改性乳化瀝青同步碎石封層技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究

萬(wàn)金鵬

摘 要：公路病害處治是養(yǎng)護(hù)作業(yè)的重點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)于路基較為穩(wěn)定、尚未出現(xiàn)嚴(yán)重病害的瀝青混凝土路面，采用同步碎石封層技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)裂縫、龜裂等病害的有效治理，提升路面防水和抗滑性能。文章以某養(yǎng)護(hù)作業(yè)工程為例，說(shuō)明改性乳化瀝青同步封層技術(shù)施工工藝和技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，以此為同類工程項(xiàng)目施工作業(yè)提供參考，為提升公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)質(zhì)量起到應(yīng)有促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：改性乳化瀝青 同步碎石封層 公路養(yǎng)護(hù)

近些年來(lái)，我國(guó)公路交通事業(yè)快速發(fā)展，車流量顯著增加，瀝青公路路面老化、破損現(xiàn)象明顯加劇，裂縫、龜裂及坑槽等病害，對(duì)道路行駛安全產(chǎn)生顯著影響。在公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)中，必須要選擇合適的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，構(gòu)建預(yù)防性養(yǎng)護(hù)體系，確保路面具備良好穩(wěn)定性，具備反復(fù)載荷作用下足夠的抗變形和抗彎拉性能，道路表面要保持平整潔凈，為道路交通安全運(yùn)行提供有效保障，盡量延長(zhǎng)道路運(yùn)行壽命。

1 工程概況及技術(shù)特點(diǎn)

1.1 工程概況

某縣級(jí)公路全長(zhǎng)14.7km，是本區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)主要通道之一，近些年來(lái)，隨鄉(xiāng)村旅產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，車流量明顯增加，道路病害現(xiàn)象顯著，無(wú)法滿足當(dāng)前公路交通運(yùn)行要求。為保障當(dāng)?shù)鼐用癜踩鲂?，確保道路運(yùn)行壽命達(dá)到要求，在病害較為顯著路段采用改性乳化瀝青同步碎石封層技術(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)路段長(zhǎng)為8800m，路面寬度為12m，路基寬度為15m。前期調(diào)查結(jié)果顯示，病害類型主要以裂縫為主，局部位置有龜裂現(xiàn)象發(fā)生，整體破損率為3.5%。分析病害發(fā)生原因，原路面瀝青混凝土面層有骨料外露痕跡，在車輛碾壓作用下，表面抗滑能力明顯下降，車流量顯著增加導(dǎo)致病害進(jìn)一步發(fā)展。裂縫形成主要以溫度收縮裂縫為主，同時(shí)受雨水滲入和積水等作用，加劇病害發(fā)生。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

改性乳化瀝青同步碎石封層技術(shù)在我國(guó)公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用，已有十多年歷史，使用同步碎石封層車將改性乳化瀝青和碎石同步鋪灑至基層表面，并通過(guò)合理碾壓形成單層瀝青碎石層，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)瀝青路面病害的有效處治[1]。改性乳化瀝青同步碎石封層技術(shù)應(yīng)用，具有如下特點(diǎn)：（1）具有良好的防水效果，通過(guò)合理設(shè)計(jì)撒布量并形成合適厚度的油膜，能夠在面層形成“富油層”，提升路面防水性能。（2）有效預(yù)防裂縫病害發(fā)生，改性乳化瀝青具有較好延展性，在基層開裂時(shí)也能夠保護(hù)油膜，通過(guò)應(yīng)力吸收層作用，延緩反射裂縫的發(fā)生。（3）提升路面承載力，將面層與基層黏結(jié)形成整體，避免出現(xiàn)軟弱層而導(dǎo)致重載作用下的推移滑動(dòng)現(xiàn)象，避免車轍及波浪擁包等類型病害發(fā)生。（4）養(yǎng)護(hù)效益高，工序簡(jiǎn)單、施工成本低，能夠滿足不同地區(qū)低等級(jí)公路及高速公路等養(yǎng)護(hù)作用要求。

