精細抗滑超表處技術及同步封層車在預防性養(yǎng)護中的應用

何華庭 張 敏 李佳駿 王嘉豪 王海洋

（華南農(nóng)業(yè)大學 水利與土木工程學院）

0 前言

隨著我國高速公路的快速發(fā)展，道路通車里程迅速提高。但公路使用年限的增長，道路路面質(zhì)量和服務能力逐年下降，對車輛的行車舒適性和安全性造成很大的影響。道路功能不滿足車輛交通實際的需要時，急需實施必要的養(yǎng)護作業(yè)，對越來越多的公路路面病害進行相關處理，這也促使了預防性養(yǎng)護的需求在不斷增大，公路養(yǎng)護意識逐漸提高。精細抗滑超表處技術是一種具有良好的成本效益和預防性養(yǎng)護性能的技術，它適用于多種類型的公路、交通及氣候條件，可應用于高速公路橋面、直線段瀝青路面和彎道路面的預防性養(yǎng)護，能更好地幫助解決公路上的常見病害問題，是一種經(jīng)濟合理的養(yǎng)護技術。

1 精細抗滑超表處技術及設備

1.1 工藝原理

作為一種預防性養(yǎng)護措施，精細抗滑超表處源于乳化瀝青同步碎石封層技術，本工藝對傳統(tǒng)碎石封層的瀝青粘結料、集料粒徑、集料級配及施工工藝進行了改進。

精細抗滑超表處技術是采用專用設備將特種改性的高黏乳化瀝青及單一粒徑的集料同時灑布在路面上后，采用膠輪壓路機穩(wěn)壓成型，使膠結料與集料之間充分接觸，達到最大限度的粘結。養(yǎng)生后，采用余料自動回收設備將浮石回收后，再進行上層專用霧封層材料的灑布，起到穩(wěn)固集料的作用，從而形成保護原有路面的磨耗層。

1.2 設備——同步碎石封層車

1.2.1 設備工作原理

同步碎石封層的工作原理是利用專門的施工設備——同步碎石封層車，將乳化瀝青與潔凈干燥的均勻石料幾乎同時噴灑在路面上，并通過膠輪壓路機施加外荷載進行碾壓，使得瀝青與石料在較短的時間內(nèi)完成結合，從而完成瀝青碎石同步封層工作。

設備實際應用技術參數(shù)見表1所示。

表1 同步碎石封層車技術參數(shù)

1.2.2 設備結構主要組成

同步碎石封層設備系統(tǒng)主要是由動力以及傳動系統(tǒng)、碎石灑布系統(tǒng)、瀝青灑布系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。

其中碎石灑布系統(tǒng)由碎石料斗和灑布器組成，出料口可調(diào)節(jié)，按照施工的要求將料斗儲存的碎石通過導料槽均勻地灑落在工作面上，且不高于國家標準要求中的同步碎石車灑布精度。

瀝青灑布系統(tǒng)包括涵蓋瀝青罐、馬達和瀝青噴嘴等，系統(tǒng)的作用是保證乳化瀝青溫度（約為50℃），并根據(jù)路面尺寸將噴灑裝置展開相應的寬度，對路面進行瀝青定量噴灑，通過路況和車載等來變化調(diào)節(jié)噴灑裝置的高度及角度，保證了路面瀝青的均勻性和灑布的質(zhì)量。同時，瀝青灑布系統(tǒng)配有擋板，可以防止瀝青噴灑過程中材料飛濺。

1.2.3 設備的特點

該同步碎石封層車具有手動和自動兩種操作模式，設計結構創(chuàng)新，功能齊全，作業(yè)效率高，節(jié)能環(huán)保特性更好。而且設備的自動化程度高，通過霍爾傳感器或雷達測速系統(tǒng)，時刻監(jiān)控撒車的行駛速度，計算機PLC控制器調(diào)節(jié)瀝青碎石的灑布量，使其具有灑布精度高和灑布量不受車速影響等優(yōu)勢。

智能控制系統(tǒng)可將瀝青與碎石系統(tǒng)結合，實現(xiàn)同步封層，解決了瀝青噴灑兩邊單層無重疊問題，提高了灑布質(zhì)量。灑布寬度可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)，由同一設備即可完成各種灑布作業(yè)要求，有效降低了施工現(xiàn)場的勞動強度，料倉體積較大，碎石與瀝青儲備充足，能夠滿足施工作業(yè)要求。

2 試驗原材料

2.1 集料的技術要求

精細抗滑超表處的集料建議采用玄武巖、輝綠巖，選擇單一粒徑且要求潔凈、干燥、無風化、無雜質(zhì)，并具有足夠的強度和耐磨耗性及良好的顆粒形狀。當?shù)卦谌狈σ陨鲜系那闆r下可選擇安山巖、閃長巖、片麻巖、石灰?guī)r、花崗巖等，但集料的技術指標都必須滿足要求。

