工作人員結(jié)合現(xiàn)場的情況及時(shí)做出改進(jìn)和調(diào)整。

4.2.5 人工修補(bǔ)，現(xiàn)場施工中，卸料位置嚴(yán)格控制，每一車都要卸載到規(guī)定部位上，以確保材料的均勻性合格。結(jié)合不同病害問題，選取合適的處理措施，及時(shí)采取人工找平的方式處理。

4.2.6 清理回收脫落碎石，在進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段后，組織人員聯(lián)合清掃車，將路面的散料清理干凈，一般需要清掃3 次以上，以達(dá)到施工的要求。

4.2.7 開放交通及初期養(yǎng)護(hù)，在開放交通時(shí)，應(yīng)組織專人進(jìn)行車輛指揮，保持均勻、慢速行駛，通過大型重載車輛的碾壓，進(jìn)一步提高壓實(shí)效果。封層施工之后，進(jìn)行路面標(biāo)線的繪制，完成整個(gè)施工。在施工結(jié)束后，初期養(yǎng)護(hù)階段，應(yīng)及時(shí)把脫落的碎石清理干凈，并跟蹤檢測。脫落路段根據(jù)封層工藝的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行補(bǔ)充修補(bǔ)處理，達(dá)到施工的標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.3 施工注意事項(xiàng)

纖維瀝青同步碎石封層對于國道項(xiàng)目的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)有著非常好的效果，完全可以達(dá)到使用的標(biāo)準(zhǔn)要求。如果現(xiàn)場存在不合理的材料或者雜土較多時(shí)，就會給瀝青路面黏結(jié)性造成影響，松散質(zhì)量問題就此發(fā)生。因此，需要杜絕這一問題，提高黏結(jié)性，滿足道路交通通行要求。

5 瀝青路面施工質(zhì)量控制策略

5.1 明確施工質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)

施工中，施工單位應(yīng)綜合分析工程的具體情況，遵循設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，確定具體的瀝青路面施工指標(biāo)和要求，對后續(xù)的工程質(zhì)量和方案制定提供基礎(chǔ)和根本。同時(shí)，在瀝青路面的施工階段，應(yīng)加強(qiáng)對于路面結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測，形成完善的報(bào)告，并且進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)分析。檢測后指標(biāo)對比各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)，如果發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的偏差，應(yīng)及時(shí)采取措施處理。以集料性能指標(biāo)進(jìn)行分析，集料堅(jiān)固性指標(biāo)應(yīng)達(dá)到35%～45%，而安全性則應(yīng)在15%左右。如果不能符合上述要求，需要及時(shí)更換集料，以免影響工程的質(zhì)量。對于瀝青膠結(jié)料來說，技術(shù)人員根據(jù)我國的國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求進(jìn)行，確保針入度、黏度、性能等符合要求。

5.2 做好材料管理工作

以公路養(yǎng)護(hù)施工要求為出發(fā)點(diǎn)，加強(qiáng)材料選擇管控，還要落實(shí)材料檢測工作，確保每一項(xiàng)材料的性能指標(biāo)都達(dá)到要求。具體來說，材料管理應(yīng)做好下述幾點(diǎn)工作：第一，合理選擇施工材料。對公路項(xiàng)目的方案、等級、現(xiàn)場環(huán)境展開全面調(diào)查分析，明確每一項(xiàng)指標(biāo)和要求，然后結(jié)合材料招標(biāo)結(jié)果來簽訂項(xiàng)目采購合同。在合同中，必須明確標(biāo)注好材料的性能、單次運(yùn)輸量、交付時(shí)間等，確保工程質(zhì)量合格，也不能存在供應(yīng)終端的情況。第二，加強(qiáng)材料檢測與控制。在材料采購?fù)瓿珊?，進(jìn)入施工現(xiàn)場需要從數(shù)量、規(guī)格、驗(yàn)收報(bào)告方面出發(fā)及時(shí)進(jìn)行材料檢測，如果材料不全面，則需要拒收施工材料。即使是開始施工后，材料的檢測也非常重要，每項(xiàng)材料投入使用前都要做好檢測工作。在此次項(xiàng)目中，水泥材料的取樣數(shù)量為12kg，分別從20 個(gè)不同位置進(jìn)行樣品的選取。同時(shí)，在同批次、總量300m以內(nèi)的砂石中選取12kg 的樣品，分別在頂、中間、底部位置選取。第三，正式攪拌前進(jìn)行試拌處理，并進(jìn)行性能參數(shù)的檢測，根據(jù)實(shí)際情況做出調(diào)整。第四，加強(qiáng)瀝青材料加入比例的控制，落實(shí)各種原材料的稱重檢測與控制。

