同步碎石封層技術(shù)研究

文／懷來縣公路工程管理站 王志強(qiáng)

關(guān)鍵字:道路工程；路面；同步碎石封層；施工技術(shù)

1 引言

近年來，我國(guó)高速公路的建設(shè)速度與水平得到了極大的提升，而低等級(jí)公路也是我國(guó)道路網(wǎng)組成中極其重要的一部分，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施提供保障。鑒于目前我國(guó)低等級(jí)道路的等級(jí)水平較低，且道路網(wǎng)的廣度和深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，交通的不便利已無法更好適應(yīng)當(dāng)前新農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求。碎石封層技術(shù)作為一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效的路面新技術(shù)，廣泛應(yīng)用于新建道路磨耗層或用于新建交通量較小的道路面層及路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中，按結(jié)構(gòu)可以分為單層、雙層、倒裝、嵌擠、帽封層和三明治封層。碎石封層技術(shù)不僅可以對(duì)普通公路的瀝青路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，作為新建公路瀝青路面的表面磨耗層，還可以應(yīng)用于低等級(jí)、輕交通量道路的建設(shè)工程中，一方面其施工技術(shù)簡(jiǎn)單，可以大幅降低筑路成本，有效緩解公路建設(shè)資金短缺問題，另一方面可以迅速增加公路網(wǎng)的覆蓋范圍，對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后的農(nóng)村地區(qū)和中西部地區(qū)具有重要意義。同步碎石封層在低等級(jí)公路采用單層碎石封層時(shí)可以緩解公路建設(shè)中資金的不足，作為一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的路面技術(shù)，在未來必將得到較為廣泛的應(yīng)用。

2 同步碎石級(jí)配設(shè)計(jì)及優(yōu)點(diǎn)

碎石封層的類型以及性質(zhì)與所采用的膠結(jié)料的種類及石料選擇有很大的關(guān)系，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，各類碎石封層的應(yīng)用范圍也有所不同，具有改善路表抗滑性能、降低碎石脫落率、密實(shí)巖石等一系列優(yōu)點(diǎn)，能有效的增強(qiáng)路面的抗滑性能，同時(shí)防止水分進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層，提高路面防滲水性能，減少路面反射裂縫的發(fā)生，用于道路養(yǎng)護(hù)可延長(zhǎng)路面的使用壽命?？傮w而言，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）具有良好的防水性能，鋪灑于路面表面形成的瀝青薄膜能有有效隔絕水的侵蝕，同時(shí)瀝青滲入原路面的微小裂縫處，提高了路面的防水性能；（2）具有優(yōu)秀的抗滑性能，因裸露在外的集料與行駛車輛輪胎直接接觸，輪胎與路面摩擦力增強(qiáng)，使得路面抗滑系數(shù)、構(gòu)造深度增強(qiáng)；（3）具有較高耐久性，相較于鋪灑石屑，集料在壓實(shí)后能較好嵌入瀝青，在形成作用下不易發(fā)生骨料的脫落及流失；（4）與瀝青具有較好結(jié)合性，因集料形狀均一性好，且粒徑單一，能保證集料空隙完全由瀝青填充。用于實(shí)體工程當(dāng)中，可作為預(yù)養(yǎng)護(hù)路面，緩解路面裂縫、磨光、脫落、泛油等病害，延長(zhǎng)路面使用壽命。同時(shí)用于低等級(jí)路面新建層，又具有施工簡(jiǎn)易、成本較低等優(yōu)勢(shì)。

同步碎石封層現(xiàn)常采用McLeod級(jí)配設(shè)計(jì)方法，該方法首先通過確定碎石尺寸中值、碎石針片狀指數(shù)、平均最小尺寸、單位質(zhì)量、密度、孔隙率、碎石對(duì)瀝青的吸收率、交通量修正因子、路面狀況修正因子計(jì)算得出瀝青與碎石的用量。單層同步碎石封層多采用單一級(jí)配，通常為4.75～9.5mm；雙層同步碎石封層上層常采用4.75～9.5mm，下層通常采用9.5～13.2mm及13.2～16mm。集料多采用玄武巖、石灰?guī)r耐磨堿性和中性集料。瀝青多采用70、90號(hào)基質(zhì)瀝青及SBS改性瀝青。

3 同步碎石預(yù)裹覆技術(shù)

對(duì)于同步碎石封層，研究表明對(duì)碎石進(jìn)行預(yù)裹覆能增加集料與瀝青的粘附性，防止集料脫落，這是由于該技術(shù)能在一定程度上減少石料撒鋪過程中灰層的影響，同時(shí)預(yù)先裹覆在集料表面的瀝青在撒布時(shí)能大幅提升與瀝青的黏附性。對(duì)于雙層同步碎石封層，下層碎石的預(yù)裹覆還能提高與上層碎石的黏附性，提高上下兩層碎石之間的粘結(jié)能力，提高碎石封層的整體性能。預(yù)裹覆技術(shù)就施工而言，還能提高碎石撒鋪時(shí)的溫度，但總體而言都是為保證碎石與瀝青能有效充分黏附。

