某國道二級(jí)公路項(xiàng)目養(yǎng)護(hù)中滲固磨耗層的應(yīng)用分析

周楊喜

（貴州省都勻公路管理段,貴州 都勻 558000）

0 引言

近年來，隨著交通壓力的日益增大，部分現(xiàn)役公路逐漸進(jìn)入超負(fù)荷服務(wù)階段，路基路面產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的質(zhì)量病害，運(yùn)營能力顯著下降，亟須進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)。當(dāng)前，常用的公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)有微表處、霧封層、銑刨罩面等，各種技術(shù)有其特有的優(yōu)點(diǎn)與局限。該文結(jié)合具體工程養(yǎng)護(hù)實(shí)踐，提出了滲固磨耗層養(yǎng)護(hù)技術(shù)，總結(jié)了施工技術(shù)要點(diǎn)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

某國道二級(jí)公路項(xiàng)目，設(shè)計(jì)時(shí)速40 km/h，路面寬度為11.0 m，PCI 平均值為86.28，RQI 平均值為90.94。路面結(jié)構(gòu)自上而下依次為：40 mm 厚Sup-13 上面層+60 mm厚Sup-20 下面層+250 mm 厚水穩(wěn)碎石基層+18 mm 厚級(jí)配碎石底基層。該文現(xiàn)通過滲固磨耗層技術(shù)對(duì)路面實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

2 滲固磨耗層材料

2.1 原材料選用

（1）滲固液。該項(xiàng)目滲固液采用再生封層乳液，相關(guān)性能參數(shù)為：25 ℃溫度條件下黏度為0.063 Pa·s；瀝青芳香分百分比達(dá)36%以上；閃點(diǎn)252 ℃；TFOT 黏稠度2.76；TFOT 質(zhì)量降低0.37%；篩網(wǎng)殘留量（1.18 mm 篩）為0.07%；表面及完全干燥時(shí)長分別為3 h、7 h；黏度5.8；蒸發(fā)剩余量65%；存儲(chǔ)穩(wěn)定度1 d、3 d 分別為0.2%和1.5%[1]。

（2）乳化瀝青。瀝青采用70 號(hào)基質(zhì)石油瀝青，MQK 陽離子乳化劑，應(yīng)具備慢裂、快凝特性，以有效完善瀝青低溫流動(dòng)性、集料配伍性、攪拌時(shí)間、破乳速率等。乳化瀝青相關(guān)性能參數(shù)為蒸發(fā)殘留物軟化點(diǎn)61 ℃，符合標(biāo)準(zhǔn)要求（≥53 ℃）；延度為5 ℃條件下為12 cm，符合標(biāo)準(zhǔn)要求（≥2 cm）。

（3）粗集料。粗集料選擇粒徑為3~10 mm 的玄武巖，質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度大、耐磨性好，通過乳化劑可提升自身黏附能力。粗集料相關(guān)指標(biāo)參數(shù)為壓碎值＜26%；表觀密度＞2.6 g/cm3；磨耗值＜28%；磨光值＞42%；細(xì)粒含量＜15%；軟石含量＜3%；吸水率＜2.0%；黏附性≥4 級(jí)。

（4）細(xì)集料。細(xì)集料選擇粒徑為0~3 mm 的玄武巖。其相關(guān)指標(biāo)參數(shù)為：表觀密度＞2.5 g/cm3；硬度≤12%；含泥量≤3.0%；砂當(dāng)量≥60%；棱角性≥30 s。

（5）改性劑。選擇SBR 丁苯膠乳1468 型改性劑，用來改進(jìn)揮發(fā)殘余物特性，增強(qiáng)瀝青溫度穩(wěn)定性，且能顯著提升微表處瀝青混合料黏結(jié)性能，增強(qiáng)磨耗層穩(wěn)定性。

（6）添加劑。選用水泥添加劑，以有效提升混合料流動(dòng)性，在瀝青混合料中加入添加劑，可有效改善其流動(dòng)性能，加快瀝青的破乳速率，并在其內(nèi)部形成致密完整的結(jié)構(gòu)，從而顯著提升路面強(qiáng)度[2]。

（7）水。該項(xiàng)目施工用水為飲用水，水質(zhì)潔凈、呈中性，無有毒、有害物質(zhì)，防止因水質(zhì)不達(dá)標(biāo)影響磨耗層施工質(zhì)量。

2.2 礦料級(jí)配試驗(yàn)

（1）磨耗層瀝青混合料礦料級(jí)配選擇時(shí)，根據(jù)施工區(qū)域內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境條件，選擇下列5 組級(jí)配類型實(shí)施篩分試驗(yàn)。詳細(xì)情況如下：

