路面同步加纖碎石下封層施工問(wèn)題分析

董向飛 李云龍 韓健

（山東宇通路橋集團(tuán)有限公司，山東 東營(yíng) 257300）

半剛性基層路面的應(yīng)用正日益廣泛。通過(guò)在半剛性基層頂面和下面層之間增設(shè)一層碎石封層，可起到增強(qiáng)路面黏結(jié)性能、延緩反射裂縫及層間滑移，避免應(yīng)力集中的作用。某高速公路主路及試驗(yàn)段路面結(jié)構(gòu)為4cm厚SMA-13+6cm厚AC-20中粒式瀝青混凝土+9cm厚AC-25粗粒式瀝青混凝土+水穩(wěn)碎石基層。為保證基層和面層之間的黏結(jié)效果，阻止半剛性基層裂縫反射及面層水下滲，擬在k85+200～k87+400試驗(yàn)路段基層頂面設(shè)置厚度1cm的同步加纖碎石下封層。

一、施工準(zhǔn)備

施工開(kāi)始對(duì)前，路面上基層的平整度、沉降、壓實(shí)度、橫縱坡、彎沉等指標(biāo)檢測(cè)，使所有指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。采用鋼絲刷、吹風(fēng)機(jī)、路面拋丸機(jī)、灑水車等徹底清掃路面雜物、泥土及松動(dòng)石料并清洗，使上基層表面顆粒外露，并待表面水分徹底蒸發(fā)、干燥后進(jìn)行下封層施工。

（一）原材料

瀝青：熱瀝青施工過(guò)程中能源消耗量及環(huán)境污染較大，噴灑后的瀝青冷卻成型速度快，下封層施工難度大。所以，該工程采用SBS改性瀝青常溫施工，所使用的SBS改性乳化瀝青標(biāo)準(zhǔn)黏度19s，粒子電荷為正電荷，1.18mm篩孔殘留物含量0.043%，蒸發(fā)殘留物含量54.3%，25℃針入度58.9mm×0.1mm，15℃延度112.3cm，軟化點(diǎn)59.8℃，1d及5d儲(chǔ)存性能穩(wěn)定性分別為0.78%和2.14%，均符合規(guī)范要求。

碎石料：該工程使用就近石料場(chǎng)開(kāi)采的粒徑5mm～10mm的石灰?guī)r碎石，其針片狀顆粒含量9.5%，吸水率0.58%，表觀相對(duì)密度2.867，石料壓碎值13.8%，洛杉磯磨耗率18.8%，黏附性等級(jí)為四級(jí)，軟石及粉塵含量分別為1.9%和0.5%，符合規(guī)范要求。

玻璃纖維：在瀝青碎石下封層中摻加纖維以起到加筋作用[1]，使下封層整體路用性能顯著提升。該工程使用高強(qiáng)度、高抗腐性能的玻纖材料，其組分主要為石灰石和硼鈣石，線密度2.389tex，可燃物含量1.07%，含水率0.05%，纖維直徑14μm～19μm，拉伸斷裂強(qiáng)度0.36N/tex，硬挺度118mm。

（二）施工機(jī)械

在施工準(zhǔn)備階段，必須全面檢查機(jī)械設(shè)備配置及配套設(shè)備情況，各設(shè)備均應(yīng)按設(shè)計(jì)要求配備專用人員，做好設(shè)備參數(shù)調(diào)試和校準(zhǔn)，保證主要設(shè)備均能協(xié)調(diào)工作。該工程同步加纖碎石下封層施工所需的主要機(jī)械設(shè)備如表1所示。

表1 主要施工機(jī)械

二、施工工藝

（一）原材料撒布

為增強(qiáng)半剛性基層和瀝青下面層的黏結(jié)性能，應(yīng)在下封層施工前在基層表面灑布一層透層油，待滲透48h后啟動(dòng)下封層施工。根據(jù)上基層頂面寬度調(diào)整和確定撒布寬度，運(yùn)用同步加纖碎石封層車進(jìn)行SBS改性乳化瀝青的灑布和纖維、碎石料的撒布，封層車前進(jìn)時(shí)速控制在4km～5km，使之勻速行進(jìn)，改性乳化瀝青噴灑溫度應(yīng)不低于60℃，施工幅數(shù)應(yīng)為整數(shù)[2]。根據(jù)試驗(yàn)段試驗(yàn)結(jié)果所確定的SBS改性乳化瀝青、玻纖、碎石料等的灑（撒）布量分別為1.8kg/m2、60kg/m2、8kg/m2。

（二）碾壓及接縫處理

同步加纖碎石下封層瀝青膠結(jié)料主要為乳化瀝青，必須待乳化瀝青破乳并達(dá)到不黏輪狀態(tài)后方可碾壓操作。膠輪壓路機(jī)按時(shí)速6km的速度反復(fù)碾壓3遍～4遍，每次碾壓重疊寬度應(yīng)控制在輪寬的1/3。

