纖維瀝青同步碎石封層在公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用研究

魏世棟

摘要：纖維瀝青同步碎石封層是一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，近幾年在公路工程養(yǎng)護(hù)中推廣使用。但是作為一種新技術(shù)，目前尚無詳細(xì)施工規(guī)范及具體操作要求，需要通過工程應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)并完善具體施工工藝及質(zhì)量控制方法。本論述通過纖維瀝青同步碎石封層技術(shù)在某二級(jí)公路養(yǎng)護(hù)工程中的具體應(yīng)用，對(duì)施工材料提出了具體要求，對(duì)施工工序細(xì)化控制，對(duì)施工工藝方法及施工質(zhì)量控制進(jìn)行了研究，闡述了施工方法、施工機(jī)械及注意事項(xiàng)，并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析及后期跟蹤觀測(cè)。此技術(shù)施工工期短，養(yǎng)護(hù)成本較低，道路交通影響小且方便車輛正常通行，并且增加了路面摩擦系數(shù)，大幅提高了路面質(zhì)量及安全性，在養(yǎng)護(hù)工程中應(yīng)用效果較好，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：纖維瀝青;同步封層;公路養(yǎng)護(hù);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U416.2??????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

纖維瀝青同步碎石封層結(jié)構(gòu)是一層瀝青和一層纖維再加一層瀝青和一層碎石材料相互作用形成的密集網(wǎng)絡(luò)纏繞結(jié)構(gòu)[1]。由于纖維的高抗拉強(qiáng)度、高彈性模量和增強(qiáng)性，纖維瀝青碎石封層能有效吸收、擴(kuò)散和重新分布路面結(jié)構(gòu)中的局部集中應(yīng)力，有效降低路面結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力，減少路面結(jié)構(gòu)層裂縫的產(chǎn)生，防止和抑制反射裂縫的發(fā)生，兩層瀝青的連續(xù)分布進(jìn)一步提高了封層的緊密性[2]。此外，在此結(jié)構(gòu)中起加固和橋接作用的纖維在前后兩層瀝青結(jié)合料上有很強(qiáng)的吸附作用，能很容易地吸收瀝青中的油，增加瀝青的粘度和附著力，有效防止瀝青流動(dòng)，在原路面上形成致密的保護(hù)膜，在高溫下穩(wěn)定瀝青，增韌抗裂，避免高溫泛油引起的路面病害，減少滲水的早期破壞，延長(zhǎng)道路的使用壽命[3]。纖維瀝青同步碎石封層技術(shù)廣泛應(yīng)用于普通國(guó)省干線公路瀝青路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)、裂縫路面養(yǎng)護(hù)施工[4]。

1項(xiàng)目應(yīng)用背景

甘肅省慶陽(yáng)公路事業(yè)發(fā)展中心管養(yǎng)的G327線（連固線）是連接西峰、鎮(zhèn)原、固原之間的重要干線，在鎮(zhèn)原境內(nèi)與S318線相輔相成，既發(fā)揮著普通干線公路網(wǎng)的作用，又肩負(fù)著與農(nóng)村公路網(wǎng)的銜接作用，對(duì)鎮(zhèn)原縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展、文化宣傳、社會(huì)交流等起著至關(guān)重要的作用。該路段建成運(yùn)營(yíng)已經(jīng)8 a，交通量近年來不斷增加，車流量已達(dá)到6000輛/d，隨著高鐵、高速公路等大型工程相繼開工，運(yùn)輸石料的貨車流量更是急劇增多，且超載運(yùn)輸現(xiàn)象嚴(yán)重，同時(shí)近年來受降雨量增加和極端惡劣氣候的影響，尤其是2018年的連續(xù)降雨，造成G327線 K1494+500-K1539+244段路面多處裂縫、龜裂和坑槽，致使行車安全無法保障，后期養(yǎng)護(hù)困難大、費(fèi)用高。

長(zhǎng)期以來一直采取路面灌縫、油路銑刨等傳統(tǒng)路面病害處治技術(shù)進(jìn)行處治，但是效果欠佳。從2019年開始連續(xù)兩年采用纖維瀝青同步碎石封層技術(shù)對(duì) G327K1518+650-K1521+000段和K1521+000-K1524+000段進(jìn)行路面處治，有效改善了路面通行狀況，取得良好的效果。

2玄武纖維瀝青同步碎石封層材料要求

2.1瀝青粘結(jié)料

纖維瀝青封層工程中采用殼牌90#道路石油瀝青，瀝青用量見表1所列。

2.2纖維

纖維長(zhǎng)度一般為30～120 mm。根據(jù)路面實(shí)際病害處治需要，工程中采用55 mm玄武巖纖維。纖維用量一般為60 g/m2，可結(jié)合路面目前現(xiàn)狀及交通量情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)路面龜裂嚴(yán)重時(shí)，纖維用量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可適當(dāng)增加，但應(yīng)控制在80 g/m2～100 g/m2范圍內(nèi)。

