半柔性抗車轍瀝青路面施工技術的應用

郝照升

(中國電建集團港航建設有限公司，天津 300467)

1 工程概況

城市道路在路面結(jié)構、環(huán)境及車輛荷載的影響下，交叉路口及交通場站等區(qū)域車轍現(xiàn)象十分突出，部分路段甚至出現(xiàn)十分嚴重的坑槽、擁包等病害。雖然已經(jīng)進行了多次銑刨重鋪修整，但車轍問題并未根除。為保證行車安全舒適，提升城市交通服務水平，延長道路施工壽命，決定對該城市車轍病害最為嚴重的一交叉路口使用半柔性抗車轍瀝青路面材料。

考慮到原路面基層已經(jīng)破壞松散，故應將原路面基層銑刨處理。該公路半柔性抗車轍瀝青路面試驗段樁號K0.000+000～K0.000+900，長900 m，寬度5～16 m不等，結(jié)構具體見圖1，處治后的路面結(jié)構從上至下依次為5～6 cm厚半柔性SFP-13、乳化瀝青粘層油、6～7 cm厚高模量改性瀝青混合料、乳化瀝青粘層油、銑刨處理后的原路面。

圖1 試驗段瀝青路面結(jié)構

2 原材料及施工設備

2.1 原材料

參照排水性路面材料設計要求進行該半柔性瀝青路面大空隙瀝青混合料SFC-13設計，其空隙率應為27%～29%；瀝青使用SBS改性瀝青，摻量控制在2.9%。水泥基灌漿材料選用蘇博特材料公司所產(chǎn)JGM-301型半柔性路面專用灌漿料，材料水料比為0.49，常溫常態(tài)下為黑褐色粉料，初始流動度11.3s，靜置30 min的流動度為12.1 s，初凝和終凝時間分別為0.9 h和1.5 h，2 h和28 h抗壓強度分別為15.2 MPa和46.9 MPa，28 d干縮率為0.12%。該型號灌漿料流動性強、收縮性小、早期強度高，路用性能較好。

在AC-20混合料中按0.3%的設計比摻加MA103型高模量瀝青改性劑，制成高模量瀝青混合料。將水泥基灌漿料灌注至大空隙瀝青混合料中制成半柔性路面瀝青混合料SFP-13，該材料性能試驗結(jié)果表明，其馬歇爾動穩(wěn)定度為37.6 kN，動穩(wěn)定度為38 500次/mm，凍融劈裂強度比為97.3%，該瀝青混合料抗車轍性能優(yōu)異[1]。

2.2 施工設備

由于半柔性瀝青路面施工對灌漿材料流動性、滲透性、離析、泌水等方面的要求較高，必須使用生產(chǎn)能力和攪拌能力均較優(yōu)的攪拌設備。故該半柔性瀝青路面灌漿施工主要使用蘇博特材料公司產(chǎn)半柔性路面制漿灌漿專用施工設備，無需另外配備稀漿封層車，設備通過掛車運輸轉(zhuǎn)場，材料用量均為自動化計量，可有效避免材料用量，尤其是灌漿料用水量控制不當而影響灌漿料均勻性和施工效果等問題。設備生產(chǎn)能力為8～10 m3/h，還能克服簡易攪拌制漿設備所存在的施工工效低、路面外觀質(zhì)量差等弊端。半柔性瀝青路面施工包括高模量瀝青混合料攤鋪碾壓、大空隙瀝青混合料攤鋪碾壓、灌漿等工序，其余環(huán)節(jié)施工采用常規(guī)性施工設備即可。半柔性路面制漿灌漿專用施工設備和普通制漿設備工效比較具體見表1。

表1 兩種制漿灌漿設備工效比較

3 試驗段施工

3.1 原路面銑刨

在鋪筑半柔性路面前，必須對不符合設計厚度要求的原路面進行銑刨，控制銑刨深度，橫向接縫應采用垂直平接縫[2]，銑刨后徹底清掃，應確保清理后的原路面無剝落、松散顆粒。對于原路面較為嚴重的既有病害，必須進行處治。為增強層間粘結(jié)性能，還應在原路面均勻噴灑乳化瀝青粘層油，半剛性基層、面層間噴灑量控制在0.7～1.2 L/m2和0.4～0.7 L/m2，對于該瀝青路面和路緣石、其余路面交界處應將噴灑量增大至1.5 L/m2。

