同步碎石封層技術在公路養(yǎng)護中的應用

韓愛霞、黃務本、趙生彪、湯琳

（甘肅省武威公路事業(yè)發(fā)展中心涼州公路段，甘肅 武威 733000）

0 引言

公路的發(fā)展關系著民生經(jīng)濟，隨著政府對公路建設的投入不斷增加，修建的公路密度也隨之增加。如何快速高效地養(yǎng)護好現(xiàn)有公路，是公路人迫在眉睫需要解決的問題。

同步碎石封層技術具有經(jīng)濟、高效、快速的特點，在當前我國瀝青公路養(yǎng)護中應用廣泛。2019年，同步碎石封層技術在G569 線K410～K413 段的修復中得到了很好的應用。

1 同步碎石封層技術的優(yōu)點

其一，提高路面的防裂特性，治愈路面龜網(wǎng)裂，降低道路反射裂縫，改善道路的抗漏水等特性，長期使用，可提高路面性能，延長路面使用壽命10年以上。

其二，大大提高了原面層的摩擦系數(shù)，即提高路面抗滑特性，并可對道路面層平整度進行一定程度的修復。

其三，采用不同直徑的石料，部分多層攤鋪，可有效控制10cm 以上的深度車轍、沉陷等病害。

其四，工藝簡單，施工速度快，可立即開放交通運行。

其五，大大降低道路維修費用。

2 工程概況

G569 線K410～K413 路段，此路段的基層整體性能和強度均滿足路用性能，僅路面輕度縱橫縫、車轍、沉陷，輕、中度龜裂等病害較多，路面使用年限較久，稍有老化。經(jīng)調(diào)查，瀝青路面狀況指數(shù)PCI 值在70～80 之間，屬于瀝青路面破損分級標準的中等路況，符合《瀝青同步碎石封層技術指南》（DB51/T 2516—2018）中的瀝青道路的預防性養(yǎng)護和矯正性養(yǎng)護。

3 同步碎石封層采用的材料及撒布量的確定

3.1 石料的選用標準值及實測指標值

石料的撒布量要適合，應達到最佳狀態(tài)。如表1所示，當石料覆蓋不符合工程要求時，受到陽光的暴曬會加速瀝青的老化，進而造成面層破損。如果石料的覆蓋率高于工程要求時，會導致瀝青中的石料太多，經(jīng)過碾壓后，造成部分已黏在瀝青層上的石料掉落。

表1 石料的主要技術指標以及試驗結果

3.2 石料的撒布量

石料的撒布量可通過公式計算，也可查表，100%石料覆蓋率。詳細結果見表2。

表2 單石單層不同尺寸石料的撒布量表

碎石的撒布量可用公式計算：

S：單位面積碎石的撒布量；

K：封層車碎石撒布精度，取1.05；

K：新設備新技術的難度系數(shù)，取1.05；

D：碎石最大尺寸為10mm；

d：碎石最小尺寸為5mm。

3.3 瀝青的選用標準及實測指標

瀝青的選用標準值及實測指標值，詳見表3。

表3 用于同步碎石封層瀝青的主要技術指標以及試驗結果

根據(jù)表3對三種不同瀝青的性質進行了如下總結。

3.3.1 橡膠瀝青的主要特性

橡膠瀝青在高熱下產(chǎn)生了較大的柔韌性和彈性恢復功能，有助于提高路面耐變形性能和耐疲勞開裂性能；具有良好的高低溫特性，減少了瀝青混凝土路面對高溫環(huán)境的敏感性；同樣，橡膠瀝青有黏度高、抗衰老、抗氧化功能強等優(yōu)點；間斷級配橡膠瀝青路面，防水性能較高，降低了雨天行車濺水、改善視野、減少噪聲，從而提高了道路行駛的安全性和舒適度。

3.3.2 乳化瀝青的性質

在常溫狀態(tài)下，乳化瀝青的黏度較低，具有很好的流動性。相比于其他的常用瀝青，乳化瀝青對填料濕度和空氣溫度的敏感性較低。在面對常溫和低溫環(huán)境時，能夠保障施工效果。既有陰離子又有陽離子是乳化瀝青最為明顯和特別的特點。陽離子更適合碎石封層，因為它們對氣候不太敏感。乳化瀝青中的瀝青含量一般在55%～60%之間.

3.3.3 SBS 改性乳化瀝青的性能

儲存穩(wěn)定性高，耐高溫穩(wěn)定性好，永久變形能力強，與石料附著力好，彈性恢復率高，溫度范圍廣。但對低溫開裂和疲勞開裂的抵抗力較弱。

3.4 瀝青的撒布量

瀝青的撒布量可通過公式計算，也可見表4。

表4 單層不同尺寸石料對應的乳化瀝青撒布量

瀝青的撒布量計算公式：

L：單位面積瀝青的撒布量；

D：碎石最大尺寸為10mm；

d：碎石最小尺寸為5mm；

P：碎石（5～10mm）的松散密度；

L：瀝青滲透到裂縫中的量，一般取≤0.5kg/m；

L：與碎石結合需要瀝青的量；

K：封層車瀝青灑布精度，取1.025；

K：新設備新技術的難度系數(shù)，取1.05；

7%：為油石比。

4 同步碎石封層工藝要求

同步碎石封層的施工工藝流程包括以下幾個方面：首先，進行施工材料的準備以及原有路面的清理等；其次，進行現(xiàn)場施工，包括碾壓、清掃、養(yǎng)護等內(nèi)容。