2.3碎石

根據(jù)交通量和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用規(guī)格為10～15 mm 的輝綠巖。輝綠巖屬于堿性材料，與瀝青之間具有較強(qiáng)的粘附性，能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的粘結(jié)性能。且碎石具有較高的強(qiáng)度，耐磨耗性較好，干燥、潔凈、無雜質(zhì)、無風(fēng)化、成立方體。技術(shù)人員先后到平?jīng)鲠轻紖^(qū)、白銀靖遠(yuǎn)縣、定西臨洮縣、天水武山縣考察當(dāng)?shù)剌x綠巖碎石性能指標(biāo)，根據(jù)指標(biāo)中各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)比，經(jīng)過比選決定采用靖遠(yuǎn)縣的輝綠巖碎石，該碎石壓碎值為10.5、瀝青與集料粘附性為四級(jí)。對(duì)碎石進(jìn)行預(yù)裹覆處理，提高碎石瀝青的粘附性。纖維瀝青同步碎石封層碎石用量范圍見表2所列。

2.4施工機(jī)械設(shè)備

施工主要投入設(shè)備包括路面清掃車2臺(tái)、瀝青拌和樓1臺(tái)、纖維瀝青同步碎石封層車1臺(tái)、膠輪壓路機(jī)2臺(tái)（30 t/臺(tái)）、集料運(yùn)輸車4臺(tái)、50裝載機(jī)1臺(tái)。

3施工工藝及質(zhì)量控制

3.1施工工藝

施工前鋪筑200 m試驗(yàn)路段，依據(jù)試驗(yàn)段鋪筑總結(jié)，合理調(diào)整并確定瀝青、纖維和碎石等材料的用量，組織確定撒布溫度、施工人員、機(jī)械設(shè)備配備。具體工藝如下：

處治舊路面病害→施工放線→瀝青、纖維、碎石撒布→初期碾壓→人工修補(bǔ)→終壓和養(yǎng)護(hù)→清理回收脫落碎石→開放交通→養(yǎng)護(hù)→后期跟蹤觀測(cè)。

3.2施工過程中質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.2.1原路面病害處理

施工前組織技術(shù)人員對(duì)施工路段路面平整度、橫坡、高程等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)沉陷、坑槽等病害進(jìn)行處治，采用人工配合清掃車的方式對(duì)路面做徹底清掃。3.2.2施工放線

以原路面中線作為纖維碎石封層施工中線進(jìn)行控制，根據(jù)中線和寬度確定路面邊線。放線過程中將棕繩擋在邊線上，保證路面邊線整齊、順直圓滑。

3.2.3瀝青、纖維、碎石撒布

瀝青選用90#道路石油瀝青，瀝青溫度控制在130℃～150℃之間，碎石在撒布前必須經(jīng)拌合樓按3‰的油石比進(jìn)行預(yù)裹覆，同時(shí)要確保碎石潔凈，碎石溫度控制在80℃～110℃之間、拌和時(shí)間不宜小于10 s。經(jīng)裹覆后出料溫度控制在140℃～160℃之間，碎石用量為22 kg/m2。灑布溫度不低于135℃～150℃。

3.2.4初期碾壓

為保證碾壓質(zhì)量和加快施工進(jìn)度，調(diào)用兩臺(tái)（30 t）膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，為了確保碾壓效果，對(duì)輪胎涂抹植物油，并且按照“緊跟、慢壓、先慢后快”的方式進(jìn)行碾壓。每次重疊1/3輪寬兩側(cè)到邊碾壓，碾壓次數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況和環(huán)境確定，一般不得低于5～6遍。6D5465C4-0FA7-4A33-B55C-9702861D5285

3.2.5人工修補(bǔ)

作業(yè)過程中，對(duì)每車料的重點(diǎn)部位，例如起點(diǎn)、終點(diǎn)，路面縱向裂縫等部位應(yīng)分情況不同分別進(jìn)行處治，對(duì)撒布不均勻區(qū)域進(jìn)行人工找平，漏撒路面人工緊跟補(bǔ)撒處理。

3.2.6清理回收脫落碎石

到達(dá)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，人工配合清掃車，從路中向邊緣，清掃路面施工后多余碎石，至少每個(gè)車道充分清掃3次。

3.2.7開放交通及初期養(yǎng)護(hù)

開放交通應(yīng)專人指揮引導(dǎo)社會(huì)車輛緩慢通行，使重型車輛對(duì)封層路面再次進(jìn)行碾壓，以便取得更好的效果。對(duì)封層后路面施劃標(biāo)線，完成施工。

