OGFC罩面在高速公路養(yǎng)護工程中的應用

摘要 排水瀝青罩面層由于排水、抗滑、降噪等突出優(yōu)點，在國內(nèi)外高速公路養(yǎng)護工程中得到了較多應用，文章結(jié)合某高速公路養(yǎng)護工程實際，開展原路面典型病害調(diào)查、病害原因分析與處治，對OGFC罩面層施工工藝、質(zhì)量檢測等關鍵技術進行規(guī)范說明，指導施工，最后對該試驗路進行現(xiàn)場檢測評價。

關鍵詞 OGFC罩面;病害成因;公路養(yǎng)護;高速公路

中圖分類號 U418.6 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）09-0136-03

引言

隨著使用年限的增長，道路結(jié)構的表面功能和使用性能均發(fā)生衰減，可以采用罩面對其進行恢復[1]。超薄磨耗層（OGFC）罩面是一種具有延長路面使用壽命、改善行駛質(zhì)量、校正表面缺陷、提高安全特性（包括抗滑性與排水性）、降低噪聲等路面功能的有效預防性養(yǎng)護措施，也可用于新建公路的表面磨耗層[2]。具有行車安全舒適、路面排水迅速、消除雨天行車濺起的水霧、降低路面行駛噪聲，以及節(jié)約養(yǎng)護和建設成本等優(yōu)勢[3]。

1 試驗路工程簡介

某高速公路車流量大，路面病害較多，雨天積水嚴重，并且路段周圍住戶較多，選取該路段作為OGFC路面養(yǎng)護維修試驗段，以期減少雨天積水，提高行車安全性，減低雨天事故率以及行車噪聲，提高周圍居民居住舒適性，減少社會影響。

工程段全長2 783 m，為全幅車道OGFC-13罩面，厚度4 cm，寬10.75 m，于2020年9月攤鋪完成。試驗段路面結(jié)構及各結(jié)構層厚度從上到下如下：4 cm的OGFC-13排水瀝青混合料、4 cm AK-13A抗滑層、5 cm的AC-16、6 cm的AC-25、3 cm的二灰穩(wěn)定碎石、20 cm的二灰穩(wěn)定碎石（2%水泥）。

2 路面典型病害調(diào)查及病害原因分析

2.1 路面病害調(diào)查

2.1.1 表面類病害

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，舊有路面主要存在麻面、松散、坑槽等表面類病害。其中，麻面和松散主要形成原因是瀝青與集料之間受高溫天氣以及較大交通荷載影響，粘附力下降，集料松動，脫離原路面。坑槽主要由于瀝青混合料受到水損壞，當原路表微裂縫出現(xiàn)后，雨水經(jīng)裂縫滲入瀝青混合料內(nèi)部，同時在行車荷載作用下混合料內(nèi)部會因反復的動水壓力作用而導致瀝青與集料的剝離，瀝青混合料整體失穩(wěn)且伴隨層間粘結(jié)失效，起初表現(xiàn)出局部松散掉粒的現(xiàn)象，發(fā)展至后期就會表現(xiàn)出大面積的瀝青混合料脫落形成坑槽。

2.1.2 裂縫類病害

舊路面存在縱向裂縫、橫向裂縫和網(wǎng)裂，產(chǎn)生原因主要包括低溫下瀝青混合料抗變形能力較差、基層反射和交通荷載、路面長期疲勞損壞、瀝青老化等因素。橫向裂縫主要是由于路面表層溫度較低，結(jié)構層內(nèi)部形成溫度梯度，瀝青混合料收縮，在溫濕循環(huán)及行車荷載重復作用下，表面裂縫沿豎向向下擴展到面層底部。豎向裂縫多出現(xiàn)在輪跡帶處，且往往是自上而下發(fā)展，屬于荷載型豎向裂縫，主要是由于路面材料經(jīng)長期的交通荷載作用，其表層的材料勁度模量已經(jīng)不滿足使用要求，抗剪強度不足，行車荷載在面層產(chǎn)生的剪應力超過面層極限抗剪強度時，面層表面開裂，并逐漸向下發(fā)展。網(wǎng)裂的主要成因是上面層相比中下面層本身較薄，當面層底部產(chǎn)生的彎拉應變超過材料本身的疲勞極限時，疲勞開裂的加劇，導致整個失穩(wěn)區(qū)域裂縫不斷增多，交錯相織形成網(wǎng)狀開裂的現(xiàn)象。

