開普封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

秦 泉

(長(zhǎng)治市協(xié)成公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，山西 長(zhǎng)治 04600)

1 工程概況

某公路工程原設(shè)計(jì)為雙向四車道水泥混凝土路面，隨著沿線交通量的不斷增加，對(duì)本路段進(jìn)行了全線水泥路面“白改黑”改造施工。改造后路面結(jié)構(gòu)形式如下：Sup-12.5瀝青混凝土4 cm、AC-20瀝青混凝土6 cm、STRATA應(yīng)力吸收層2.5 cm、水泥混凝土24 cm。自本路段“白改黑”改造后已通車運(yùn)營多年，路面又呈現(xiàn)出了大量病害問題。基于此，本文在路況調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析了病害原因，并提出了具體的養(yǎng)護(hù)方案。

2 開普封層的技術(shù)特點(diǎn)

作為一種復(fù)合表面磨耗層，開普封層是指在碎石封層之上進(jìn)行的稀漿封層或微表處罩面施工。通過兩者的結(jié)合，可以有效提高路面的使用性能。在施工材料選擇當(dāng)中，可根據(jù)工程的具體情況，采取不同的材料，比如改性乳化瀝青、橡膠瀝青、SBS改性瀝青等可用于碎石封層粘結(jié)材料。也可采用纖維碎石封層或纖維微表處等完成施工。相比其他預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，開普封層技術(shù)屬于致密性表面，密實(shí)性良好，可以避免石料等早期脫落，起到穩(wěn)固石料、防水、抗滑等功能。此外，還能保護(hù)路面，恢復(fù)路面使用性能，處治病害，防止病害進(jìn)一步擴(kuò)展，有利于延長(zhǎng)路面的使用壽命。一般來講，在中低交通量公路新建工程開普封層可作為磨耗層使用。而在各等級(jí)公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程中開普封層則可作為罩面層使用。其特點(diǎn)如下。

(1)相比單一的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，開普封層結(jié)合了兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，在開普封層結(jié)構(gòu)當(dāng)中，底層為碎石封層，表層為加鋪的微表處、稀漿封層，這種組合式的復(fù)合結(jié)構(gòu)形式，可以充分發(fā)揮兩種工藝的優(yōu)勢(shì)，不僅具有良好的抗滑能力，還可以有效阻止反射裂縫產(chǎn)生與發(fā)展，同時(shí)，還具有優(yōu)良的抗?jié)B防水能力。

(2)開普封層施工受天氣等因素影響不大，在整個(gè)施工過程中均可通過機(jī)械設(shè)備完成，機(jī)械化程度高，施工方便、效率高，且不會(huì)過多干擾交通通行。

3 路況調(diào)查及病害成因分析

經(jīng)實(shí)地勘查可知，本路段病害多為龜裂，且集中出現(xiàn)于行車道輪跡帶部位。一旦路面出現(xiàn)龜裂，下雨時(shí)水便會(huì)順著裂縫下滲到路面基層，在動(dòng)水壓力作用下，極易產(chǎn)生集料脫落現(xiàn)象，甚至進(jìn)一步發(fā)展為坑槽病害。

3.1 改造路面已達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限

自路面“白改黑”之后，通車運(yùn)營時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10年以上，通過鉆芯取樣利用病害發(fā)生層位及龜裂病害發(fā)展走向可知，龜裂嚴(yán)重部位裂縫已貫穿至上面層，但中面層卻并未見裂紋，或少有裂紋出現(xiàn)。由此可以判定，裂縫是從上向下發(fā)展的，且集中于上面層。由此可見，本路段龜裂病害屬于較為典型的剪切疲勞裂縫，說明，在長(zhǎng)期行車荷載和自然因素作用下，路面已達(dá)到了嚴(yán)重的疲勞狀態(tài)，基本達(dá)到了材料疲勞壽命的極限。