3.2 大空隙基層混合料鋪筑

大空隙基層混合料施工包括基層瀝青制備運輸、攤鋪及碾壓等環(huán)節(jié)，其中，混合料制備、運輸及攤鋪均按照OGFC排水性瀝青路面的施工要求進行。待乳化瀝青破乳后鋪筑大空隙基層混合料。在攤鋪過程中，應按照1.10～1.15控制混合料松鋪系數(shù)，通過12 t鋼輪壓路機對新舊路面搭接處和路面與路緣石交界處振動碾壓3遍；對搭接處和交界處以外的新鋪筑路面通過12 t鋼輪壓路機共靜壓7～9遍，碾壓輪應按照輪寬的1/3～1/2重疊；待碾壓至混合料溫度降低至80 ℃時整平。以1.5～2.5 km/h的速度初壓2遍，以2.5～3.5 km/h的速度復壓3～4遍，最后以4.0～6.0 km/h的速度終壓2～3遍。

大空隙基層混合料壓實度應達到97%以上，平整度最大值和均值應不超出10 mm和5 mm。對于平整度和壓實度不滿足要求的區(qū)域，必須通過鋼輪壓路機再次靜壓，直至符合要求。大空隙基層混合料施工溫度應根據(jù)所用瀝青材料性能決定，該半柔性瀝青路面施工溫度控制要求見表2。

表2 大空隙基層混合料施工溫度控制要求

3.3 灌漿方式的改進

灌漿工藝關系到灌漿施工工效和質(zhì)量，在該半柔性瀝青路面試驗段施工過程中，分別在樁號K0.000+000～K0.000+450段和K0.000+450～K0.000+900段進行牽引設備灌漿和固定制漿設備泵送灌漿，以便進行兩種方式的比較。

泵送灌漿方式下牽引制漿設備無需在瀝青混凝土路面行進，不會因車輪凹陷等原因造成路面破壞，對于施工時間較短的情況，為使瀝青混凝土路面溫度迅速降低至50 ℃以下，應采用泵送灌漿方式。泵送灌漿方式施工工藝簡單，工效高，還能大大縮短大空隙瀝青混凝土攤鋪碾壓后灌漿等待時間，縮短整體工期。泵送灌漿對于不同寬度半柔性路面灌漿均較為適用，可實現(xiàn)多車道同時施工。

泵送灌漿具有較強的靈活性，長距離施工并不適用，但對于城市道路交叉路口小規(guī)模日常維修養(yǎng)護則能較好滿足施工要求。

3.4 灌漿施工

灌漿施工前必須在大空隙混合料冷卻期間，通過封邊材料覆蓋混合料四周，以避免混合料流出后污染周圍路面和路緣石，為后續(xù)灌漿抹面施工提供便利條件?？紤]到該路段半柔性抗車轍瀝青路面交通壓力較大，故選用半柔性路面專用灌漿車進行水泥膠漿現(xiàn)場配置，水泥膠漿材料性能見表3；制備好的水泥膠漿必須及時泵送灌注，防止因放置時間過長而影響水泥膠漿工程性能。灌注施工安排在大空隙瀝青混合料溫度降至40 ℃以下時進行；施工開始后，泵送水泥膠漿至待施工大空隙瀝青路面，使膠漿材料在重力作用下以自流平方式滲透[3]。灌漿必須均勻飽滿，灌漿結(jié)束后應將表面殘余的水泥膠漿刮除處理，使基體瀝青混合料表面完全外露。大空隙混合料灌漿完畢，將路面殘存的浮漿、封邊材料等徹底清除，適當養(yǎng)護1～3 h后便可開放交通，養(yǎng)生期間應禁止任何車輛人員通行。

