精表處在聞垣高速預(yù)防性養(yǎng)護中的應(yīng)用

段 國 珍

(山西交通控股集團有限公司運城北高速公路分公司，山西 運城 044000)

0 引言

高速公路瀝青路面在運營使用幾年后，路面結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)裂縫、磨光等病害，此時如果沒有及時進行維修，瀝青路面各方面使用性能會加速下降，甚至?xí)苯佑绊懶熊嚢踩玔1]。精表處可以對輕微的病害進行修補，有效提高瀝青路面的抗滑性能和抗?jié)B性能，保證行車安全[2]。聞垣高速公路運營10年后路面出現(xiàn)輕微破損，對路面使用情況進行調(diào)查分析后擬采用精表處對瀝青路面開展預(yù)防性養(yǎng)護。在施工現(xiàn)場布置測點對養(yǎng)護前后的滲水系數(shù)、摩擦系數(shù)等指標(biāo)進行檢測，作為評價微表處養(yǎng)護效果的主要依據(jù)。

1 路面使用狀況調(diào)查

1.1 項目概況

聞垣高速公路設(shè)計全長83.904 km，位于山嶺重丘區(qū)，設(shè)計最大路基寬度26 m，設(shè)計最大車速100 km/h，運營通車后車流量較大，且重型運煤貨車較多。自2010年12月全線建成通車以來，道路運行情況良好，路基整體未發(fā)現(xiàn)明顯破壞，路面局部出現(xiàn)輕微裂縫、表面磨光、車轍等病害，且瀝青路面瀝青已出現(xiàn)明顯老化。為了提高行車舒適性，保證行車安全，對出現(xiàn)病害路段開展預(yù)防性養(yǎng)護。通過對聞垣高速公路路面抗滑不足路段路面使用狀況進行詳細勘察，計劃采用精表處進行預(yù)防性養(yǎng)護。

1.2 路面使用狀況調(diào)查結(jié)果分析

路面使用狀況調(diào)查采用人工徒步配合檢測車調(diào)查的方式，調(diào)查的內(nèi)容主要為：路面病害類型、病害位置、病害數(shù)量等[3]。調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，路基路面整體狀況良好，部分長大縱坡及急彎路段瀝青路面存在輕微裂縫、表面磨光等病害，降低了路面的抗滑性能，在一定程度影響了行車安全。為了改善路面抗滑性能，對局部磨光路段進行了拉毛處理。按照每1 km作為一個調(diào)查路段，共確定7處需要采用預(yù)防性養(yǎng)護維修的路段，考慮到兩側(cè)延伸，總計養(yǎng)護長度為9.078 km。

統(tǒng)計路面狀況檢測評定結(jié)果，調(diào)查20處路段總體路況均較好，PQI等級基本為“優(yōu)”，少數(shù)路段PCI等級為良，部分路段路況指數(shù)評價結(jié)果如表1所示。

表1 部分路段路況指標(biāo)評價結(jié)果

分析表1數(shù)據(jù)可以看出，各路段的PQI值均高于90，評定等級為優(yōu)，個別路段PCI值小于90，評定等級為良[4]。通過分析各路段現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，擬進行精表處預(yù)防性養(yǎng)護路段瀝青路面出現(xiàn)橫向裂縫、縱向裂縫和表面磨光等病害。裂縫出現(xiàn)原因主要是由于基層反射裂縫和行車荷載作用造成的，路表磨光主要位于長大縱坡及急彎路段，這是由于車輛頻繁制動加劇了對路面材料的磨損，降低路面抗滑能力，造成路面磨光。

2 精表處養(yǎng)護方案

2.1 養(yǎng)護方案設(shè)計

通過分析調(diào)查結(jié)果，擬養(yǎng)護路段路面結(jié)構(gòu)承載力滿足要求，但存在裂縫、磨光等病害。為了有效修復(fù)裂縫，提高路面抗滑性能，降低養(yǎng)護成本，采用精表處技術(shù)進行預(yù)防性養(yǎng)護。養(yǎng)護施工前對瀝青路面進行徹底清理，對裂縫進行清縫、灌縫處治，然后攤鋪5 mm厚精表處混合料。具體處治方案如下：