級(jí)配1：孔徑9.5 mm、7.75 mm、2.36 mm、1.18 mm、0.6 mm、0.3 mm、0.15 mm、0.075 m 的通過率依次為100%、70%、45%、28%、19%、12%、7%、5%。

級(jí)配2：通過率依次為100%、75%、53%、34%、22%、15%、10%、8%。

級(jí)配3：通過率依次為100%、80%、60%、40%、25%、18%、12%、10%。

級(jí)配4：通過率依次為100%、80%、65%、45%、30%、22%、15%、13%。

級(jí)配5：通過率依次為100%、90%、70%、50%、34%、25%、18%、15%。

（2）按照上述5 組級(jí)配等級(jí)制備磨耗層瀝青混合料，其拌和時(shí)間依次為200 s、270 s、400 s、170 s、170 s，5 種級(jí)配混合料試件強(qiáng)度均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。采用觀察法對(duì)各種試件外觀質(zhì)量實(shí)施檢測(cè)，結(jié)果表明：級(jí)配1 混合料試件外觀質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)完整密實(shí)，集料裹覆效果較好；級(jí)配2、3 外觀質(zhì)量良好，但混合料拌制時(shí)間較長，細(xì)集料流動(dòng)性較大，降低結(jié)構(gòu)完整性、穩(wěn)定性；級(jí)配4、5 外觀質(zhì)量較差，混合料相對(duì)干燥，瀝青破乳速率較快。根據(jù)以上基本情況，該項(xiàng)目選用級(jí)配類型為級(jí)配1[3-5]。

2.3 拌和時(shí)間試驗(yàn)

磨耗層施工對(duì)時(shí)間要求較為嚴(yán)格，瀝青混合料從拌和至攤鋪時(shí)間應(yīng)保持在30~50 s 范圍內(nèi)，若拌制時(shí)間較長會(huì)對(duì)交通造成嚴(yán)重影響，而拌和時(shí)間不足，則會(huì)降低攤鋪質(zhì)量。該項(xiàng)目利用試驗(yàn)確定最佳拌和時(shí)間。

（1）試驗(yàn)器具。攪拌杯，容積為300~500 mL；天平，精度1 g；攪拌勺；油氈；秒表。

（2）攪拌時(shí)間。用天平稱取混合料100 g 置于攪拌杯中，并加入一定比例的水泥充分?jǐn)嚢杈鶆颍缓髮⑵渲糜阱佒?，依次加入瀝青、水，拌制3~8 s 后提高拌和速率，攪拌過程中，應(yīng)以鍋中心為圓心順時(shí)針均勻攪拌，模擬攪拌機(jī)械攪拌效果；待混合料中集料不再流動(dòng)，攪拌困難時(shí)，記錄攪拌時(shí)間；然后再次進(jìn)行攪拌，直至徹底難以攪拌時(shí)，記下攪拌時(shí)間，即為拌和超時(shí)；拌和30 s 后，將混合料均勻鋪設(shè)于油氈表面，厚度控制在8~10 mm 范圍內(nèi)，自然狀態(tài)下放置24 h，檢查混合料外觀變化。結(jié)果顯示混合料顏色變?yōu)楹谏?，表明配伍?yōu)良[6]。

（3）拌和溫度。分別在25 ℃、40 ℃、50 ℃三種溫度下拌制瀝青混合料，探究溫度與拌和時(shí)間之間的關(guān)系。當(dāng)溫度超過50 ℃時(shí)，混合料拌和時(shí)間顯著縮短，達(dá)不到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求；而溫度處于40~50 ℃范圍時(shí)，水分散失較快，攪拌時(shí)間明顯縮短。試驗(yàn)檢測(cè)表明，當(dāng)溫度低于25 ℃，水、瀝青摻量分別為2%和11.6 g 時(shí)，達(dá)到最佳拌和時(shí)間，即120 s[7]。

3 施工工藝要點(diǎn)

3.1 路面調(diào)查

公路養(yǎng)護(hù)施工前，針該項(xiàng)目試驗(yàn)段路面質(zhì)量狀況實(shí)施調(diào)查分析，具體情況如下：

（1）K1+000~K2+000 試驗(yàn)段路面損壞指數(shù)、平整度指數(shù)、抗滑指數(shù)依次為86.28、96.94、88.36，路面質(zhì)量等級(jí)評(píng)定為良。

（2）試驗(yàn)段存在多種形式的質(zhì)量病害，如車轍、波浪、橫裂、龜裂、沉陷、松散等。

3.2 病害預(yù)處理

（1）對(duì)道路面層、基層破壞位置實(shí)施全面處理，剔除松散材料，并將病害位置剔鑿成規(guī)則形狀，清理干凈后，采用相同標(biāo)號(hào)的混凝土填補(bǔ)，并攤鋪面層混合料。

