同步碎石封層技術(shù)在公路路面病害處置工程中的應(yīng)用

張 輝

（甘肅省臨夏公路事業(yè)發(fā)展中心雙城公路段，甘肅 臨夏 731800）

0 引言

公路養(yǎng)護(hù)工作的主要目的就是排除公路工程結(jié)構(gòu)性病害問題，消除潛在的質(zhì)量與安全隱患。同步碎石封層技術(shù)是當(dāng)今公路病害處置中經(jīng)常使用的技術(shù)方法，其利用同步碎石機(jī)等機(jī)械設(shè)備，將高溫瀝青與潔凈干燥的石料同步噴灑到路面上，當(dāng)瀝青與石料有效結(jié)合后，則可形成具有特定強(qiáng)度的構(gòu)造層，解決公路工程路面病害問題。該技術(shù)依托于特定厚度的瀝青膜的粘結(jié)作用，最終構(gòu)造同步碎石封層可在路面層間形成良好粘結(jié)力和抗剪力，可明顯增強(qiáng)公路工程結(jié)構(gòu)整體荷載[1]，應(yīng)對不同狀態(tài)下縱向剪應(yīng)力與橫向剪應(yīng)力的影響，防止路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞損壞。本文結(jié)合該技術(shù)在公路G568線上的應(yīng)用總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以供參考。

1 工程概況

G568 線K182+000～K186+000、K191+250～K193+000段碎石封層工程總長5750m，封層路面寬度7.5m，封層面積43125m2。該段公路原設(shè)計(jì)采用二級公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度60km/h，其中路基寬度12m，起終點(diǎn)樁號位置行車道寬度均為7.5m。路面結(jié)構(gòu)為：4cm細(xì)粒式瀝青混凝土（AC-13）+5cm中粒式瀝青碎石（AC-16）+20cm水泥穩(wěn)定碎石基層（水泥劑量5%）+20cm水泥穩(wěn)定砂礫底基層（水泥劑量3.5%）。

該路面病害類型的外在表現(xiàn)相對復(fù)雜，存在橫向裂縫、縱向裂縫和車轍等多種病害問題，影響道路交通正常通行。在區(qū)域經(jīng)濟(jì)貿(mào)易往來中，該道路承載的車輛動(dòng)態(tài)荷載較強(qiáng)，若不及時(shí)養(yǎng)護(hù)，勢必會(huì)影響正常通行效果。對此，擬采用改性瀝青同步碎石封層技術(shù)進(jìn)行處理，排除病害威脅，改善路面通行效果。

2 路面病害類型及產(chǎn)生原因

經(jīng)現(xiàn)場踏勘，確認(rèn)該維修路段的病害主要為縱橫向裂縫、局部龜網(wǎng)裂，成因比較復(fù)雜。

2.1 縱橫向裂縫產(chǎn)生原因

（1）疲勞破壞。疲勞破壞是該路段裂縫形成的主要誘因之一。在車輛荷載反復(fù)作用下，路面承載能力的均衡性受到影響，起始階段會(huì)出現(xiàn)諸多小縱縫，進(jìn)而演變成為龜裂裂縫，損壞路面結(jié)構(gòu)，縱縫從上而下發(fā)展。

（2）基層反射。通常情況下，道路路面結(jié)構(gòu)的整體荷載趨于均衡，但受半剛性基層裂縫的影響，其結(jié)構(gòu)體會(huì)受到拉裂作用，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的橫向形態(tài)和縱向形態(tài)均出現(xiàn)明顯變化，久而久之形成下寬上窄的反射裂縫。

（3）溫度變化。從以往工程實(shí)踐來看，瀝青受溫度條件的影響相對明顯，具體表現(xiàn)為：當(dāng)溫度不斷降低時(shí)，瀝青混合料的硬度將明顯提高，出現(xiàn)收縮變形。當(dāng)上述應(yīng)力變化幅度超出可承受的荷載范圍時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫，并逐步向下發(fā)展[2]。

2.2 龜網(wǎng)裂產(chǎn)生原因

（1）氣候條件變化。氣候條件變化對本路段龜網(wǎng)裂病害的影響極為直接，尤其在氣溫溫差相對較大的狀況下，構(gòu)成路面結(jié)構(gòu)層的各類材料更容易因收縮膨脹進(jìn)度不同而形成裂紋。在已有裂紋之上，隨著水分和塵土雜物的不斷侵蝕，誘發(fā)形成顯著的龜網(wǎng)裂。

（2）路面老化。受長期性的動(dòng)荷載作用，公路路面面層結(jié)構(gòu)所遭受的拉彎應(yīng)力更加顯著。車輛行駛過程中，車輛荷載會(huì)從輪胎區(qū)域向下施加重壓，路面形成抗壓應(yīng)力。當(dāng)車輛動(dòng)荷載消除后，則其抗壓應(yīng)力隨之消失，出現(xiàn)回彈，往復(fù)多次，則路面結(jié)構(gòu)層難以恢復(fù)原有狀態(tài)，松弛系數(shù)增大。當(dāng)面層抗彎拉應(yīng)力超出可承受能力或油石比偏低時(shí)，則逐漸形成龜網(wǎng)裂。