集料粒徑應在4～6mm之間，其最大粒徑應與處治層的厚度相同，集料應經(jīng)過水洗并風干，且不含雜質(zhì)，針片狀含量不大于15%，壓碎值宜≤18%。精細抗滑超表處集料的技術要求見表2。

表2 精細抗滑超表處用集料技術要求

2.2 下層粘結料的技術要求

精細抗滑超表處采用的瀝青粘結料是高濃度改性乳化瀝青，是通過專用乳化設備，將瀝青和含有乳化劑的水溶液均勻地融合而形成水包油型瀝青分散體系。精細抗滑超表處選用的高濃改性乳化瀝青應符合表3的技術要求。

表3 高濃改性乳化瀝青技術要求

2.3 上層粘結料的技術要求

精細抗滑超表處選用的穩(wěn)固層改性乳化瀝青應符合表4的技術要求。

表4 高濃改性乳化瀝青技術要求

3 施工工藝

⑴在施工路段上進行交通圍蔽，并要求現(xiàn)場人員穿上反光衣，安排安全員在交通量大的路段疏導交通，保證施工期間不引起嚴重交通堵塞。

⑵首先要對原路面病害，例如車轍、裂縫、坑槽等進行處治，然后使用吹風機對原路面進行清掃，確保路面干凈再施工，避免影響施工質(zhì)量。

⑶同步碎石封層車勻速前行，將“改性黏乳化瀝青”和“單粒徑碎石”同步灑布至施工路段，且碎石與瀝青的灑布率應匹配。

⑷底層灑布施工完成后，采用膠輪壓路機碾壓，控制碾壓速度，使碎石與瀝青相互嵌入密實。

⑸碾壓完成，余料自動回收車進場，將多余集料進行清掃并回收，路面回收干凈后，養(yǎng)生時間1～2h。

⑹待下層養(yǎng)生成型后，再進行上層專用霧封層材料的灑布，主要是為了加強碎石與瀝青的粘結，減少飛石現(xiàn)象。

⑺對路面進行二次養(yǎng)生，改性乳化瀝青完成破乳，期間應封閉交通，待養(yǎng)護完成方后開放交通（如圖1）。且在初期須控制車速，避免車輛急剎造成路面損壞。

圖1 養(yǎng)護后施工效果圖

4 施工質(zhì)量控制

要嚴格按照規(guī)范要求進行精細抗滑超表處的施工質(zhì)量控制，包括施工前準備、施工過程以及后期驗收的規(guī)定，都應嚴格執(zhí)行《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）的指標要求，確保工期不延誤，工程質(zhì)量有保證。

精細抗滑超表處的施工質(zhì)量檢測主要對瀝青的灑布量和石料的灑布量、路面滲水、構造深度、摩擦系數(shù)等方面進行檢驗。檢查驗收標準見表5。

表5 檢查驗收標準

5 精細抗滑超表處的路用性能檢測

為驗證6mm精細抗滑超表處技術在養(yǎng)護工程中的應用效果，在工程完工后對施工路段進行路用性能檢測，根據(jù)檢測結果對比施工前后路面的構造深度、抗滑性能、滲水系數(shù)等公路技術狀況指數(shù)，得到施工后瀝青路面各項性能的情況。

按照《公路路基路面現(xiàn)場檢測規(guī)程》(JTG E60-2008)規(guī)定，每公里選擇5個點進行檢測，其中構造深度檢測時，鋪砂法的檢測點位置距離行車道邊緣位置應大于1m，具體檢測結果見圖2～圖4。

圖2 路面構造深度檢測結果曲線圖

圖3 路面抗滑系數(shù)檢測結果曲線圖

圖4 路面滲水系數(shù)檢測結果曲線圖

結果表明，采用精細抗滑超標處技術的路面與原路面相比，滲水系數(shù)基本為0ml*min-1，路面防滲效果顯著。施工后路面構造深度略有降低，總體變化幅度不大，滿足道路行車要求。檢測結果顯示，施工后抗滑系數(shù)提高了18%～45%，路面抗滑性能得到有效改善。

6 結論

綜上所述，精細抗滑超表處的施工，每個環(huán)節(jié)都采用符合要求的大型專用機械設備，不但便于控制質(zhì)量，施工速度也得到了充分的保障；而且，采用同步碎石封層設備施工提高了路面的施工質(zhì)量和抗裂性能，對防止瀝青路面早期損壞具有非常重要的意義；同時，在精細抗滑超表處的施工中，采用了特種改性的高黏乳化瀝青，粘度高，破乳速度快，大幅減少了養(yǎng)生時間，施工完成后可實現(xiàn)快速開放交通?？梢?，精細抗滑超表處技術具有節(jié)約施工成本、縮短施工周期、提高效益的優(yōu)勢，是一種經(jīng)濟合理的養(yǎng)護技術，它必將有廣闊的使用前景和推廣意義。