2 原材料準(zhǔn)備

2.1 改性乳化瀝青

本養(yǎng)護(hù)作業(yè)中，碎石封層采用高粘性乳化瀝青，技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

除上述技術(shù)指標(biāo)外，蒸發(fā)殘留物的針入度、溶解度、軟化點(diǎn)、延度等指標(biāo)，也應(yīng)當(dāng)達(dá)到對(duì)應(yīng)的技術(shù)要求。在同步碎石封層施工技術(shù)應(yīng)用中，要合理確定乳化瀝青用量，如用量不足，會(huì)導(dǎo)致骨料固定效果不佳，無(wú)法與原有路面形成黏結(jié)。如用量過(guò)多，則會(huì)導(dǎo)致碾壓作業(yè)時(shí)，瀝青黏結(jié)料從石料空隙中溢出，導(dǎo)致泛油病害，同樣對(duì)行車安全產(chǎn)生影響。

2.2 集料

本養(yǎng)護(hù)作業(yè)中，所使用的集料主要包括粗集料、細(xì)集料和礦料等三種，粗集料性能要求為：（1）石料壓碎值≥26，實(shí)測(cè)值為15.8；（2）洛杉磯磨耗損失≤28%，實(shí)測(cè)值為20.8；（3）石料磨光值≥42%，實(shí)測(cè)值為48；（4）堅(jiān)固性≤12%；（5）針片狀顆粒含量≤15%，實(shí)測(cè)值為13.2。細(xì)集料堅(jiān)固性≤12%。礦料砂當(dāng)量≥65%。

3 施工工藝

3.1 工藝流程

同步碎石封層技術(shù)應(yīng)用，工藝流程分為如下幾個(gè)步驟：（1）前期準(zhǔn)備，主要是做好施工機(jī)械、材料和人員方面準(zhǔn)備，并對(duì)原路面病害情況進(jìn)行針對(duì)性處理。（2）現(xiàn)場(chǎng)施工，主要是撒布瀝青集料，做好碾壓并做好接縫部位處理。（3）養(yǎng)護(hù)及交通開放。

3.2 施工準(zhǔn)備

為確保養(yǎng)護(hù)質(zhì)量得以有效保障，在施工作業(yè)前應(yīng)當(dāng)明確文明工地施工標(biāo)準(zhǔn)，要求施工人員能夠嚴(yán)格規(guī)范施工行為。將原路面路緣石等附屬物處理到位，有坑槽、裂縫、沉陷等病害，需要依照相應(yīng)規(guī)范要求進(jìn)行處治。先使用大型銑刨機(jī)對(duì)病害進(jìn)行銑刨處理，再進(jìn)行底層修補(bǔ)，最后完成改性乳化瀝青同步碎石封層。

對(duì)于裂縫病害，寬度在5mm以下的，可以在清理到位后，使用瀝青膠進(jìn)行灌縫；對(duì)于寬度5mm以上的裂縫，則需要進(jìn)行開槽灌縫處理，將槽內(nèi)清理到位后，再使用熱熔式灌封膠進(jìn)行處理。對(duì)于沉陷病害，需根據(jù)實(shí)際情況采用不同方式進(jìn)行處理，沉陷深度在3cm以內(nèi)的，可以進(jìn)行拉毛處理后，先噴灑或涂刷黏層瀝青，填補(bǔ)瀝青混合料后進(jìn)行壓實(shí)處理。沉陷深度在3cm以上的，應(yīng)當(dāng)依照坑槽處治方式進(jìn)行處理，將沉降部分的上下面層切割后，使用水泥對(duì)基層進(jìn)行修補(bǔ)，使用瀝青混合料進(jìn)行面層修補(bǔ)，避免礦料松動(dòng)、脫落對(duì)養(yǎng)護(hù)質(zhì)量產(chǎn)生影響[2]。如出現(xiàn)較為嚴(yán)重的塊狀裂縫現(xiàn)象，則需要將面層挖成規(guī)則形狀，在噴灑黏層油后，再填充瀝青混合料并進(jìn)行壓實(shí)處理?？硬鄄『σ勒铡皥A洞方補(bǔ)、斜洞正補(bǔ)”原則，依照先基層后面層的順序進(jìn)行處理。