3 同步碎石封層技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 實(shí)施方案

針對 G568 線 K182+000～K186+000、K191+250～K193+000段縱橫向裂縫和龜網(wǎng)裂病害擬采用灑布乳化改性瀝青透層油進(jìn)行封閉處理，然后在主車道7.5m范圍內(nèi)鋪筑碎石規(guī)格為7～10mm的SBS熱改性瀝青碎石封層。改性乳化瀝青下封層能封閉和彌合半剛性基層表面收縮裂縫，抑制和延緩半剛性基層頂面裂縫的反射與發(fā)展。熱改性瀝青碎石封層能有效處置路面貧油、掉粒、龜網(wǎng)裂等病害，還可提高路面抗滑性能及防滲水性能[3]。

3.2 應(yīng)用流程

碎石封層同步應(yīng)用流程為：施工前準(zhǔn)備→封閉交通→路面清掃→同步灑（撒）布瀝青和集料→碾壓成型→初期養(yǎng)護(hù)→開放交通。

3.3 同步碎石封層技術(shù)施工要點(diǎn)

3.3.1 瀝青灑布

（1）瀝青灑布時(shí)，必須保持均勻一致、霧狀噴灑；瀝青灑布車作業(yè)速度宜為3～5km/h，灑布量最大偏差不宜超過設(shè)計(jì)值的±0.2kg/m2。

（2）瀝青應(yīng)預(yù)先進(jìn)行試灑，施工過程中應(yīng)隨時(shí)觀測瀝青灑布狀態(tài)，若出現(xiàn)灑布不均勻、漏灑或條狀油帶等異常時(shí)，必須立即關(guān)閉噴油嘴停車檢查。當(dāng)出現(xiàn)局部灑布量過大、漏灑或少灑等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停止作業(yè)，必須采取相應(yīng)處治措施。

（3）集料要求是經(jīng)過反擊（錘式）破碎的集料，水洗風(fēng)干以保證集料潔凈、干燥、無石粉和沉土。碎石烘干后，針片狀嚴(yán)格限制在10%以下，壓碎值≤20%為宜。

（4）瀝青灑布后，集料未撒布前，嚴(yán)禁任何車輛和行人通行。

（5）瀝青用量控制，預(yù)裹覆瀝青碎石同步封層的最佳用量是碎石落到瀝青表面上，由于流體瀝青的表面張力，使熱瀝青沿石料表面向上爬升高度約為石料高度的2/3，并在石料表面形成一個(gè)半月面，使石料被瀝青裹覆的面積達(dá)到70%。在生產(chǎn)實(shí)踐中，一般使用7～10mm的碎石，8mm左右的最佳，瀝青撒布量控制在1.2～1.4kg/m2內(nèi)，要求瀝青噴撒后形成均勻、等厚度的瀝青膜防止因?yàn)r青不均勻而導(dǎo)致石料出現(xiàn)剝離斑紋，瀝青撒布形狀規(guī)則，線形順直。

（6）每車瀝青灑布作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)對瀝青用量進(jìn)行總量校核，檢查是否符合設(shè)計(jì)要求；當(dāng)日施工結(jié)束后，應(yīng)在指定區(qū)域立即清理灑布車存儲罐中的殘余瀝青[4]。

3.3.2 集料撒布

（1）集料撒布應(yīng)緊跟瀝青灑布進(jìn)行，分步施工時(shí)，集料撒布與瀝青灑布的間距宜控制10～20m，撒布作業(yè)速度宜為3～5km/h，撒布量不宜超出設(shè)計(jì)值的±0.5kg/m2。

（2）集料撒布必須保持均勻一致，隨時(shí)觀測布料器工作狀態(tài)，不得出現(xiàn)卡料、待料現(xiàn)象，嚴(yán)禁出現(xiàn)瀝青油膜外漏、漏撒及集料重疊現(xiàn)象。

（3）每個(gè)作業(yè)面應(yīng)安排1～2名工人緊跟撒布作業(yè)，對集料出現(xiàn)的重疊、漏撒、條狀及超粒徑集料等缺陷，立即采用掃帚或鐵鍬進(jìn)行修復(fù)或清理[5]。

3.3.3 碎石封層的碾壓及成型

（1）集料撒布后，宜采用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓作業(yè)，碾壓速度2.0～2.5km/h。碾壓時(shí)，可霧狀噴灑少量水或隔離劑，輪跡重疊不小于1/3輪寬，碾壓遍數(shù)不小于3遍。

