高速公路瀝青路面微表處技術(shù)的施工應(yīng)用

馮正涵

（甘肅省慶陽公路應(yīng)急保障與監(jiān)測(cè)中心，甘肅 慶陽 745000）

0 引言

高速公路的長期運(yùn)行會(huì)使瀝青路面產(chǎn)生諸多病害，諸如泛油、龜裂、車轍、縱橫向裂縫等問題，同時(shí)路面抗滑性能下降，從而影響高速公路的使用安全和壽命等。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是解決該問題的重要方式，是在高速公路瀝青路面處在良好狀態(tài)時(shí)對(duì)其進(jìn)行預(yù)先處理，以免路面出現(xiàn)各種問題，延長路面使用壽命，降低維護(hù)費(fèi)用。在高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)中，微表處技術(shù)是十分常用的技術(shù)，其在提升瀝青路面抗?jié)B性、耐久性與抗磨性方面變現(xiàn)突出，且施工速度快，經(jīng)濟(jì)效益好。本文從我國高速公路瀝青路面的現(xiàn)狀及常見問題入手，分析微表處技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，以實(shí)際工程案例介紹微表處技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)。

1 高速公路瀝青路面的現(xiàn)狀及常見問題

1.1 現(xiàn)狀

瀝青路面因?yàn)榫哂芯S修簡易、低噪音、抗滑性高及良好的行車舒適性、安全性，被廣泛應(yīng)用到我國高速公路建設(shè)中。然而，由于我國近些年機(jī)動(dòng)車數(shù)量的快速增長，以及材料、荷載及氣候條件等諸多方面的影響，許多之前投入運(yùn)營的瀝青高速公路路面出現(xiàn)了一些病害，從而降低行車的舒適性、安全性，縮短了公路路面的使用壽命[1]。

1.2 常見問題

（1）泛油。瀝青高速公路的典型問題之一便是路面泛油。導(dǎo)致此問題出現(xiàn)的因素較多，如瀝青穩(wěn)定性差、攪拌工藝不到位或是瀝青含量超標(biāo)等。此外，鋪設(shè)瀝青混合料時(shí)出現(xiàn)雨水滲透、粘層油使用量不當(dāng)?shù)?，也?huì)誘發(fā)此問題。

（2）龜裂。瀝青路面自身強(qiáng)度不足是產(chǎn)生龜裂的主要因素。在長時(shí)間運(yùn)行及使用中，會(huì)有多種車型經(jīng)過，在不斷負(fù)載下就可能出現(xiàn)開裂的情況，加上氣候因素（日曬雨淋等），也會(huì)使瀝青公路的使用性能降低而出現(xiàn)開裂[2]。

（3）車轍。瀝青材料自身的性質(zhì)是產(chǎn)生車轍的重要原因。溫度過高時(shí)，會(huì)降低瀝青的穩(wěn)定性，瀝青路面受到來往車輛的不斷施壓，就會(huì)出現(xiàn)變形的情況，甚至可能永久性變形，后續(xù)再受到壓力，瀝青材料便會(huì)出現(xiàn)黏性流動(dòng)，從而產(chǎn)生車轍。

（4）橫向裂縫。路基填土的不均勻沉降造成路面橫向開裂成縫。橫向裂縫又分為非荷載裂縫與荷載裂縫，即便其鋪料選用半剛性結(jié)構(gòu)水泥碎石，能確保路面的承載力與剛性強(qiáng)度，但瀝青材料溫度穩(wěn)定性不夠理想，若外界溫度出現(xiàn)較大變化，就可能導(dǎo)致材料發(fā)生不規(guī)則形變。若形變超出一定限度，還可能向路面結(jié)構(gòu)面層逐步延伸，致使路面結(jié)構(gòu)所受拉應(yīng)力超出耐受度進(jìn)而出現(xiàn)反射裂縫。裂縫朝下擴(kuò)展，還可能在面層或基層出現(xiàn)唧泥現(xiàn)象，從而出現(xiàn)橫向裂縫。