3.3 瀝青集料撒布

在前期處理完成后進(jìn)行乳化瀝青撒布，做好現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放樣后，將同步碎石封層車調(diào)整至指定位置進(jìn)行噴灑作業(yè)。施工現(xiàn)場(chǎng)路表溫度應(yīng)當(dāng)在10℃以上，環(huán)境溫度為25～35℃之間為宜。瀝青溫度控制在50～60℃之間，高寒地區(qū)或冬季施工時(shí)，溫度可以控制在65～75℃之間。通常情形下，撒布量控制在1.6～2.0kg/m2之間，下封層撒布量可以適當(dāng)降低，如現(xiàn)場(chǎng)氣溫較低，或是高寒地區(qū)公路，撒布量可適當(dāng)增加。原路面老化較為嚴(yán)重，裂縫等類型病害較為嚴(yán)重的，也可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加撒布量。

在撒布作業(yè)前，需做好施工機(jī)械調(diào)試，確保輸送器能夠保持良好運(yùn)行狀態(tài)。在集料進(jìn)入拌和筒時(shí)，立即開啟水路球閥，旋轉(zhuǎn)乳液三通閥，確保乳液能夠均勻噴入拌和筒。拌和作業(yè)至稀漿量達(dá)到筒總?cè)萘?0%時(shí)，將出料門開啟至合適高度，保持乳液筒內(nèi)存量保持穩(wěn)定狀態(tài)。攤鋪?zhàn)鳂I(yè)從兩側(cè)向中間進(jìn)行，在石料撒布器對(duì)應(yīng)側(cè)面加上夾板，避免出現(xiàn)石料飛濺[3]。左右兩側(cè)施工完成后，中間路幅撒布需保持右側(cè)乳化瀝青噴灑寬度比石料噴灑寬度多出8～10mm。

在施工中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整撒布量和碎石覆蓋率，通常情形下，粒徑為8～12mm的碎石覆蓋率，應(yīng)當(dāng)控制在85%～100%之間。及時(shí)調(diào)整水和乳液用量，確保稀漿混合料粘稠度合理，確保材料性能穩(wěn)定性。在彎道施工部位，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)整左右攤鋪槽內(nèi)的稀漿存留量，合理調(diào)整分料槽傾斜方向，以達(dá)到更好的撒布效果。同步碎石撒布車行駛速度，通常控制在5km/h左右為宜，并利用兩輪之間的標(biāo)定向計(jì)算出碎石撒布數(shù)量。

3.4 接縫處理

在施工開始階段，就應(yīng)當(dāng)在起點(diǎn)位置鋪墊鐵皮或油毛氈，在攤鋪機(jī)離開起點(diǎn)部位后，及時(shí)將鋪墊物及混合料清理到位，確保接縫部位平整。對(duì)于縱向接縫，應(yīng)當(dāng)先在封層一側(cè)預(yù)留10～15cm寬度不撒布，在另一側(cè)封層時(shí)再進(jìn)行同步撒布。橫向接縫部位應(yīng)當(dāng)放置合適規(guī)格的鋼板，以避免重復(fù)撒布導(dǎo)致接縫部位平等度不足。對(duì)于撒布不均勻部位，應(yīng)當(dāng)采用人工方式進(jìn)行清理或補(bǔ)撒，以確保整體施工質(zhì)量得以有效保障。

3.5 碾壓

碎石撒布作業(yè)完成后，必須做好乳化瀝青破乳情況觀察，合理組織碾壓作業(yè)。先是要對(duì)相鄰兩幅道路進(jìn)行初壓，初壓起步速度控制在2km/h，再根據(jù)實(shí)際情況逐步增大。碾壓順序同樣從兩側(cè)向中間進(jìn)行，相鄰碾壓帶保持30cm左右寬度的重疊，并根據(jù)實(shí)際情況確定。碾壓所需要的工程機(jī)械規(guī)格及碾壓遍數(shù)，需根據(jù)實(shí)際情況確定。通常是先使用膠輪壓路機(jī)碾壓1～2遍，確保改性乳化瀝青能夠與碎石充分接觸，在破乳后再進(jìn)行3遍復(fù)壓，能夠達(dá)到充分黏結(jié)效果。碾壓過(guò)程中不能出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間停留、轉(zhuǎn)彎等操作，并及時(shí)采取有效養(yǎng)護(hù)措施。