3.2 交通量大、超載重載問題嚴(yán)重

近年來，隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，作為主要骨干線，本路段交通量大增，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2017年年交通量達(dá)到了1 727.3萬輛/年，2018年年交通量達(dá)到了1 879.7萬輛/年，2019年年交通量達(dá)到了1 958.9萬輛/年，2020年年交通量基本達(dá)到了2 000萬輛/年。近四年間，本路段交通量逐步增長(zhǎng)，且在交通量當(dāng)中，貨車等10 t以上重型車輛交占比較大，存在嚴(yán)重超載重載現(xiàn)象。這種情況下，進(jìn)一步加劇了路面疲勞破壞程度，進(jìn)而產(chǎn)生龜裂現(xiàn)象。

4 路面養(yǎng)護(hù)方案的確定

根據(jù)上述分析，在全面了解龜裂病害原因的基礎(chǔ)上，針對(duì)本路段病害問題，特制定了以下養(yǎng)護(hù)方案。

(1)針對(duì)嚴(yán)重龜裂病害(裂縫寬度大，凹陷變形明顯)，養(yǎng)護(hù)方案為“先銑刨掉瀝青面層，后重新鋪筑”。

(2)針對(duì)輕微龜裂病害(裂縫寬度小，凹陷變形不明顯)，養(yǎng)護(hù)方案為開普封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

針對(duì)本工程，本文僅對(duì)輕微龜裂病害開普封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)為研究對(duì)象進(jìn)行分析與探討。在重載渠化交通下，傳統(tǒng)的開普封層技術(shù)存在一定缺陷，比如極易產(chǎn)生脫皮、泛油、車轍，且噪音相對(duì)較大等缺點(diǎn)。針對(duì)此類問題，本文進(jìn)行了一定優(yōu)化改進(jìn)。即通過增加層間粘結(jié)、優(yōu)化微表處礦料級(jí)配、采用橡膠瀝青等方面入手，進(jìn)一步提高開普封層的路用性能。

開普封層施工當(dāng)中，主要分為三層，即乳化瀝青底涂層、橡膠瀝青碎石下層和低噪音微表處上層。底涂層的作用是為了增強(qiáng)熱橡膠瀝青碎石層和舊路面之間的粘結(jié)性能。在本工程當(dāng)中，采用熱橡膠瀝青碎石封層作為下層，熱橡膠瀝青可以進(jìn)入裂縫內(nèi)，填充裂縫空隙，且還能當(dāng)作應(yīng)力吸收層使用，進(jìn)一步控制了反射裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展。采用低噪音的微表處作為上面層，具有良好的抗滑、防水等功能。具體如下。

(1)乳化瀝青底涂層、根據(jù)本工程實(shí)際情況，可采用灑布量為0.3 kg/m的改性乳化瀝青用于底涂層施工。

(2)橡膠瀝青碎石下層。在橡膠瀝青碎石下層施工當(dāng)中，碎石材料可采用玄武巖、輝綠巖等材料，其粒徑可控制在4.75～9.5 mm或9.5～13.2 mm之間，并在150 ℃控制石料加熱溫度。橡膠瀝青以70、90基質(zhì)瀝青為主，保證橡膠瀝青材料的各項(xiàng)性能滿足規(guī)范技術(shù)指標(biāo)要求。在具體施工當(dāng)中，1.0～1.5 kg/m為橡膠瀝青用量范圍，可根據(jù)原路面實(shí)際情況和石料粒徑等條件對(duì)用量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

(3)低噪音微表處上層。采用玄武巖等石料作為低噪音微表處集料，以BCR改性乳化瀝青為瀝青，保證各項(xiàng)指標(biāo)滿足技術(shù)要求。

5 開普封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)要點(diǎn)

在開普封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工當(dāng)中，具體施工流程為施工準(zhǔn)備—病害處治—橡膠瀝青碎石封層—碾壓成型—微表處—開放交通。主要技術(shù)要點(diǎn)如下。

5.1 施工準(zhǔn)備

為保證施工質(zhì)量，施工前，先做好施工區(qū)域的交通管制工作，并對(duì)施工機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)檢查，保證機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)正常。同時(shí)，要清理干凈原路表，不得存有雜物、垃圾等。