1)底層：同步灑布Ⅰ型高性能膠結(jié)料+細集料，Ⅰ型高性能膠結(jié)料滲入原路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，起到再生及加固的作用，還可以封閉路表孔隙，充當(dāng)封水層。

2)中間層：同步灑布Ⅱ型高性能膠結(jié)料+細集料，在上下層集料相互嵌擠作用下產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，與Ⅱ型高性能膠結(jié)料的粘聚力一起提高路面結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性，進而提高路面結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和行車舒適性。

3)面層：采用Ⅱ型高性能膠結(jié)料封面，對中間層施工中出現(xiàn)的松動、粘結(jié)不牢的部分進一步進行加固，防止集料脫落、飛散，封閉路表孔隙，起到防水作用。

通過施工，在原路面形成3 mm～5 mm厚的精表處薄層結(jié)構(gòu)，養(yǎng)護后路面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 精表處施工工藝

1)施工機械選配。

精表處施工選用同步封層車，同步完成細集料的撒布和高性能膠結(jié)料的噴灑。施工中嚴(yán)格控制同步封層車的速度和灑布量，保證布料均勻，局部機械漏灑部位可通過人工找補。精表處同步封層車的作業(yè)寬度一般為2.0 m～4.0 m，噴嘴噴流角度θ為0°～95°。噴灑臂離地高度控制在300 mm～550 mm，相鄰噴嘴間距為200 mm～400 mm。為了保證灑布量，同一地點需要有2個～3個噴嘴重疊噴灑。

2)施工準(zhǔn)備。

精表處施工應(yīng)選擇在干燥和較熱的季節(jié)施工，施工當(dāng)天天氣晴朗，氣溫不低于15 ℃。氣溫低于10 ℃或下雨時，不得進行精表處施工。施工路面必須平整密實，強度和剛度滿足要求，并對路面上的病害進行處理。對每一批進場原材料進行抽檢，合格后方可選用。對施工機具加強檢查保養(yǎng)，保證同步封層車等施工機具正常運行，施工前進行試撒確定施工參數(shù)。

施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計配合比的相關(guān)要求，在場外進行模擬試驗，初步確定高性能膠結(jié)料噴灑量和細集料撒布量及施工工藝。施工路段應(yīng)有專人看守，維持施工期間的交通秩序，防止過往車輛進入施工區(qū)域。

3)鋪設(shè)試驗段。

試驗段長度不小于50 m，通過施工確定施工設(shè)備施工參數(shù)、配合比。通過試鋪確定高性能膠結(jié)料噴灑量和細集料撒布量，確定作業(yè)寬度、噴嘴噴流角度、噴灑臂離地高度、相鄰噴嘴間距等參數(shù)。根據(jù)路面的構(gòu)造深度和施工環(huán)境確定配合比，并在試鋪過程中進行調(diào)整。

4)精表處施工。

施工前進行施工放樣，確定施工區(qū)域，并做好標(biāo)識。對路面病害進行修補，保證作業(yè)面平整密實。根據(jù)試驗段確定的施工參數(shù)設(shè)置調(diào)試與標(biāo)定施工設(shè)備，施工過程中不得隨意改變施工技術(shù)參數(shù)。底層(Ⅰ型高性能膠結(jié)料+細集料)完工后，使用膠輪壓路機碾壓，經(jīng)過2 h～3 h固化成型后進行面層施工。中間層和面層(Ⅱ型高性能膠結(jié)料+細集料+Ⅱ型高性能膠結(jié)料)完工后，使用膠輪壓路機碾壓，氣溫為25 ℃以上時，經(jīng)1 h～2 h固化成型可開放交通。如施工過程中發(fā)現(xiàn)局部漏灑或不均勻，應(yīng)及時找補。