縱向相鄰兩幅之間的縱向接縫有效寬度必須符合設(shè)計(jì)要求，在第一幅下封層施工材料灑布時(shí)必須在接下來(lái)的施工側(cè)預(yù)留出寬10cm～15cm的區(qū)域不予灑布，在第二幅下封層施工時(shí)必須覆蓋上一副所預(yù)留的封層邊緣，并確?？v向接縫良好搭接。橫向接縫則采用對(duì)接法處理，在開(kāi)始鋪筑前，將長(zhǎng)度3m～5m的油毛氈等不滲油材料鋪設(shè)在每幅起點(diǎn)前和終點(diǎn)后，并加強(qiáng)固定，等同步加纖碎石封層車起步后打開(kāi)閥門，使之提升至設(shè)計(jì)灑布速度，保證橫向接縫處各種原材料均勻?yàn)⒉肌?/p>

（三）養(yǎng)生

為保證施工質(zhì)量，同步加纖碎石下封層在養(yǎng)生期間應(yīng)封閉交通，待SBS改性乳化瀝青破乳且水分徹底蒸發(fā)后，清除未黏結(jié)碎石料，養(yǎng)生時(shí)間應(yīng)控制在3h左右。

三、試驗(yàn)段路用性能檢測(cè)

（一）檢測(cè)過(guò)程

為驗(yàn)證該道路下封層同步加纖碎石下封層施工效果，在鋪筑完的k85+200～k87+400左幅路段進(jìn)行剪切強(qiáng)度及抗拉拔強(qiáng)度試驗(yàn)。在試驗(yàn)段按照200m間隔設(shè)置10處檢測(cè)點(diǎn)，任意選取其中3點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)及抗拉拔試驗(yàn)過(guò)程中芯樣斷裂情況，可以概括為以下幾種：一是下面層和下封層部分接觸斷裂，說(shuō)明下面層和下封層接觸不好，主要原因在于進(jìn)行下面層施工前并未對(duì)下面層徹底清掃，由層間污染所致；二是上面層斷裂，主要原因在于上面層質(zhì)量不良，無(wú)法體現(xiàn)出下面層和下封層黏結(jié)及剪切效果；三是水穩(wěn)層斷裂，表明上面層、下封層質(zhì)量良好，并能直接有效黏結(jié)；四是下面層和下封層接觸斷裂，表明兩者接觸良好。

（二）檢測(cè)結(jié)果

通過(guò)以上分析發(fā)現(xiàn)，在對(duì)試驗(yàn)段的檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)了下面層和水穩(wěn)層斷裂、下面層和封層不完全接觸斷裂等問(wèn)題，說(shuō)明所選取的試驗(yàn)點(diǎn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)無(wú)法反映下封層施工質(zhì)量及下面層和同步加纖碎石封層的黏結(jié)情況，為此，排除下面層對(duì)施工質(zhì)量的影響，而只分析下面層和和碎石封層接觸的情況。重新選擇整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)段和對(duì)比段抗拉拔強(qiáng)度比較結(jié)果如圖1所示。由對(duì)比結(jié)果可以看出，同步加纖碎石封層抗拉拔強(qiáng)度為0.201MPa，而無(wú)封層區(qū)域抗拉拔強(qiáng)度僅為0.142MPa，同步加纖碎石封層技術(shù)可顯著提升路面下封層抗拉拔強(qiáng)度。

圖1 試驗(yàn)段和對(duì)比段抗拉拔強(qiáng)度對(duì)比

試驗(yàn)段和對(duì)比段剪切強(qiáng)度比較如圖2所示，同步加纖碎石下封層剪切強(qiáng)度為0.403MPa，無(wú)封層區(qū)域剪切強(qiáng)度僅為0.336MPa。

圖2 試驗(yàn)段和對(duì)比段剪切強(qiáng)度對(duì)比

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果顯示，同步加纖碎石下封層路面抗拉拔強(qiáng)度比無(wú)封層區(qū)域路面抗拉拔強(qiáng)度提高35%～60%，剪切強(qiáng)度比無(wú)封層區(qū)域路面剪切強(qiáng)度提升8%～50%，且在抗拉拔試驗(yàn)中，當(dāng)路面面層和同步加纖碎石下封層良好黏結(jié)時(shí)，大部分試件破壞面均出現(xiàn)在水穩(wěn)碎石層，表明相應(yīng)試件下封層黏結(jié)效果良好，水穩(wěn)碎石層強(qiáng)度也是影響其黏結(jié)強(qiáng)度的重要方面。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基層與下面層層間結(jié)合程度對(duì)瀝青路面路用性能和使用壽命有顯著影響，若層間結(jié)合不良，會(huì)破壞路面結(jié)構(gòu)整體抗力，在重載交通運(yùn)行下，很容易發(fā)生層間剪切滑移和推擠裂紋。該項(xiàng)目應(yīng)用同步加纖碎石下封層技術(shù)后在路面結(jié)構(gòu)層間形成嵌鎖所用很強(qiáng)的網(wǎng)狀體系，促進(jìn)層間結(jié)合，增強(qiáng)路面抗裂、抗?jié)B等性能。工程應(yīng)用結(jié)果說(shuō)明該技術(shù)在高速公路路面施工中具有廣闊的應(yīng)用前景。