2 微表處技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

微表處技術(shù)是在稀漿封層基礎(chǔ)上發(fā)展起來的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法。工作原理是用具有一定級(jí)配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）與聚合物改性乳化瀝青、外摻劑和水，按一定比例拌制成流動(dòng)型混合料，再均勻?yàn)⒉加诼访嫔?，并形成很快開放交通的具有高抗滑和耐久性能的封層。微表處技術(shù)基于稀漿封層技術(shù)，通過技術(shù)升級(jí)，進(jìn)一步提高了作業(yè)方法和應(yīng)用效果，是當(dāng)前公路養(yǎng)護(hù)中的一項(xiàng)常用技術(shù)，其有助于瀝青路面抗?jié)B性、耐久性與抗磨性的提升，施工速度快，經(jīng)濟(jì)效益好。

2.1 有助于瀝青路面抗?jié)B性的提升

瀝青薄層罩面技術(shù)已廣泛應(yīng)用于瀝青路面封層養(yǎng)護(hù)施工中，但就實(shí)際效果而言，存在路面抗?jié)B性不足的情況。而借助微表處技術(shù)，則能使情況得以良好處理，實(shí)現(xiàn)瀝青路面抗?jié)B性能的提升，就算遇到持續(xù)性降雨，也能避免路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部滲入雨水，有效防護(hù)路面。

2.2 有助于瀝青路面耐久性與抗磨性的提升

微表處技術(shù)有著較高的材料要求，一般選擇耐磨性良好、質(zhì)地堅(jiān)硬的石料，并按比例摻入改性瀝青，以實(shí)現(xiàn)材料高黏性優(yōu)勢(shì)的良好發(fā)揮。經(jīng)多種優(yōu)質(zhì)材料的組合作用，形成的混合料性能更佳，能使路面更為抗磨，以免路面材料在車輛荷載影響下，出現(xiàn)大面積磨損，從而提升路面的耐久性。

2.3 具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益

由于應(yīng)用微表處技術(shù)能實(shí)現(xiàn)耐久性、抗磨性的提升，后續(xù)養(yǎng)護(hù)次數(shù)得以減少，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)成本的間接節(jié)省，取得更佳的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 施工時(shí)間較短

高速公路車流量較大，在進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)，部分車道會(huì)被封閉，如此可能出現(xiàn)車輛擁堵的情況，加上過往車輛快速通行，可能誤入養(yǎng)護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，影響?zhàn)B護(hù)施工的有序開展，甚至出現(xiàn)一些安全事故。而應(yīng)用微表處技術(shù)，則能使養(yǎng)護(hù)施工更快完成。在養(yǎng)護(hù)過程中攤鋪車能同步進(jìn)行攤鋪與拌料操作，施工后2h就可開放通行。

3 微表處技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 應(yīng)用背景

某高速公路路段全長179.66km，為雙向四車道，設(shè)計(jì)速度為80km/h。路基寬度24.5m，2013年11月建成通車運(yùn)行。自建成通車以來，大部分路段都出現(xiàn)了不同程度的病害。路面加速破壞，路面結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度快速衰減。近年來，隨著交通量的增加，大貨車比例提高，路面病害加劇惡化，服務(wù)質(zhì)量每年下降。隨著大部分路段進(jìn)入使用年限中后期，路面使用性能指數(shù)PQI等指標(biāo)加速下滑。為避免因路面表面功能損壞，影響到路面結(jié)構(gòu)，通過調(diào)查及分析路況病害，針對(duì)其路況,對(duì)病害路段上面層銑刨拉毛1cm厚后實(shí)施MS-Ⅲ型玄武巖纖維微表處。

3.2 施工準(zhǔn)備

為在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作中更大程度地發(fā)揮微表處技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，方便后續(xù)施工的有序展開，就必須高度重視前期準(zhǔn)備工作。