表3 水泥膠漿材料性能

灌漿施工過程中必須及時監(jiān)測大空隙混合料灌注的飽和度，并通過漿體空隙填充率指標進行灌注飽和程度的表征[4]。具體而言，應先確認灌漿材料用量、灌注施工面積、攤鋪厚度等基礎參數(shù)，計算漿體實際用量、瀝青混合料體積，并根據(jù)水泥膠漿漿體體積、瀝青混合料體積、大空隙混合料連通孔隙率等進行漿體空隙填充率的確定。經(jīng)檢測，該瀝青路面水泥膠漿空隙填充率在87.2%～92.7%之間，符合不小于85%的設計要求。

3.5 抹面施工

半柔性瀝青路面施工過程中還應該加強抹面工具的選擇和質(zhì)量控制，以取得較好的路面構造深度和路面外觀效果，考慮到該半柔性瀝青路面施工范圍較小，無法使用機械化表面抹面施工設備，故在試驗階段，主要進行了橡皮鋼耙、毛刷耙、軟皮木耙、普通木耙等人工抹面工具刮漿效果的比較。結(jié)果顯示，毛刷耙刮漿抹面效果最好，所得到的半柔性瀝青路面色澤均勻、紋理清晰，無浮漿，構造深度最大，抗滑性也最好。所以該試驗路段人工刮漿抹面主要采用毛刷耙。為提高工效，方便質(zhì)量控制，將毛刷耙改造成振動頻率可調(diào)的手持式半自動刮漿機，可輕松前進，并實現(xiàn)作用半徑內(nèi)半柔性路面基本無浮漿，能將90%以上的構造深度控制在0.7～1.0 mm以內(nèi)。

4 施工效果評價

4.1 承載力評價

應用貝克曼梁法進行施工前后該半柔性瀝青路面彎沉測試[5]，根據(jù)測試結(jié)果進行路面承載力評價，結(jié)果見圖2，其中路段1～4分別對應該公路試驗段K0.000+000～K0.000+225段、K0.000+225～K0.000+450段、K0.000+450～K0.000+725段和K0.000+725～K0.000+900段。由圖2可知，半柔性瀝青路面鋪筑前路面彎沉在0.24～0.46 mm內(nèi)，鋪筑后路面彎沉在0.08～0.23 mm內(nèi)，鋪筑后路面彎沉降幅最大達68%；鋪筑施工使路面整體承載力和抗車轍性能顯著提升。

圖2 半柔性抗車轍瀝青路面鋪筑前后路面彎沉對比

4.2 抗滑性能評價

抗滑性能是影響半柔性瀝青路面行車安全的重要因素之一，通過對該路段施工結(jié)束后半柔性瀝青路面構造深度測試結(jié)果的分析可以看出，其構造深度處于0.8～1.0 mm之間，滿足《公路瀝青路面設計規(guī)范》(JTG D50-2017)見圖3。也說明該半柔性瀝青路面施工過程中表面刮漿等施工過程控制較好，構造深度取值合理，抗滑性能優(yōu)良。圖3中路段1～4分別對應試驗段K0.000+000～K0.000+225段、K0.000+225～K0.000+450段、K0.000+450～K0.000+725段和K0.000+725～K0.000+900段。

圖3 鋪筑后構造深度測試結(jié)果

5 結(jié) 論

綜上所述，半柔性抗車轍瀝青路面在公路升級改造中得到成功應用，使得原路面承載力、抗車轍及抗滑性顯著提升，路面外觀較好。在該城市道路改造完成投運后半柔性路面車轍變形量比AC-13+0.3%抗車轍劑路面和SMA-13路面小，穩(wěn)定性更好。泵送灌漿施工方式的采用，有效避免了車輪凹陷對路面的破壞，并對半柔性路面灌漿施工期間路面寬度的變化適應較好。該路段投入運營一年后檢測結(jié)果顯示，路面外觀仍良好，承載力高，抗車轍效果優(yōu)異，該技術隨后在山東煙臺其他城市道路工程得到推廣應用，對瀝青路面抗車轍性能的提升效果十分顯著。