（2）針對(duì)縫寬大于3 mm 的裂縫應(yīng)進(jìn)行灌縫處理，先將內(nèi)部塵土、雜質(zhì)清除干凈，然后采用熱瀝青實(shí)施灌縫。

（3）針對(duì)表面產(chǎn)生的沉陷型裂縫，應(yīng)開挖裂縫區(qū)域及周邊基層，清理合格后，采用同等級(jí)混凝土進(jìn)行填補(bǔ)，然后鋪設(shè)面層瀝青混合料[8]。

（4）針對(duì)車轍深度大于1.0 cm 的部位，應(yīng)利用銑刨法進(jìn)行處治，先清除上面層、中面層瀝青混合料，清理完成后灑布黏層瀝青，然后鋪設(shè)瀝青混合料面層，鋪設(shè)厚度為10 cm。

3.3 封閉交通

道路養(yǎng)護(hù)部門應(yīng)加強(qiáng)與交通管理部門交流溝通，聯(lián)合制定交通管控方案，該次養(yǎng)護(hù)施工需臨時(shí)封閉道路長度約為3 km。

該項(xiàng)目養(yǎng)護(hù)采取分段試鋪方式進(jìn)行施工，實(shí)際施工前在道路邊緣部位設(shè)置交通管制標(biāo)志，禁止車輛通行；夜間作業(yè)時(shí)，必須按規(guī)定設(shè)置反光及警示裝置。同時(shí)，施工區(qū)域沿線應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)指揮交通，每間隔200 m安排一人，嚴(yán)禁外來車輛進(jìn)入施工區(qū)域。

3.4 路面清理

利用灑水車對(duì)養(yǎng)護(hù)路段實(shí)施全面清洗，徹底清除道路表面泥土、油污等，并采用大型掃地機(jī)清除表面雜質(zhì)。

道路沖洗前，應(yīng)對(duì)電力井、雨水井、路沿石等設(shè)施實(shí)施防護(hù)，確保泥水順利流入路側(cè)綠化帶內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水體的循環(huán)利用；沖洗完畢，待表面干燥且溫度超過10 ℃后，開始實(shí)施后續(xù)施工。

3.5 噴灑滲固劑

滲固液灑布應(yīng)采用專用智能灑布車噴灑，正式灑布前應(yīng)先實(shí)施試噴，并根據(jù)試噴效果合理調(diào)節(jié)灑布量；灑布時(shí)，灑布車應(yīng)沿路面標(biāo)線勻速緩慢行駛，并一次性灑布成型；氣溫較高時(shí)，混合料破乳速率較快，時(shí)間較短，因此必須準(zhǔn)確確定最佳灑布量，確保達(dá)到最佳養(yǎng)護(hù)效果[9]。

3.6 攤鋪微表處

（1）滲固劑灑布0.5 h 后，觀察瀝青混合料顏色變化，當(dāng)變黑時(shí)開始鋪設(shè)微表處；微表處施工采用M120 型專用攤鋪機(jī)，結(jié)合路面實(shí)際情況，科學(xué)調(diào)節(jié)攤鋪箱寬度，確保實(shí)現(xiàn)路面全覆蓋。

（2）將改性瀝青、集料、水、水泥等材料裝入攤鋪機(jī)料箱，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定的技術(shù)參數(shù)科學(xué)設(shè)置攤鋪槽厚度及拱度，并外翻后澆板，調(diào)節(jié)攤鋪厚度為10 mm，使攤鋪箱與路面緊密貼合。

（3）在路面養(yǎng)護(hù)起點(diǎn)位置啟動(dòng)攤鋪機(jī)，保持1.3 km/h速度勻速運(yùn)行，實(shí)施一次性全幅攤鋪；攤鋪過程中安排專人對(duì)攤鋪槽兩端實(shí)施收邊處理；攤鋪完成后，提升攤鋪槽，對(duì)后澆板實(shí)施清理[10]。

3.7 磨耗層養(yǎng)護(hù)

磨耗層施工完成后，應(yīng)實(shí)施交通管制，禁止一切車輛通行，待混合料內(nèi)部水分完全散失，且強(qiáng)度滿足要求后方可允許車輛通行；該項(xiàng)目試驗(yàn)段施工選擇在溫度為20~22 ℃的晴朗天氣條件下進(jìn)行，磨耗層攤鋪完成后，養(yǎng)護(hù)2 h 左右便可通車，使車輛反復(fù)碾壓磨耗層，以有效提升密實(shí)度。