3.2.1 檢查所需材料及集料

采用BCR型改性乳化瀝青，加入SBR改性劑，用量不少于瀝青含量的3%。

礦料采用不同規(guī)格的粗細(xì)集料、礦粉等摻配而成。粗集料應(yīng)選擇石質(zhì)堅(jiān)硬、耐磨、潔凈、不含風(fēng)化顆粒、近立方顆粒的碎石，并檢測(cè)與瀝青的黏附性。細(xì)集料應(yīng)采用石灰?guī)r等堿性石料生產(chǎn)的機(jī)制砂，石灰?guī)r碎石CaO含量不應(yīng)小于35%，黏附性必須大于4級(jí)[3]。

玄武巖礦物纖維材質(zhì)為玄武巖，其表面的堿性特質(zhì)相當(dāng)于在瀝青中加入了抗剝落劑材料，與瀝青的黏附性能好，同時(shí)強(qiáng)度及彈性模量很高，可大幅度提高瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度及韌性，提高瀝青路面的低溫抗裂及疲勞耐久性，同時(shí)有效提高瀝青混合料高溫抗車轍變形能力。為了提高填補(bǔ)料的路用性能，瀝青混合料中摻加0.2%長度為6mm的玄武巖纖維。

上述材料應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

3.2.2 合理配比混合料

要保證微表處技術(shù)發(fā)揮應(yīng)有作用，填料的選擇、混合料的配比、集料級(jí)配等必須合理。確保集料的級(jí)配與國家相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)相符，結(jié)合瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的具體需求，科學(xué)選擇及調(diào)整。應(yīng)委托相應(yīng)資質(zhì)的試驗(yàn)室完成目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、目標(biāo)配合比驗(yàn)證、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)等工作。開展相關(guān)性能測(cè)試及拌和試驗(yàn)和黏聚力試驗(yàn)，使瀝青混合料滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2.3 機(jī)械設(shè)備

按照微表處施工流程，根據(jù)各種機(jī)械的施工能力相匹配的原則確定適宜的施工機(jī)械，按生產(chǎn)能力確定機(jī)械數(shù)量與組合方式，做好開工前的保養(yǎng)、調(diào)試和試機(jī)，檢查壓路機(jī)和攤鋪機(jī)的設(shè)備標(biāo)定和參數(shù)，保證在施工期間不發(fā)生有礙施工進(jìn)度和質(zhì)量的故障。該工程選擇了瀝青混凝土拌和設(shè)備、運(yùn)輸車、膠輪壓路機(jī)、11t以上雙鋼輪壓路機(jī)、掃路機(jī)、銑刨機(jī)、攤鋪機(jī)、瀝青灑布車、灑水車等設(shè)備[4]。

3.3 施工控制要點(diǎn)

3.3.1 瀝青混合料的拌和

要嚴(yán)格控制改性瀝青和集料的加熱溫度以及瀝青混合料的出廠溫度。集料溫度應(yīng)比瀝青高10～15℃。拌和中要保證混合料的均勻性，可以通過目測(cè)檢查及時(shí)分析異?，F(xiàn)象。要注重混合料融合時(shí)間、拌和時(shí)間的控制，對(duì)混合料的黏聚力等進(jìn)行檢測(cè)與分析。

3.3.2 瀝青混合料的運(yùn)輸

（1）熱拌瀝青混合料應(yīng)用噸位較大的運(yùn)料車負(fù)責(zé)運(yùn)輸，但嚴(yán)禁急彎掉頭、急剎車或超載運(yùn)輸，以免損傷封層和透層。

（2）在使用運(yùn)料車前要做好清潔，為避免瀝青黏結(jié)，可在車廂板涂一薄層的防黏劑或隔離劑。拌合機(jī)向運(yùn)料車裝料的時(shí)候，汽車位置要多次挪動(dòng)，裝料需平衡，以免混合料離析。同時(shí)，在混合料運(yùn)輸過程中，運(yùn)料車應(yīng)覆蓋苫布以起到防污染、防雨、保溫的作用。