5.3 提高施工過程質(zhì)量控制力度

公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，工程技術(shù)人員嚴(yán)格執(zhí)行操作要點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)，并落實(shí)旁站監(jiān)理工作。在施工現(xiàn)場和設(shè)計(jì)方案、工藝標(biāo)準(zhǔn)不符時(shí)，或者存在違法、違規(guī)作業(yè)的情況，監(jiān)理人員及時(shí)制止，并上報(bào)相關(guān)部門，采取必要的處理措施。以該國道項(xiàng)目為例分析，瀝青路面攤鋪、碾壓等環(huán)節(jié)施工，應(yīng)做好如下工作：選用2 臺攤鋪機(jī)同步進(jìn)行，組合形成設(shè)備工作組開展工作；施工單位根據(jù)每日準(zhǔn)備材料的數(shù)量，確定施工路面的長度；在現(xiàn)場提前放置好墊木，確保熨平板下部達(dá)到平整、對齊的效果；攤鋪開始前，需要進(jìn)行預(yù)熱處理，當(dāng)溫度超過100C 時(shí)，可以開展攤鋪施工；在瀝青面層底部攤鋪施工中，速度控制為4m/min，中、表層則為3m/min；定期進(jìn)行道路的高程、橫坡、縱坡等檢測，及時(shí)調(diào)整工程偏差；選擇合適的機(jī)械設(shè)備，加強(qiáng)配置和控制，如初壓施工中，選擇使用2 臺鋼桶壓路機(jī)、2 臺振動壓路機(jī)進(jìn)行；加強(qiáng)路面溫度的控制。

6 效益評價(jià)

纖維瀝青同步碎石封層較之傳統(tǒng)的碎石同步封層施工，成本略有升高。如傳統(tǒng)工程為13.6 元/m，而纖維瀝青同步碎石封層為20.4 元/m。但是后者的壽命非常長，在后續(xù)的運(yùn)維階段，投入的養(yǎng)護(hù)資金也比較少，長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益明顯超過傳統(tǒng)碎石封層技術(shù)。與同類型的病害處理方式相比，纖維瀝青同步碎石封層施工技術(shù)的操作非常簡單，工期較短，養(yǎng)護(hù)成本也比較低，還不會給道路交通造成過大的影響。從這些方面出發(fā)，加入纖維材料之后，道路的總體性能得到了很大的提升，尤其是吸油率、韌性方面，延長了使用壽命，所以經(jīng)濟(jì)效益、社會效益極為明顯，綜合利用價(jià)值比較高。

7 后期觀測

對于纖維瀝青同步碎石封層項(xiàng)目來說，經(jīng)過施工后的觀測，發(fā)現(xiàn)總體性能良好。具體觀測記錄如下：第一，在施工結(jié)束后的一個(gè)月，發(fā)現(xiàn)路面有一定的碎石脫落的情況，但是這些碎石中，多數(shù)都是在施工中存在過量的情況，已及時(shí)組織回收和處理，達(dá)到路面結(jié)構(gòu)平整度的要求。第二，在施工后的兩個(gè)月，路面上的脫落碎石數(shù)量比較少，封層結(jié)構(gòu)基本達(dá)到穩(wěn)定性要求，且滲水系數(shù)、摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度等參數(shù)都符合工程的要求。第三，在施工后的六個(gè)月，雖然環(huán)境溫度比較低，路面有零散的脫落碎石材料，但是并未影響整體材料的性能，道路交通通行質(zhì)量比較好。較之其他的路段病害來說，封層路段還沒有嚴(yán)重的病害問題，整體來說通行狀況良好。

8 結(jié)語

綜上所述，國道瀝青路面纖維封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)有著較高的先進(jìn)性，施工效益比較高。但是目前我國對于該技術(shù)的應(yīng)用還沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，未來要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。從此次工程案例施工效果分析，纖維碎石封層養(yǎng)護(hù)施工效果良好，連續(xù)觀測的結(jié)果也比較滿意，今后還需要加強(qiáng)技術(shù)探索和應(yīng)用，不斷應(yīng)用到公路養(yǎng)護(hù)中，推動我國公路領(lǐng)域的全面發(fā)展。