2.1.3 變形類病害

舊有路面的變形類病害表現(xiàn)為車轍和不均勻沉降，根據(jù)對高速瀝青路面車轍調(diào)研分析，高速路面車轍主要表現(xiàn)為壓密型車轍，路面下層不存在基層或土基的結(jié)構性變形，這類車轍產(chǎn)生的原因是車輛荷載作用在路面，使得瀝青混合料進一步被壓實，故其通常呈現(xiàn)V字形或U字形，但道路兩側(cè)沒有隆起。從表現(xiàn)時間來看，這類車轍往往在路面早期就已經(jīng)有所顯現(xiàn)。

2.2 原路面病害處理

（1）裂縫處治：首先對裂縫進行清潔處理，當裂縫寬度較小時，使用灌注熱瀝青填充縫隙。當裂縫寬度較大，使用沙粒式瀝青混合料或者乳化瀝青拌和而成的稀漿封層熱混合料填充縫隙。

（2）變形處治：路基不均勻沉降導致的路表塌陷變形使用注漿夯實方法。車轍導致的變形直接攤鋪罩面層。

（3）松散處治：當路面松散集料較少，先清潔路面，然后撒布乳化瀝青，并撒上細砂。大面積松散，則加鋪罩面層。

該高速公路大修直接加鋪排水瀝青罩面，鋪筑排水瀝青罩面前，檢查下承層的質(zhì)量，并對舊路面車轍、裂縫等病害進行了銑刨重鋪處治。

2.3 路基路面排水調(diào)查

高速公路邊溝排水正常，高段排水采用中分帶開口散排，原設計有超高排水，但經(jīng)過中分帶兩側(cè)設置路緣石之后，超高段排水采取對中分帶開槽，從一幅排到另外一幅，對行車安全影響較大，當瞬時降雨量較大時，積水較為嚴重。

3 路面施工工藝

3.1 施工準備

對施工設備進行準備、檢查調(diào)試，機械設備清單如表1。

3.2 防水粘結(jié)層施工

為防止雨水滲入路面內(nèi)部結(jié)構，在下承層清理完后，立即做密水處理。工程通過灑鋪乳化瀝青達到密水效果，同時起粘結(jié)新舊路面結(jié)構的作用。撒布的SBR改性乳化瀝青的固含量控制在60%，灑鋪車速度控制在5～

10 km/h，撒布量為0.6～1.0 kg/m2。此外，對于舊有路面存在一定病害銑刨的重鋪部位，著重對接縫處進行人工補灑，確保接縫部位具有良好的密水效果。

3.3 排水罩面層施工

3.3.1 高粘劑投放

采用4000型拌合樓對排水瀝青混合料進行拌制，拌合站沒有投放AR-HVA改性劑的功能，對于高粘改性劑的投放，以人工的方式進行。拌合樓每盤拌和容量為3.6 t，以8%高粘劑、92%瀝青配4.8%油石比反算出高粘劑、瀝青的投放量，最終得到的AR-HVA摻量為13.2 kg每盤，投放四包。為避免拌和時臨時稱量添加劑，影響拌和進度，出廠時分裝為3.3 kg的小包，高粘劑整袋包裝含6小包，凈重（20.0±0.2）kg。骨料稱開啟卸料AR-HVA高粘劑投放。投放拌合站有專人負責監(jiān)管，未發(fā)現(xiàn)漏投。

3.3.2 拌合

混合料的生產(chǎn)溫度按照表2進行控制，考慮高粘瀝青的粘度較大，攤鋪受溫度影響較大，如果混合料出料溫度低于175 ℃或高于195 ℃則必須作廢。

混合料的拌和首先采用將AR-HVA與集料混合干拌10 s，隨后將瀝青和礦粉一起投放，拌和45 s，整個拌和循環(huán)周期在60～65 s。

3.3.3 運輸

拌合樓和工程加鋪段距離相對較近，實際距離在30 km，運輸時間約為0.5 h，進行必要的保護，溫度散失的相對較少。對于混合料裝車進場需要測溫兩次，溫度都應該控制在175～185 ℃，對于低于170 ℃或者大于190 ℃仍以作廢處理。