（3）運(yùn)料車在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)前要洗凈輪胎。在攤鋪地點(diǎn)憑運(yùn)料單接收瀝青混合料，如果混合料與施工要求不相符，或是被雨淋、結(jié)成團(tuán)塊，不可鋪筑。

3.3.3 瀝青混合料的攤鋪

（1）先試鋪設(shè)，對(duì)攤鋪的質(zhì)量及效果進(jìn)行觀測(cè)，根據(jù)瀝青路面養(yǎng)護(hù)的具體需要，展開相應(yīng)的優(yōu)化、調(diào)整。

（2）攤鋪時(shí)要合理挑選設(shè)備，對(duì)攤鋪的厚度做嚴(yán)格控制，立足具體工程需求，對(duì)每層攤鋪材料的厚度做合理調(diào)控。注重混合料流向的優(yōu)化與調(diào)整，保證能夠均勻攤鋪，且水量合理，確?；旌狭系酿こ矶葷M足要求。

（3）盡可能讓設(shè)備緩慢勻速進(jìn)行，控制攤鋪速度，確保攤鋪一致性。

（4）攤鋪后，要對(duì)攤鋪量和平整度做細(xì)致檢驗(yàn)，過厚、過薄或不平處，應(yīng)盡快清除并進(jìn)行人工找平，找平重點(diǎn)是：起點(diǎn)、終點(diǎn)、縱橫向接縫。

3.3.4 瀝青混合料的碾壓

為確保規(guī)范施工，應(yīng)把握好碾壓的步驟與工序。（1）采用參數(shù)適宜的碾壓設(shè)備。（2）通常從車道一側(cè)緩慢到另一側(cè)，注意確保碾壓的速度均勻，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)碾壓次數(shù)做合理控制，以得到適宜的壓實(shí)度。（3）對(duì)碾壓時(shí)間做嚴(yán)格控制，通常選取混合料初凝到固化之間的時(shí)間。

3.3.5 處理縱、橫向接縫

微表處施工要盡可能確?？v向接縫在瀝青路面的邊緣、車道中間，不可在輪跡帶上。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)縱向接縫重疊部分的控制，要確保施工的美觀性，要盡量減少縱縫的搭接寬度，控制其在75mm的范圍內(nèi)。同時(shí)，在先鋪筑的接縫處進(jìn)行預(yù)濕水處理有助于稀漿混合料的連接，用橡膠刮耙處理接縫處的突出部分，再用掃帚進(jìn)行掃平，使縱向接縫變得平順。要盡可能減少橫縫的數(shù)量。在施工起點(diǎn)處，可用鋪墊油氈的方法保持起點(diǎn)的平整和良好的外觀。

3.3.6 開放交通

將過量的乳化瀝青及時(shí)清除掉，在清掃路面時(shí)，要保證乳化瀝青與骨料已形成一定的結(jié)合力，如此才不會(huì)導(dǎo)致混合料松動(dòng)。完成微表處施工后，為避免預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工效果受影響，應(yīng)做好交通開放工作。通常采用微表處預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的路段，開放交通的時(shí)間在施工結(jié)束2h后，但為避免損害到新路面，車速要控制在40km/h內(nèi)。

3.3.7 其他注意事項(xiàng)

（1）做好良好的施工組織協(xié)調(diào)，保證整個(gè)生產(chǎn)的穩(wěn)定性及連續(xù)性，避免因中斷或異常造成離析。

（2）原路面要求。為了保證路面質(zhì)量，原路面必須保證穩(wěn)定性要求，并且具有足夠的強(qiáng)度和剛度。清理原瀝青路面，采用粗粒式、中粒式的耐磨和堅(jiān)固的石料，確保其清潔度。