在進(jìn)行預(yù)裹覆時(shí)，需對(duì)碎石進(jìn)行清洗，保證集料的干凈無粉層等雜志，同時(shí)還需對(duì)集料進(jìn)行加熱，溫度控制一般為140～150℃左右，一般時(shí)間控制為30s左右。預(yù)裹覆施工時(shí)，在單位石料用量保持不變的情況下，瀝青用量過多會(huì)導(dǎo)致整體石料泛油，造成后期路面其他問題；瀝青用量過低，會(huì)導(dǎo)致石料的流動(dòng)性較差，裹覆效果減低。因此在進(jìn)行預(yù)裹覆時(shí)，需對(duì)瀝青及石料用量進(jìn)行精準(zhǔn)控制。

4 工程概況

本研究選用某試驗(yàn)路段，該路段長(zhǎng)1km，路面面層為AC-13瀝青混凝土。如表1所示，進(jìn)行雙層同步碎石封層施工。

表1 鉆孔機(jī)械數(shù)據(jù)

在進(jìn)行雙層同步碎石施工時(shí)，首先需對(duì)原路面進(jìn)行清潔打掃，以減少灰層等雜志對(duì)封層鋪筑的影響；然后需進(jìn)行下層SBS改性瀝青碎石封層的施工，改性瀝青鋪灑時(shí)應(yīng)將溫度控制在175~～185℃之間，石料和瀝青的撒鋪量由電腦進(jìn)行控制，以達(dá)到封層碎石及瀝青的精準(zhǔn)控制，但施工過程中需對(duì)噴撒裝置進(jìn)行人為控制，從而確保瀝青、碎石撒鋪的均勻性，防止漏撒及撒布重疊等現(xiàn)象；撒布結(jié)束后需對(duì)其進(jìn)行認(rèn)為檢查，對(duì)撒布不均的地方需進(jìn)行人工修補(bǔ)，對(duì)于重疊部分也需進(jìn)行人工處理；確保整個(gè)施工路段撒布均勻后，需采用碾壓機(jī)對(duì)試驗(yàn)路段來回碾壓2-3次，在碾壓過程中，應(yīng)由兩邊向中間碾壓；碾壓結(jié)束后，需對(duì)路面多余石料進(jìn)行清理，待下層SBS改性瀝青碎石封層至常溫時(shí)，重復(fù)上述操作進(jìn)行上層同步碎石封層操作；最后等上層碎石封層至常溫狀態(tài)后，完成整個(gè)封層施工，方可開放交通。施工過程中，需保證瀝青、石料等材料的質(zhì)量，同時(shí)進(jìn)行避免在低溫、雨天及大風(fēng)等不利天氣環(huán)境下施工，最后在未完成同步碎石施工前，嚴(yán)禁開放交通，以避免對(duì)施工區(qū)域造成污染。

為研究試驗(yàn)路段雙層同步碎石封層抗滑性能，現(xiàn)就原路面、施工完成后封層路面、3個(gè)月封層路面及6個(gè)月封層路面進(jìn)行擺式儀法測(cè)定其路面摩擦系數(shù)，隨機(jī)抽取7處，結(jié)果表2及圖1所示所示。

表2 雙層同步碎石及原路面擺置檢測(cè)表

圖1 雙層同步碎石及原路面擺置

如圖1所示，雙層同步碎石封層施工完成后至6個(gè)月后的BPN均值均較原AC-13路面摩擦系數(shù)高，這主要是因?yàn)樗槭鈱颖砻骷系哪湍バ阅芎?，排列緊密，增大了輪胎與路面的接觸面積。但隨著時(shí)間的推移，雙層同步碎石封層的BPN逐漸降低，約為14.5%，這主要是因?yàn)檩喬ヅc碎石封層長(zhǎng)久的磨耗使得部分集料發(fā)生脫落，同時(shí)還會(huì)造成集料表面紋理的消耗，使得輪胎與路面接觸面積減少。但總體而言，施工完成后雙層同步碎石封層的BPN較原路面提高約20.6%，6個(gè)月后BPN也較原路面高。故雙層同步碎石封層具有良好抗滑性能。

5 結(jié)語(yǔ)

同步碎石封層因其優(yōu)異的抗裂縫、防水、抗滑、耐磨等性能，不僅能夠用于高等級(jí)路面預(yù)養(yǎng)護(hù)，同時(shí)也可用作低交通量、低等級(jí)公路面層。本研究就同步碎石封層的優(yōu)點(diǎn)、級(jí)配設(shè)計(jì)方法、預(yù)裹覆技術(shù)進(jìn)行施工技術(shù)探討，基于試驗(yàn)路進(jìn)行原路面、0個(gè)月、3個(gè)月及6個(gè)月后利用擺式儀法對(duì)同步碎石封層進(jìn)行抗滑擺值測(cè)定，結(jié)果表明同步碎石封層具有良好抗滑性能。其結(jié)論如下：

（1）施工0、3、6個(gè)月期間，同步碎石封層的抗滑擺值均高于原AC-13瀝青混凝土路面；

（2）施工完成后，同步碎石封層抗滑擺值較原路面提升約20.6%；

（3）隨著時(shí)間的推移，同步碎石封層的抗滑擺置逐漸降低，施工完成6個(gè)月后降低約14.5%。