3 精表處養(yǎng)護效果分析

3.1 滲水系數(shù)檢測結(jié)果分析

在養(yǎng)護施工前和養(yǎng)護完工后，在路面輪跡位置布置測點進行滲水系數(shù)檢測。檢測一處換一個車道，每個測點做兩次滲水試驗，取平均值作為檢測結(jié)果。為了降低數(shù)據(jù)的變異性，各檢測斷面布置間距為100 m，取部分有代表性的測點養(yǎng)護前后滲水試驗檢測結(jié)果作為研究對象，檢測結(jié)果如表2所示，繪制養(yǎng)護前后滲水系數(shù)變化趨勢圖如圖2所示。

分析表2數(shù)據(jù)，養(yǎng)護前各試驗測點滲水系數(shù)值相對較大，其中有3個測點大于20 mL/min，超過了JTG F801—2012公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)中對高速公路路面滲水系數(shù)的要求，最大值為45 mL/min，最小值為8 mL/min，數(shù)據(jù)變異性較大。如果不及時進行維修，路面瀝青膜脫落后抗?jié)B性能將加速下降，水分滲入后瀝青路面會加劇面層結(jié)構(gòu)破壞。養(yǎng)護后滲水系數(shù)明顯下降，5個測點中最大值是4 mL/min，最小值為0，提高百分率為87.5%～100%，滿足設(shè)計要求，且數(shù)據(jù)變異性明顯下降。瀝青路面抗?jié)B性能明顯提高，有效提高了路面抵抗雨水侵蝕的能力。

表2 部分測點養(yǎng)護前后滲水試驗檢測結(jié)果

3.2 摩擦系數(shù)試驗檢測結(jié)果分析

路面摩擦系數(shù)試驗與滲水系數(shù)試驗測點布置相同，布置間距為100 m，位于每個車道的輪跡位置。每個檢測斷面布置3個測點，取3個測點擺值的平均值作為檢測值。養(yǎng)護前后路面摩擦系數(shù)試驗檢測結(jié)果如表3所示。

表3 養(yǎng)護前后路面擺值檢測結(jié)果

分析表3數(shù)據(jù)，養(yǎng)護前各測點摩擦系數(shù)抗滑擺值檢測值最小值為55 BPN，養(yǎng)護后瀝青路面擺值明顯提高，提高百分率達到7.94%以上，均滿足JTG D50—2017公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范中要求的不小于42 BPN的要求。這是由于在車輛荷載的作用下，路面抗滑擺值下降，抗滑性能下降。精表處材料中所使用的金剛砂可有效提高瀝青路面的抗滑性能，提高路面摩擦系數(shù)，因此養(yǎng)護后路面抗滑擺值有了較大幅度提高。

3.3 鉆芯取樣試驗結(jié)果分析

鉆芯取樣測點位置與上述兩個試驗的測點相同，取樣時間在通車3個月以后。每個檢測斷面取芯數(shù)量為6個，密封后帶回實驗室，芯樣表面水分干燥后對養(yǎng)護材料滲透深度進行量取，檢測結(jié)果如表4所示。

表4 各芯樣養(yǎng)護材料滲透深度檢測結(jié)果

分析表4各芯樣養(yǎng)護材料滲透深度檢測結(jié)果，精表處養(yǎng)護結(jié)束3個月后，養(yǎng)護材料的滲透深度最小深度5.56 mm，最大深度為6.34 mm。養(yǎng)護材料滲入舊瀝青路面后，可以使老化瀝青再生，提高瀝青的針入度、延度、軟化點等性能指標(biāo)，使舊瀝青路面性能恢復(fù)到接近新建路面的狀態(tài)。

4 結(jié)語

與微表處養(yǎng)護技術(shù)相比，精表處厚度薄、耐磨抗滑性好、平整度高，且施工工序簡單、施工速度快、開放交通速度快，施工成本低。結(jié)合聞垣高速公路瀝青路面精表處預(yù)防性養(yǎng)護施工實踐，根據(jù)路面使用狀況調(diào)查結(jié)果制定養(yǎng)護方案，完工后對養(yǎng)護效果進行了檢測分析。采用精表處進行預(yù)防性養(yǎng)護后，路面平整度、抗滑性能、抗?jié)B性能等指標(biāo)大大改善，有效提高了行車舒適性，保證了行車安全。