3.6 養(yǎng)護(hù)

在碾壓結(jié)束后，可以短時(shí)開放交通并由專人做好指揮，車輛行駛速度控制在30km/h以內(nèi)，避免車速過(guò)快導(dǎo)致碎石飛濺現(xiàn)象。如出現(xiàn)碎石與瀝青黏結(jié)不到位情況，應(yīng)當(dāng)及時(shí)做好修補(bǔ)。在每日作業(yè)完成后，都需要使用合適機(jī)具清理多余集料，避免對(duì)已完成施工部位產(chǎn)生影響。在所有養(yǎng)護(hù)作業(yè)完成后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行1個(gè)月的跟蹤觀測(cè)，并根據(jù)車輛碾壓影響情況，做好碎石脫落部位的補(bǔ)撒修復(fù)。

4 施工效果及技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 施工效果分析

改性乳化瀝青相對(duì)SBS改性瀝青而言，具有多方面技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)提升公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)效果具有顯著促進(jìn)作用[4]。結(jié)合相關(guān)養(yǎng)護(hù)案例研究，在如下方面都有較好的施工效果：一是具有較高的黏附性和結(jié)合強(qiáng)度。乳化瀝青具有較好的表面張力，能夠在石料表面爬升將石料包裹面積增加至70%左右，進(jìn)而達(dá)到較高的結(jié)合強(qiáng)度。二是改性乳化瀝青具有較強(qiáng)的嵌入性和流動(dòng)性，在施工中能夠滲透至原路面的裂縫中，達(dá)到良好的修復(fù)效果，消除傳統(tǒng)施工模式所形成的鼓凸和油斑現(xiàn)象，有效改善路面平整度。三是乳化瀝青在施工作業(yè)中加熱溫度較低、加熱次數(shù)少，施工效率較之熱瀝青提升30%以上，同時(shí)能夠避免熱老化作用對(duì)材料性能的影響，有效提升路面運(yùn)行壽命。四是改性乳化瀝青同步碎石封層技術(shù)符合綠色環(huán)保理念，能夠減少施工作業(yè)對(duì)周邊環(huán)境的影響，推動(dòng)公路養(yǎng)護(hù)朝向高質(zhì)量方向轉(zhuǎn)型發(fā)展。

4.2 常見施工問題

改性瀝青同步碎石封層技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)中具有良好應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但是在施工過(guò)程中，由于材料參數(shù)設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工流程不規(guī)范及環(huán)境溫度等因素影響，也會(huì)出現(xiàn)某些方面施工質(zhì)量問題。例如在某公路養(yǎng)護(hù)施工后，出現(xiàn)掉料現(xiàn)象，也就是局部位置石料脫落，沒有達(dá)到良好的養(yǎng)護(hù)作業(yè)效果。分析問題產(chǎn)生原因，主要是改性乳化瀝青的撒布量較小，導(dǎo)致部分部位黏結(jié)力不足，在進(jìn)行壓實(shí)后，乳化瀝青滲入原路面，表面瀝青膜變薄，無(wú)法起到有效的黏結(jié)作用。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在撒布作業(yè)后遇到連續(xù)陰雨天氣，或是現(xiàn)場(chǎng)溫度過(guò)低，也會(huì)導(dǎo)致改性乳化瀝青與碎石之間形成隔離膜，無(wú)法達(dá)到良好的黏結(jié)狀態(tài)[5]。在部分養(yǎng)護(hù)作業(yè)中，還會(huì)出現(xiàn)同步碎石封層成型后路面泛油情況，導(dǎo)致新的病害現(xiàn)象發(fā)生，這方面問題產(chǎn)生，主要是由于改性乳化瀝青撒布量過(guò)多導(dǎo)致，需要技術(shù)人員做好合理控制。在部分養(yǎng)護(hù)作業(yè)中，發(fā)現(xiàn)施工后道路表面有縱向條紋現(xiàn)象，這類問題主要是由于撒布作業(yè)時(shí)噴嘴高度出現(xiàn)偏差，或是有堵塞現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致撒布不夠均勻。