（2）SBS改性瀝青碎石封層，宜在集料撒布后立即進(jìn)行碾壓作業(yè)。碾壓時(shí)，壓路機(jī)不得在碎石封層上隨意剎車掉頭，嚴(yán)禁出現(xiàn)粘輪、推移現(xiàn)象。

3.3.4 碎石封層的接縫處理

（1）橫向接縫宜采用對接法，在作業(yè)起點(diǎn)前及終點(diǎn)位置，現(xiàn)場鋪設(shè)鐵(皮)板或油氈材料；碎石封層車完成作業(yè)后，必須立即清掃、撤除。

（2）縱向接縫宜采用搭接法，線型必須順直。施工時(shí)，一側(cè)瀝青正常噴灑，集料應(yīng)減少一個(gè)卸料槽的寬度；另一側(cè)瀝青灑布時(shí)應(yīng)半扇面噴灑，重疊10～20cm，集料應(yīng)正常撒布。

3.3.5 碎石封層養(yǎng)護(hù)及開放交通

（1）碎石封層碾壓結(jié)束后，必須將多余、松散的集料進(jìn)行集中回收處理。

（2）SBS改性瀝青，宜在結(jié)合料溫度接近常溫后開放交通，開放交通初期，車輛限速不宜大于20km/h，不得產(chǎn)生飛石現(xiàn)象。

（3）開放交通后，定期觀測碎石封層變化，對質(zhì)量缺陷部位必須采取修補(bǔ)措施。

3.4 同步碎石封層技術(shù)管理要點(diǎn)

（1）粘層施工前必須將下承層清理干凈，對銑刨結(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，應(yīng)把層間清掃檢查作為質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)。

（2）同步碎石封層要用專用機(jī)械設(shè)備，專人操作和管理，定期維護(hù)。施工單位要配備足夠的其他機(jī)械，以保證施工的進(jìn)度需要。

（3）工地要設(shè)置工地試驗(yàn)室，要有試驗(yàn)資質(zhì)的試驗(yàn)人員，隨時(shí)對瀝青、石料進(jìn)行試驗(yàn)，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)要做詳細(xì)的分析，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)。

（4）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人要對施工人員和勞務(wù)隊(duì)伍進(jìn)行定期或不定期的安全教育，召開安全分析會(huì)，使安全意識深入人心，防患于未然。

（5）抓好現(xiàn)場管理，堅(jiān)持文明施工，設(shè)置醒目的安全指示標(biāo)志和限速牌等交通標(biāo)志，并設(shè)專人指揮疏導(dǎo)交通，保障人身、機(jī)械和器材的安全。

（6）根據(jù)同步碎石封層施工技術(shù)要求，在特定施工區(qū)域范圍內(nèi)配備交通管制人員，設(shè)置清晰醒目的安全引導(dǎo)標(biāo)識。當(dāng)同步碎石封層作業(yè)初步完成后，應(yīng)按照既定順序撤除事先配置的安全防護(hù)設(shè)施。對于錐形交通路標(biāo)狀況的設(shè)置，則應(yīng)嚴(yán)格控制其間距與作業(yè)區(qū)邊緣等，保持與路中心線的平行狀態(tài)。

（7）根據(jù)現(xiàn)場施工狀況與需求，確定是否進(jìn)行半幅施工。若采用半幅施工，則需在同步碎石封層碾壓作業(yè)完成后，再行恢復(fù)交通。做好車速引導(dǎo)管理，不得超速行駛。

（8）按照同步碎石封層技術(shù)規(guī)范，對公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)中使用到的瀝青和碎石等材料進(jìn)行專業(yè)技術(shù)檢測，任何不合格材料均不得入場。

（9）堅(jiān)持文明施工，樹立企業(yè)形象。對全體人員進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的思想教育，提高全體人員的文明施工和環(huán)保意識。

（10）未列事項(xiàng)請施工單位嚴(yán)格按照部頒有關(guān)施工技術(shù)規(guī)范和規(guī)程進(jìn)行。

4 結(jié)束語

實(shí)踐表明，同步碎石封層技術(shù)具有良好的防水性和層間排水功能，其施工作業(yè)中所形成的瀝青薄膜可阻斷水分滲透，即便在降雨多、雨季長的地區(qū)，依然具有較強(qiáng)的適用性。同步碎石封層技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，決定了其在公路病害處置及預(yù)防養(yǎng)護(hù)中的關(guān)鍵地位。該項(xiàng)目獲得的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)是，只要技術(shù)人員根據(jù)公路養(yǎng)護(hù)和維修項(xiàng)目的實(shí)際需求，建立系統(tǒng)性的同步碎石封層技術(shù)流程規(guī)范，優(yōu)化選用各類施工原材料，細(xì)化施工技術(shù)方案，明確同步碎石封層各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的具體要求，改進(jìn)施工現(xiàn)場管理?xiàng)l件，提升作業(yè)人員操作技能，就能全面實(shí)現(xiàn)同步碎石封層技術(shù)的應(yīng)用效果，提升公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。