碎石封層在瀝青路面中的應(yīng)用

馬上峰

（甘肅省嘉峪關(guān)公路事業(yè)發(fā)展中心，甘肅 嘉峪關(guān)）

1 碎石封層的特點(diǎn)及作用

碎石封層是一種通過(guò)層鋪法將瀝青鋪灑于路面，再在其上撒布一層碎石，經(jīng)過(guò)碾壓后最終形成一種全新的結(jié)構(gòu)層的施工方法，有單層式、雙層式、嵌入式三種工藝，如圖1 所示。其主要起到防止地表水滲入基層，保護(hù)路面，對(duì)磨損嚴(yán)重的路面進(jìn)行修復(fù)，增加路面面層摩擦系數(shù)，減少交通事故等作用，同時(shí)可以起到預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，減少養(yǎng)護(hù)支出的作用[1]。

圖1 碎石封層的結(jié)構(gòu)形式

相較于微表處、稀漿封層、薄層罩面等工藝，碎石封層適用范圍更廣，尤其是應(yīng)用于裂縫較多的瀝青混凝土路面時(shí)，其使用效果和耐久性更好，主要是由于在路表的瀝青層能有效的阻止地表水的下滲，并能吸收一部分應(yīng)力。除此之外，碎石封層造價(jià)也相對(duì)較低，單層碎石封層成本約10 元/m2，僅為其他工藝的1/3～1/2[2]。

2 碎石封層材料

2.1 碎石

碎石封層的質(zhì)量好壞在很大程度上取決于碎石質(zhì)量的優(yōu)劣。在選用碎石時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇尺寸單一、潔凈程度高、棱角分明的碎石。常用碎石粒徑主要有3個(gè)等級(jí)，分別為4.75～9.5 mm、9.5～13.2 mm、9.5～16 mm，一般情況下，上封層宜優(yōu)選9.5～13.2 mm 檔碎石，高速公路下封層宜優(yōu)選9.5～16 mm 檔碎石，其他等級(jí)公路宜優(yōu)選4.75～9.5 mm 檔碎石。但無(wú)論選擇哪一種尺寸，均應(yīng)保證尺寸一致。選用的碎石力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)滿足表1 中的規(guī)定。

表1 碎石封層集料物理力學(xué)性能

2.2 瀝青

可優(yōu)先選用道路石油瀝青、橡膠瀝青、改性瀝青等，選用道路石油瀝青時(shí)，可選擇90 或70 號(hào)A 級(jí)瀝青；選用橡膠瀝青時(shí)，其橡膠粉應(yīng)采用常溫磨細(xì)的橡膠粉，可優(yōu)先選用廢舊輪胎磨細(xì)的橡膠粉，其物理及化學(xué)性能應(yīng)滿足表2 的規(guī)定。

表2 橡膠粉物理及化學(xué)性能

拌和好的橡膠瀝青應(yīng)在24 h 內(nèi)全部用完，必須儲(chǔ)存時(shí)，應(yīng)儲(chǔ)存于145～155 ℃的環(huán)境中，最長(zhǎng)不應(yīng)超過(guò)3 d，儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)不斷攪拌，防止離析，再次使用時(shí)，必須經(jīng)檢測(cè)合格后方可使用。無(wú)論采用何種瀝青，其摻量均應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。

3 碎石封層施工

3.1 路面狀況調(diào)查及處理

正式施工前，應(yīng)對(duì)擬處理路面進(jìn)行路面狀況調(diào)查，如病害情況，橫坡及彎沉等進(jìn)行詳細(xì)摸底，并制定相關(guān)處理方案，同時(shí)確保路面凈空不低于6 m，以滿足碎石封層機(jī)械化施工的需求。

原路面處理主要包括路表處理及清掃及確定單幅施工寬度。首先應(yīng)對(duì)擬施工路面的車轍、擁包、裂縫等病害進(jìn)行處理，如果其強(qiáng)度不能滿足要求，則應(yīng)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理；對(duì)于陡坡以及急轉(zhuǎn)彎路段應(yīng)進(jìn)行銑刨拉毛處理；對(duì)于裂縫小于5 mm 的路段，可不進(jìn)行處理。擬施工路段病害處理完成后，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行全面清掃，若為基層，則應(yīng)噴灑透層油。路面處理完成后，應(yīng)根據(jù)擬施工路段路面寬度及機(jī)械性能確定單幅施工寬度，在滿足要求的情況下，盡可能減少施工幅數(shù)[3]。

3.2 施工工藝

碎石封層施工主要包括施工準(zhǔn)備階段和施工階段兩大階段，施工準(zhǔn)備階段主要包括人員、設(shè)備、材料等方面的準(zhǔn)備工作，施工階段主要包括膠結(jié)材料撒布、碎石撒布、碾壓、修補(bǔ)及養(yǎng)護(hù)等工作，施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 碎石封層施工工藝流程

3.3 施工注意事項(xiàng)