5.2 病害處治

按照已確定的施工方案，針對(duì)原路面的嚴(yán)重龜裂病害，需先做好銑刨處治，隨后重鋪施工。針對(duì)輕微病害，則采用開普封層施工進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處治。待病害處治后，才能進(jìn)行下一工序施工。

5.3 橡膠瀝青碎石封層

乳化瀝青底涂層噴灑后，即可進(jìn)行橡膠瀝青碎石封層施工。在確保橡膠瀝青、碎石等材料配合比設(shè)計(jì)符合規(guī)定的前提下，需通過同步碎石封層車完成橡膠瀝青碎石下層施工，在整個(gè)施工過程中要保持勻速前行，且撒布質(zhì)量良好。對(duì)于局部灑布不均勻等現(xiàn)象，需補(bǔ)灑處理。灑布過程中也要隨時(shí)觀察混合料的稠度，保證灑布的均勻性。灑布時(shí)讓稀漿封層機(jī)同時(shí)噴水，以保持路面處于濕潤(rùn)狀態(tài)；在灑布過程中，如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題應(yīng)該及時(shí)停止灑布，在處理后重新施工。

5.4 碾壓成型

完成上述施工作業(yè)后，即可進(jìn)行碾壓成型階段。根據(jù)施工要求，碾壓時(shí)可采用25 t以上的膠輪壓路機(jī)進(jìn)行多次碾壓，碾壓后需及時(shí)回收多余集料，防止出現(xiàn)夾層。

5.5 微表處施工

微表處施工受材料、氣候、施工現(xiàn)場(chǎng)條件影響很大，因此，必須嚴(yán)格遵循相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工，保證施工工序合理、科學(xué)。攤鋪之后，要指派專人緊跟封層車進(jìn)行檢查，若出現(xiàn)漏鋪等情況，需及時(shí)修補(bǔ)。在混合料攤鋪過程中很容易因?yàn)槌绞系葐栴}產(chǎn)生刮痕，這種情況下，需及時(shí)消除，并填充新料、整平，保證微表處攤鋪表面平整、美觀。

5.6 質(zhì)量檢測(cè)

(1)碎石封量檢測(cè)

碎石封層施工應(yīng)重點(diǎn)控制瀝青用量、石料撒布率、施工溫度等指標(biāo)，進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)控制，適時(shí)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，將各項(xiàng)指標(biāo)控制在合理范圍，具體檢測(cè)項(xiàng)目見表1。

表1 碎石封層質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

(2)稀漿封層質(zhì)量檢測(cè)

稀漿封層施工應(yīng)隨時(shí)對(duì)乳化瀝青、集料、油石比等試驗(yàn)檢測(cè)和外觀檢測(cè)，全過程實(shí)施質(zhì)量控制，具體檢測(cè)項(xiàng)目見表2。

表2 稀漿封層質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

(3)驗(yàn)收質(zhì)量檢驗(yàn)要求

開普封層竣工后，對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，驗(yàn)收要求如表3所示。

表3 開普封層交工質(zhì)量驗(yàn)收要求

表3(續(xù))

(4)跟蹤調(diào)查分析

在開放交通1個(gè)月之后，對(duì)開普封層施工前、后的路用性能進(jìn)行了測(cè)定，具體如表4所示。

表4 開普封層施工前后性能檢測(cè)結(jié)果

由此可見，本路段采用開普封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工之后，路面性能得到了有效改善，且具有良好的施工效果。

6 結(jié) 語

綜上所述，工程技術(shù)水平的不斷提升，使預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在公路早期病害處治中得到了廣泛應(yīng)用。開普封層技術(shù)是碎石封層和微表處的結(jié)合，通過該技術(shù)的應(yīng)用，可以有效提升抵抗反射裂縫的能力，改善路面表面功能，防止集料脫落，提高行車安全。因此，本文結(jié)合具體案例，通過工后路面鋪筑質(zhì)量檢測(cè)分析，最終得出開普封層應(yīng)用效果顯著，可提高路面的使用性能，延長(zhǎng)工程使用壽命。