4 施工質(zhì)量檢測(cè)

該項(xiàng)目試驗(yàn)段滲固磨耗層施工完成后，通車30 d 內(nèi)穩(wěn)定性較差，在其表面產(chǎn)生粗集料飛散狀況，且部分區(qū)域?yàn)r青膜破裂；通車60 d 后，磨耗層達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)該狀態(tài)下路面使用性能實(shí)施檢測(cè)。

4.1 滲水系數(shù)

在試驗(yàn)段隨機(jī)選擇5 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，各點(diǎn)距離為50 cm，監(jiān)測(cè)液面由100 mL 降低至500 mL 的時(shí)長，具體結(jié)果為所有檢測(cè)點(diǎn)滲水系數(shù)平均值為8 mL/min，標(biāo)準(zhǔn)差為1.54 mL/min，符合規(guī)范中小于10 mL/min 的規(guī)定。這充分表明試驗(yàn)段滲固磨耗層抗?jié)B性能顯著，能有效降低水損破壞。

4.2 摩擦系數(shù)

在試驗(yàn)段隨機(jī)選擇6 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，各點(diǎn)距離為5 m，利用擺式摩擦檢測(cè)儀實(shí)施檢測(cè)，各點(diǎn)摩擦系數(shù)為59.3、54.7、51.2、58.9，55.2，60.5。各點(diǎn)摩擦系數(shù)均超過規(guī)范中大于45 的規(guī)定，證明滲固磨耗層抗滑性能顯著。

4.3 構(gòu)造深度

在試驗(yàn)段隨機(jī)選擇車道均布設(shè)50 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，利用激光構(gòu)造深度檢測(cè)儀實(shí)施檢測(cè)，具體結(jié)果如下：平均構(gòu)造深度依次為0.80 mm、0.81 mm、0.79 mm；共計(jì)檢測(cè)50個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中滿足規(guī)范要求測(cè)點(diǎn)數(shù)量為49 個(gè)，合格率為98%。這充分表明試驗(yàn)段滲固磨耗層質(zhì)量狀況較好。

5 結(jié)論

綜上所述，公路工程運(yùn)營過程中實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，能有效提升道路路用性能，延長使用壽命。實(shí)際養(yǎng)護(hù)施工時(shí)，應(yīng)對(duì)路面質(zhì)量狀況實(shí)施全面調(diào)查，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果制定針對(duì)性養(yǎng)護(hù)方案，從而有效提升養(yǎng)護(hù)效果。該文結(jié)合公路實(shí)際情況，提出了滲固磨耗層養(yǎng)護(hù)方案，通過具體試驗(yàn)確定了最佳礦料級(jí)配等級(jí)與拌和時(shí)間，并從路面調(diào)查、病害預(yù)處理、交通管控、路面清理、滲固劑噴灑、微表處攤鋪、磨耗層養(yǎng)護(hù)等方面總結(jié)了滲固磨耗層施工要點(diǎn)。通過系統(tǒng)性調(diào)研與評(píng)估檢測(cè)，包括PCI、平整度、密水性能、摩擦系數(shù)等指標(biāo)的分析與研究，得到以下結(jié)論：

（1）從預(yù)防養(yǎng)護(hù)效果達(dá)標(biāo)指數(shù)角度考慮，項(xiàng)目均未超過其各自的使用壽命，路用性能良好，建議后期宜持續(xù)觀測(cè)，以研判其實(shí)際使用壽命。

（2）從經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估角度出發(fā)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性要優(yōu)于常規(guī)大中修養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目。

（3）項(xiàng)目路用效果指標(biāo)還未衰減至實(shí)施前，無法得知其實(shí)際使用壽命，因此無法進(jìn)行完整的路用效果評(píng)價(jià)，后續(xù)宜定期回訪進(jìn)行路用性能檢測(cè)。

（4）通過平整度指標(biāo)，說明技術(shù)具有良好的平整度修復(fù)能力，且耐久性較好，平整度指數(shù)大大好于項(xiàng)目實(shí)施前的指標(biāo)。

（5）滲水性能檢測(cè)結(jié)果顯示技術(shù)優(yōu)異的密水性能，密水性能出色。

（6）通過擺式摩擦檢測(cè)儀實(shí)驗(yàn)，表明了技術(shù)的抗滑性能均表現(xiàn)較好，檢測(cè)結(jié)果也均在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，說明了技術(shù)優(yōu)異的抗滑性能。

綜上所述，充分證明滲固磨耗層能有效提升路面抗水損能力、抗滑能力及抗車轍能力，具有良好的應(yīng)用效果，值得積極推廣應(yīng)用。