按照設(shè)計(jì)文件，自下而上分層施工。首先撒布膠結(jié)材料，撒布時(shí)，應(yīng)注意撒布速度與機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)能力相適應(yīng)，避免膠結(jié)材料撒布完成后等待過(guò)長(zhǎng)時(shí)間后再撒布碎石。如果膠結(jié)材料為瀝青，則應(yīng)在瀝青破乳前完成碎石的撒布，同時(shí)注意撒布時(shí)瀝青溫度變化情況、碎石撒布用量及均勻性。撒布碎石前，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)數(shù)量撒布，不能隨意減少或增加碎石的撒布用量，否則將對(duì)結(jié)構(gòu)嵌擠條件造成一定影響，最終影響其施工質(zhì)量。碎石封層通常使用輪胎壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，既能保證壓實(shí)質(zhì)量效果，又不會(huì)對(duì)碎石造成破壞，壓路機(jī)質(zhì)量宜選用16～20 t，質(zhì)量越大，越能達(dá)到較好的壓實(shí)效果。進(jìn)行碾壓時(shí)，一般情況下應(yīng)碾壓3～4遍以上，速度應(yīng)保持一致，不宜過(guò)快，初壓以2 km/h為宜，復(fù)壓可適當(dāng)增加碾壓速度，但不宜超過(guò)8 km/h。如果選用乳化瀝青為膠結(jié)材料，則應(yīng)等待瀝青破乳、水份完全蒸發(fā)并且基本成型以后才能通車，其他瀝青材料在碾壓密實(shí)以后就可以開(kāi)放交通，開(kāi)放交通后還能起到進(jìn)一步壓實(shí)的作用。但在通車初期應(yīng)設(shè)置相關(guān)標(biāo)志、標(biāo)牌，防止車輛速度過(guò)快，應(yīng)限制在20 km/h 以內(nèi)。如果局部存在泛油等情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)在泛油處補(bǔ)撒一層嵌縫料并將其掃勻，嵌縫料粒徑應(yīng)與撒布的碎石粒徑保持一致，如果路面存在過(guò)多的碎石應(yīng)及時(shí)將其清掃出路面或者回收利用[4]。

3.4 質(zhì)量控制

施工過(guò)程中應(yīng)及時(shí)對(duì)膠結(jié)材料和碎石撒布用量、撒布溫度、撒布均勻性、碎石與膠結(jié)材料的粘附性等進(jìn)行控制，具體如表3 所示。

表3 碎石封層施工質(zhì)量檢查

膠結(jié)材料、碎石撒布用量可有兩種檢測(cè)方法，分別為實(shí)測(cè)法和總量推算法。兩種方法均可對(duì)其撒布用量進(jìn)行較為準(zhǔn)確的檢測(cè)。

（1）實(shí)測(cè)法。試驗(yàn)方法：將已知重量為m1和面積為S 的油毛氈平鋪于路面，待撒布車通過(guò)該處后稱取油毛氈質(zhì)量記為m2，將油毛氈上的膠結(jié)材料或碎石刮除，再用三氯乙烯浸泡沖洗法獲得膠結(jié)材料或碎石的重量記為m3，然后再通過(guò)下式可計(jì)算得出膠結(jié)材料和碎石用量。該方法對(duì)于灑布車車速依賴較大，因此，在檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)盡量保持其速度恒定，至少應(yīng)檢測(cè)3組，且該檢測(cè)結(jié)果為實(shí)時(shí)結(jié)果。

式中，P膠i代表第i 試驗(yàn)?zāi)z結(jié)材料用量（kg/m2）；P石i代表第i 次試驗(yàn)碎石用量（kg/m2）；P膠代表膠結(jié)材料平均用量（kg/m2）。

（2）總量推算法。該方法通過(guò)對(duì)膠結(jié)材料或碎石的總用量與總施工面積來(lái)進(jìn)行計(jì)算，最終得出施工區(qū)域每單位面積的膠結(jié)材料或碎石的用量，該方法通過(guò)總量來(lái)進(jìn)行控制，無(wú)法實(shí)時(shí)對(duì)用量情況進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)需要施工過(guò)程控制來(lái)說(shuō)有一定不利影響[5]。

4 應(yīng)用情況

某一級(jí)公路全長(zhǎng)23.12 km，路面面層采用8 cm 厚AC-20 +6 cm 厚 AC-13+4 cm 厚SMA 形式，由于通車年限較久，車流量大，且超載車輛較多，路面出現(xiàn)了不同程度的損壞，為對(duì)損壞路面進(jìn)行修復(fù)，采用了改性瀝青碎石封層施工。施工結(jié)束后，對(duì)全線損壞程度較為嚴(yán)重的路段進(jìn)行檢測(cè)，投入運(yùn)營(yíng)8 個(gè)月后，路面平整度仍然較好，色澤一致，無(wú)明顯裂縫及擁包現(xiàn)象，抗滑性能較修補(bǔ)前有明顯提高，表明碎石改性瀝青碎石封層起到了良好的作用。

5 結(jié)論

實(shí)踐表明，碎石封層是一種非常有效且造價(jià)低廉的養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)，不但可以改善舊路外觀質(zhì)量，還能提高舊路的抗滑性能，有效地防止地表水滲入基層，防止道路病害進(jìn)一步發(fā)展，能有效提高道路使用壽命。為保證碎石封層施工質(zhì)量，首先應(yīng)對(duì)原材料質(zhì)量進(jìn)行把控，同時(shí)加強(qiáng)施工過(guò)程中的質(zhì)量控制，最后再嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，最終才能圓滿完成施工任務(wù)。