4.1 舊路面病害處理

在施工前，已對原路面上的中重程度、縱向及橫向裂縫進行灌縫。提前對較寬的裂縫進行貼縫處理，鏟平擁包，填平深車轍，平整路面。

4.2 施工材料的準備

4.2.1 黏結材料

我國常用的路面養(yǎng)護材料以橡膠瀝青或改性乳化瀝青為主。在施工之前，需要對施工材料進行嚴格的檢查，確保黏附性符合工程標準，在確保石料和瀝青完全融合后，進行破乳處理。

4.2.2 石料

進行碎石封層的材料主要選擇礫石、砂石。針片狀石料比例要嚴格把控在15%左右，對幾何尺寸要求也很高，不含有雜物和巖粉，最大碾碎值低于14%。對石材酸堿度沒有特殊要求，但必須嚴格進行水洗或自然風干。

4.3 現(xiàn)場施工

其一，半封閉交通，設置車速限制、報警區(qū)等交通標志。

其二，清除原有道路上的所有殘余物及黏土，并清除縫隙內(nèi)的灰塵及散粒，同時保持路面的清潔。

其三，在施工初期，預先鋪設1m 厚的托盤紙，其寬度與單幅封層相等。這樣在開工時，封層車廂不影響原有路面，且封層接縫光滑，避免了接縫處跳車。

其四，確定撒布寬度。碎石填料車的最大鋪設寬度為4m。碎石封層路面是7m，需要分幅撒布。封層施工順序為先右側后左側的順序，因此設置瀝青噴撒與石料撒布在左側對齊，左側瀝青比石料寬8～10cm，作為接縫處額外的瀝青。

其五，封層車進入現(xiàn)場找準位置后，確定參考對象，并開啟導向標尺。封層時，駕駛員必須在參照物引導下勻速行駛，保證封層線的對稱性。速度通常控制在3.6～4.2km/h。操作人員應調(diào)整系統(tǒng)工作參數(shù)，打開門控開關，同時噴撒瀝青，均勻撒布碎石。如車輛上或將鋪設托盤的物料用完，石料及瀝青開關會立即關閉，以停止工程。

4.4 壓路機碾壓

橡膠瀝青封層后，應立即進行碾壓，與封層車同步。乳化或改性乳化瀝青要在剛破乳時進行碾壓。鋼輪壓路機初壓，膠輪壓路機至少復壓3 次，碾壓速度為5～8km/h，使單粒碎石牢固嵌入瀝青。

4.5 開放交通

建成后，可在2h 后通車，最大行駛速度不得超過20km/h，以避免高速行駛造成碎石飛濺。

4.6 路面清理及殘余骨料處置

通車3～4h 后，清理表面無附著碎石。

5 評價

G569 線K410～K411 路段，采用橡膠瀝青作為碎石壓實層，施工時瀝青噴涂1.4kg/m，碎石撒布量為13.8kg/m，撒布溫度控制在170～180C；K411～K142 路段，采用乳化瀝青同步碎石封層，乳化瀝青撒布量為1.8kg/m（乳化瀝青固體含量55%～60%），碎石撒布量為14.5kg/m，撒布溫度控制在60～70C；K412～K413 路段，采用SBS 改性乳化瀝青同步碎石封層，瀝青撒布量為1.6kg/m(SBS 改性乳化瀝青固含量為62%)，碎石灑布量為13.6kg/m，撒布溫度控制在55～70C。

通過同步碎石封層試驗段，對碎石封層工藝有更深入的認識。在保持合適的撒布溫度、合理撒布時間的情況下，使橡膠瀝青、乳化瀝青、改性乳化瀝青等均達到了較高的目標。路面的防、滲水性能增強，輕微龜網(wǎng)裂、沉陷、坑槽等病害治愈，粗糙的表面改善，原路面的抗滑性能提升。經(jīng)過后期的跟蹤觀測、對比發(fā)現(xiàn)，橡膠瀝青效果最佳，瀝青與石料黏結均勻，碎石顆粒脫落較少。改性乳化瀝青抵抗低溫開裂性能差，經(jīng)過兩個冬季，未處理徹底的反射裂縫隱約可見，但整體效果很好。乳化瀝青撒鋪的路段，瀝青與石料的黏結相對于改性乳化瀝青稍差，整體效果也稍差一點。碎石顆粒陸續(xù)脫落，經(jīng)過兩個冬季，部分地方出現(xiàn)光面，夏季高溫天氣出現(xiàn)泛油跡象，車輪碾壓的地方需要專門養(yǎng)護。

6 結語

同步碎石封層施工能夠節(jié)約材料、設備的成本，從而減少了工程造價，大大提高生產(chǎn)效率，且該技術體現(xiàn)了公路養(yǎng)護技術的發(fā)展和創(chuàng)新性，其整體經(jīng)濟特性和科技特性均良好。因此應該遵循引入、消化、吸收、完善、提升的新技術發(fā)展道路，把該技術盡早推廣到高速公路施工與養(yǎng)護生產(chǎn)過程中。