4.3 技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

4.3.1 完善施工材料質(zhì)量控制

我國(guó)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)快速發(fā)展背景下，多數(shù)地區(qū)養(yǎng)護(hù)部門都開始采用改性乳化瀝青同步碎石封層技術(shù)開展養(yǎng)護(hù)工作。但是由于改性乳化瀝青需要由就近企業(yè)生產(chǎn)，盡量減少與施工現(xiàn)場(chǎng)的距離，盡量減少儲(chǔ)罐時(shí)間，因此在技術(shù)應(yīng)用中，必須要完善對(duì)應(yīng)的質(zhì)量控制措施，確保殘留物含量和運(yùn)輸過(guò)程中溫度達(dá)到規(guī)范要求，為整體施工質(zhì)量控制奠定良好基礎(chǔ)。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)石料質(zhì)量控制，采用合適的破碎工藝進(jìn)行處理，除要達(dá)到兩個(gè)規(guī)范參數(shù)外，還應(yīng)當(dāng)確保表面潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化現(xiàn)象存在，以避免對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。

4.3.2 做好現(xiàn)場(chǎng)清理和保護(hù)

公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)屬于半開放式現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)受風(fēng)力和施工方式影響，較為容易出現(xiàn)泥土、塵土污染及其他雜質(zhì)影響。因此在施工作業(yè)中，必須要做好徹底清掃處理，在污染較為嚴(yán)重的路段，需先采用水車清洗，待原路面干燥后在進(jìn)行施工作業(yè)[6]。在撒布作業(yè)中，需由專人做好現(xiàn)場(chǎng)清理工作，避免撒布不均勻或碎石飛濺，對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。在碾壓作業(yè)完成后，需做好現(xiàn)場(chǎng)檢查，確保無(wú)疏漏部位后，再開放交通。

4.3.3 動(dòng)態(tài)調(diào)整施工技術(shù)參數(shù)

在改性乳化瀝青同步碎石封層技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度、路面溫度，原有路面病害發(fā)生和處治情況等，都會(huì)對(duì)作業(yè)質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。因此在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，還需要根據(jù)實(shí)際情況動(dòng)態(tài)調(diào)整施工技術(shù)參數(shù)，避免單純套用同類工程項(xiàng)目技術(shù)資料，導(dǎo)致施工質(zhì)量出現(xiàn)偏差。對(duì)于大范圍內(nèi)路段的養(yǎng)護(hù)工程，還應(yīng)當(dāng)選取合適路段做好試驗(yàn)，在驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)參數(shù)后，再完善整體施工方案，以確保施工質(zhì)量得以有效保障。

4.3.4 加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)

在改性乳化瀝青同步碎石封層技術(shù)應(yīng)用中，還需要加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作，每日作業(yè)完成后，都需要及時(shí)清洗噴嘴，避免出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象而導(dǎo)致乳化瀝青撒布量不均勻。定期清洗濾網(wǎng)，確保撒布作業(yè)中流量穩(wěn)定。定期分析計(jì)算乳化瀝青實(shí)際用量，如實(shí)際用量與設(shè)計(jì)用量存在較大偏差，應(yīng)當(dāng)及時(shí)查找原因并采取必要的校正措施。

5 結(jié)束語(yǔ)

改性乳化瀝青同步碎石封層技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)中具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)養(yǎng)護(hù)部門而言，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況出發(fā)做好施工組織，嚴(yán)格依照規(guī)范要求進(jìn)行操作，以此才能夠確保整體施工質(zhì)量得以有效控制，有效提升道路運(yùn)行性能，延長(zhǎng)運(yùn)行壽命，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供交通保障。

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