（3）透層及黏層施工前，必須將下承層清理干凈，對(duì)銑刨結(jié)束后的工作面應(yīng)用強(qiáng)力清刷機(jī)將基層表面進(jìn)行全面清掃，并將浮塵吹凈。透層、下封層與黏層施工的時(shí)候，采用智能型瀝青灑布車一次均勻?yàn)⒉?。黏層施工不宜過早，應(yīng)在上覆層施工前0.5~1d進(jìn)行。應(yīng)在較熱、干燥的天氣下展開黏層和透層施工，若遇到大風(fēng)或氣溫低于10℃，則不應(yīng)施工[5]。

（4）關(guān)注施工場(chǎng)地的氣候與環(huán)境等因素，路面濕度過大或有積水，則要進(jìn)行提前清潔，再進(jìn)行微表處施工，不可在降雨天氣施工，施工所在地溫度要超過10℃。

3.4 施工質(zhì)量檢測(cè)

3.4.1 施工階段試驗(yàn)檢測(cè)

施工過程中，必須對(duì)原材料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格要求，加強(qiáng)原材料的試驗(yàn)檢測(cè)頻率。檢測(cè)包括粗集料、細(xì)集料檢測(cè)、改性瀝青和改性乳化瀝青檢測(cè)、瀝青混合料的檢測(cè)等內(nèi)容。經(jīng)檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

3.4.2 工程質(zhì)量檢查與驗(yàn)收

施工結(jié)束后，施工單位選定評(píng)定路段，對(duì)施工的瀝青面層進(jìn)行自檢。主要檢查平整度、壓實(shí)度、厚度、滲水系數(shù)、寬度、縱斷高程、橫坡、中線偏位等，將測(cè)定值與規(guī)范質(zhì)量要求進(jìn)行比較，計(jì)算合格率，然后計(jì)算平均值、極值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)，各項(xiàng)指標(biāo)按照《公路養(yǎng)護(hù)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行檢查和驗(yàn)收。

3.4.3 抗滑性能分析

為了準(zhǔn)確檢驗(yàn)出微表處施工的質(zhì)量，以10km的施工路段為對(duì)象展開檢測(cè)，同時(shí)每1km距離都設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，以對(duì)行車道、超車道上車輛行駛產(chǎn)生的摩擦系數(shù)進(jìn)行判斷。此外，借助測(cè)定儀器對(duì)瀝青路面的抗滑效果進(jìn)行測(cè)試。該工程在過養(yǎng)護(hù)施工后，行車道抗滑擺值平均值為60.8BPN，超車道抗滑擺值為62.2BPN，明顯優(yōu)于養(yǎng)護(hù)施工前的43.6BPN和43.7BPN。

3.4.4 抗?jié)B性能分析

檢測(cè)該性能時(shí)，檢測(cè)對(duì)象同樣選擇約10km的瀝青路段，隔1km設(shè)置一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，然后對(duì)比養(yǎng)護(hù)前后的抗?jié)B性數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，經(jīng)過微表處養(yǎng)護(hù)施工后行車道抗?jié)B水系數(shù)平均值為5.2ml/min,超車道抗?jié)B水系數(shù)平均值為5.3ml/min，明顯優(yōu)于養(yǎng)護(hù)前的140.5ml/min和140.3ml/min。

4 結(jié)束語

經(jīng)過本次預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，除個(gè)別段主車道由于交通事故出現(xiàn)明顯刮痕，其他路段均表面均勻、密實(shí)、平整，無劃痕、無輪跡、無松散。行車道和超車道車轍深度分別降到2.6mm 與2.4mm。本次路面維修后，經(jīng)檢測(cè)PQI 值達(dá)到97.2，達(dá)到預(yù)期的效果。由此可見本次預(yù)防性施工，使行車狀況得到了良好改善，提高了路面的抗滑性和耐久性，實(shí)現(xiàn)了交通質(zhì)量的提升。該項(xiàng)目的實(shí)踐再次證明，作為一項(xiàng)用于高速公路路面養(yǎng)護(hù)的技術(shù)，微表處技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯著，作用突出，這離不開對(duì)該技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)的掌握，對(duì)施工環(huán)境等重要影響因素的管控。