3.3.4 攤鋪

罩面層攤鋪工作采用兩臺福格勒攤鋪機梯隊聯(lián)合攤鋪施工。為了防止因熨平板造成混合料溫度過快，攤鋪之前要對攤鋪機熨平板進行加熱，預熱至110 ℃。實際攤鋪中，攤鋪溫度應不小于165 ℃。罩面層的松鋪系數(shù)取1.20，即項目實際松鋪厚度為4.8 cm，攤鋪機速度控制在2～3 m/min。

3.3.5 碾壓

在碾壓過程中，盡可能按照排水路面的技術方案進行，做到整齊有序，碾壓應該遵從緊跟、慢壓、高頻、低幅的原則。壓實采用13 t悍馬牌鋼輪壓路機，按照初壓、復壓、終壓三個階段進行，相鄰的碾壓帶應該重復5～10 cm。初壓要在攤鋪后立即進行，復壓緊接著初壓后進行，初壓靜壓一遍，速度約為60 m/min，復壓靜壓四遍，速度約80 m/min，終壓采用26 t膠輪碾壓嘗試，溫度不低于100 ℃，壓實過程中路面集料出現(xiàn)粘輪現(xiàn)象，改用雙鋼輪壓路機壓實1遍，終壓速度約80 m/min。碾壓參數(shù)如表3所示。

4 施工過程質(zhì)量控制

4.1 防水粘結(jié)層質(zhì)量控制

對SBR改性乳化瀝青防水粘結(jié)層隨機選取測點進行灑鋪用量的監(jiān)控，試驗方法為記錄搪瓷盆初始質(zhì)量后將其置于測點，當SBR改性乳化瀝青灑鋪車經(jīng)過后稱取質(zhì)量，計算得到乳化瀝青灑鋪用量。SBR改性乳化瀝青防水粘結(jié)層灑布量在0.8～1.0 kg/m2之間，保證了足夠的灑鋪用量，滿足設計要求。

對SBR改性乳化瀝青防水粘結(jié)層均隨機選取測點進行路面透水性能的監(jiān)控，在SBR改性乳化瀝青破乳之后，采用滲水儀器進行現(xiàn)場滲水試驗檢測，均不滲水，表明該路段施工的防水粘結(jié)層具有很好的密水性能。

4.2 攤鋪碾壓質(zhì)量控制

對攤鋪碾壓過程中的混合料溫度進行監(jiān)控，具體數(shù)據(jù)如表4和表5所示。

從現(xiàn)場監(jiān)控情況及溫度測試結(jié)果來看，攤鋪碾壓總體良好，無明顯離析，攤鋪碾壓溫度滿足要求，施工總體良好。

4.3 瀝青混合料室內(nèi)質(zhì)量控制

施工過程中，每天對拌合樓生產(chǎn)的混合料進行取樣檢測級配及混合料性能，馬歇爾試驗測試結(jié)果如表6所示，級配如表7所示。

由上述試驗結(jié)果可知：按照施工程序和要求，排水瀝青混合料的各項性能均能得到較好保證，混合料生產(chǎn)的合成級配與生產(chǎn)配合比基本一致。

4.4 試驗路段現(xiàn)場檢測評價

對施工后的排水路面進行路面厚度、壓實度、構造深度、摩擦系數(shù)、滲水系數(shù)等參數(shù)進行監(jiān)控。通過現(xiàn)場測試可知，各項技術指標均滿足規(guī)范要求，該高速公路排水抗滑型薄層瀝青罩面施工技術良好。

5 結(jié)論

在進行排水瀝青罩面鋪筑前，對舊路面進行路況調(diào)查，病害分析，局部處治，保證原有路面適宜加鋪OGFC罩面層。對試驗段施工準備、粘結(jié)層施工、罩面層施工參數(shù)做出相應要求，其中對于原有路面病害銑刨的重鋪部位，需要著重對接縫處進行人工補灑SBR改性乳化瀝青，確保接縫部位具有良好的密水效果。施工質(zhì)量控制包括防水粘結(jié)層、攤鋪碾壓、瀝青混合料，試驗現(xiàn)場測評。對竣工后試驗路段的檢測結(jié)果表明，路面壓實度、厚度、滲水系數(shù)、擺式摩擦系數(shù)、構造深度均滿足規(guī)范要求值，能夠起到排水、抗滑的功能特性。

參考文獻

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[3]施向東， 陳先華， 高見， 等. 薄層罩面級配特征與適用性分析[J]. 中外公路， 2021（2）： 61-66.

收稿日期：2022-02-25

作者簡介：陶明路（1991—），男，碩士研究生，工程師，研究方向：公路養(yǎng)護技術。