施工完成后在初期養(yǎng)護(hù)中，對(duì)脫落的碎石及時(shí)清掃回收，并定期進(jìn)行跟蹤觀測(cè)。對(duì)有脫落的路段及時(shí)按封層施工工藝再次進(jìn)行修補(bǔ)。

3.3施工注意事項(xiàng)

纖維瀝青同步碎石封層技術(shù)在公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中優(yōu)勢(shì)明顯，實(shí)際施工過程中應(yīng)重點(diǎn)注意以下問題。首先，注意纖維瀝青封層的應(yīng)用范圍。采用纖維瀝青封層對(duì)普通公路瀝青路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和中修表面磨耗層，可以提高路面的防水性、抗裂性、抗老化性、防滑性和耐磨性，延長(zhǎng)路面大修周期，延長(zhǎng)路面使用壽命。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)或中修時(shí)，路面結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、良好的平整度和較低的車轍深度，不適合高等級(jí)公路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。其次，纖維瀝青同步碎石封層的施工需要適宜的氣象條件。纖維瀝青同步碎石封層對(duì)氣候條件要求嚴(yán)格，氣候條件對(duì)其施工和質(zhì)量影響很大。天氣的突然變化會(huì)引起許多不利問題。注意施工期間的天氣預(yù)報(bào)，對(duì)施工期間的天氣情況進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)，以確定合適的施工時(shí)間。最低氣溫條件為氣溫高于15℃，道路溫度高于20℃，并呈上升趨勢(shì);當(dāng)溫度低于20℃，路面溫度低于25℃，且呈下降趨勢(shì)時(shí)，不允許施工;如果溫度高于45℃，路面溫度高于60℃，則不適合施工。

4效益評(píng)價(jià)

纖維瀝青同步碎石封層與傳統(tǒng)碎石同步封層相比較，傳統(tǒng)碎石同步封層造價(jià)為13.6元/m2，纖維瀝青同步碎石封層為20.4元/m2，相比之下，纖維瀝青同步碎石封層造價(jià)較高一些，但其使用壽命遠(yuǎn)長(zhǎng)于傳統(tǒng)碎石同步封層，后期養(yǎng)護(hù)投入大幅減少，長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益明顯高于傳統(tǒng)碎石同步封層。

與同類病害處治方案相比較，纖維瀝青同步碎石封層技術(shù)施工工序簡(jiǎn)捷，施工工期短，養(yǎng)護(hù)成本較低，后期效果較好，對(duì)道路交通影響小、方便車輛正常通行。與灌縫、油路銑刨相比纖維瀝青同步碎石封層技術(shù)可大幅提高路面質(zhì)量，增加摩擦系數(shù)，提高安全性。與傳統(tǒng)碎石同步封層技術(shù)相比，高強(qiáng)度纖維的加入使其具有良好的吸油率和韌阻性，使用壽命大幅提高，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

5后期觀測(cè)

對(duì)實(shí)施瀝青同步碎石封層路段跟蹤觀測(cè)，跟蹤觀測(cè)情況按照施工后一個(gè)月內(nèi)、第二個(gè)月、第六個(gè)月，跟蹤觀測(cè)時(shí)間為2020.7～2020.12，具體觀測(cè)結(jié)果如下：

（1）2020年7月觀測(cè)。施工后一個(gè)月內(nèi)，路面有脫落的碎石，但這些碎石很大一部分都是當(dāng)初施工過量的碎石，及時(shí)組織回收清理，路面整體效果良好。

（2）2020年8月觀測(cè)。施工后第二個(gè)月，脫落的碎石明顯減少，封層已趨于穩(wěn)定，經(jīng)檢測(cè)滲水系數(shù)、摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度均滿足規(guī)范要求。

（3）2020年12月觀測(cè)。施工后六個(gè)月，12月份氣溫降低，路面有零星脫落的碎石，但未影響到封層整體效果，路況質(zhì)量良好。同比其他路段病害，封層路段目前無裂縫病害發(fā)生，病害明顯減少。

6結(jié)語(yǔ)

纖維瀝青同步碎石封層是一項(xiàng)新的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，尚無施工規(guī)范，相關(guān)技術(shù)及施工人員在工程施工過程中不斷總結(jié)和完善，對(duì)比兩年中工程應(yīng)用結(jié)果，施工質(zhì)量有明顯提高。本中心對(duì)養(yǎng)護(hù)路段2019年和2020年兩年的碎石封層路段進(jìn)行后期跟蹤觀測(cè)，2020年的施工質(zhì)量明顯高于2019年。但目前還存在一些問題需要在實(shí)際施工中不斷探索、不斷改進(jìn)，以便更好地應(yīng)用在公路養(yǎng)護(hù)中。

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