纖維瀝青同步碎石封層技術(shù)施工控制要點(diǎn)及效果分析

摘要 文章對G244線（烏江線）實(shí)施纖維瀝青同步碎石封層技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)與分析。首先，通過設(shè)計(jì)封層方案，選用適宜瀝青材料、高性能纖維以及符合規(guī)范的碎石。然后，在施工過程中特別關(guān)注施工準(zhǔn)備的充分性，以及纖維碎石和瀝青的均勻噴灑與灑（撒）布量、勻速碾壓，并對整個(gè)施工過程進(jìn)行質(zhì)量控制。最后，通過細(xì)化施工要點(diǎn)，確保封層的質(zhì)量和性能，并對施工后的道路性能進(jìn)行跟蹤觀測。結(jié)果表明，此項(xiàng)技術(shù)在公路建設(shè)和維護(hù)中具有有效性和實(shí)用性。

關(guān)鍵詞 纖維瀝青碎石封層施工；控制要點(diǎn)；效果分析

中圖分類號 U416.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0121-03

0 引言

在當(dāng)前公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)實(shí)踐中，隨著交通流量的持續(xù)增加和車輛重量不斷升級，公路路面損壞速度加快，尤其是裂縫和龜裂、網(wǎng)裂的大量出現(xiàn)，如果不及時(shí)處治，將進(jìn)一步加大道路的損壞程度。纖維瀝青同步碎石封層技術(shù)是指采用纖維瀝青封層設(shè)備同時(shí)灑布瀝青黏結(jié)料和纖維及碎石，經(jīng)碾壓后形成新的磨耗層或者應(yīng)力吸收中間層的新型道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)。由于纖維本身具有高抗拉伸強(qiáng)度的特性，可有效提高封層抗拉、抗剪、抗壓和抗沖擊強(qiáng)度。鑒于此，該文對G244線實(shí)施的纖維瀝青同步碎石封層技術(shù)進(jìn)行總結(jié)效果分析，探索和驗(yàn)證該技術(shù)在提高公路使用性能、延長道路壽命方面的實(shí)際效果。

1 工程概況

G244線（烏江線），作為寧縣地區(qū)一條關(guān)鍵交通干線，該路段是西峰、寧縣及平?jīng)鲋g的重要連接線，與G327線、G211線共同構(gòu)成了寧縣境內(nèi)交通網(wǎng)絡(luò)骨架。由于車流量劇增以及大型貨車數(shù)量上升，再加上惡劣氣候條件頻繁出現(xiàn)，導(dǎo)致K647+500～K649+500段、K649+840～K657+045段路面出現(xiàn)大量縱、橫向裂縫，龜裂、網(wǎng)裂，車轍，沉陷等，長時(shí)間以來，該路段公路養(yǎng)護(hù)主要采用開槽灌縫、銑刨修補(bǔ)等傳統(tǒng)方法處理路面問題，但是這些處治效果并不顯著。如若不進(jìn)行進(jìn)一步養(yǎng)護(hù)，將會嚴(yán)重影響路面的使用性能及行車的安全性和舒適性。基于這一現(xiàn)狀，2021年慶陽公路事業(yè)發(fā)展中心等單位在新養(yǎng)護(hù)理念指導(dǎo)下，通過對該路段的交通量、彎沉、路面病害等因素進(jìn)行綜合分析，決定在這一路段實(shí)施纖維瀝青同步碎石封層的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程。

2 纖維瀝青同步碎石封層的施工技術(shù)控制要點(diǎn)

2.1 瀝青

在纖維瀝青同步碎石封層工藝中，選用性能良好的殼牌90#道路石油瀝青，其與集料之間具備良好的黏結(jié)力[1]。施工中瀝青的使用量控制在1.4～1.7 kg/m2的范圍內(nèi)，以達(dá)到理想的封層效果。瀝青性能參數(shù)指標(biāo)見表1所示。

2.2 纖維

在纖維瀝青同步碎石封層中，使用具有黏附瀝青、加筋穩(wěn)固及增加防裂性能的纖維材料，纖維需滿足優(yōu)良的可切割性能、高抗斷強(qiáng)度及良好的吸油性[2]。根據(jù)路面實(shí)際病害，該項(xiàng)目采納玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料，其基本特點(diǎn)如下：

（1）防裂抗裂纖維斷裂強(qiáng)度達(dá)到1 200 MPa，增韌增強(qiáng)纖維則更高，達(dá)到150 MPa，這意味著玄武巖纖維能夠承受相當(dāng)大的拉力而不斷裂[3]。

（2）纖維彈性模量分別達(dá)到7.5×103 MPa和8.0×

103 MPa。高彈性模量表示纖維具有很好的剛性和恢復(fù)能力，能在承受力作用下保持形狀和尺寸的穩(wěn)定，進(jìn)而提高瀝青混合料的抗變形能力。

（3）斷裂伸長率在2.4%～3.1%之間，說明玄武巖纖維在斷裂前的伸長程度有限，有利于維持瀝青混合料的整體穩(wěn)定性，減少因纖維過度伸長而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形。

（4）吸油率≥50%，高吸油率有助于纖維與瀝青良好結(jié)合，增強(qiáng)纖維與瀝青混合料之間的黏結(jié)力，從而提高混合料整體性能。

（5）耐熱性、斷裂強(qiáng)度保留率≥85%，表明在高溫環(huán)境下，玄武巖纖維能夠保持良好的物理性能，適用于各種氣候條件下的道路施工[4]。

（6）明火點(diǎn)不燃，說明玄武巖纖維具有出色的耐火性能，對提高道路的安全性具有積極作用。

實(shí)際施工中，纖維的長度一般設(shè)置在30～120 mm之間，而該工程實(shí)際使用55 mm長纖維。根據(jù)道路技術(shù)狀況和實(shí)際病害，纖維使用量會進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，特別是在遇到路面有嚴(yán)重裂縫時(shí)，會增加纖維施用量，具體施用量介于45～70 g/m2。

2.3 封層碎石

選擇使用單一規(guī)格（9.5～13.2 mm）集料，集料需為立方體形、干凈無塵、保持干燥、無須風(fēng)化處理、不包含任何雜質(zhì)，同時(shí)必須是由具備堅(jiān)硬、耐磨的堿性或中性母巖生產(chǎn)的單一粒徑碎石。碎石應(yīng)能與殼牌90#道路用瀝青形成優(yōu)異的初期黏結(jié)力，并持續(xù)保持穩(wěn)定黏結(jié)特性[5]?；诖?，領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)團(tuán)隊(duì)對位于白銀市靖遠(yuǎn)縣、定西市臨洮縣以及天水武山縣骨料進(jìn)行實(shí)地考察，并最終選定靖遠(yuǎn)縣生產(chǎn)的輝綠巖碎石集料，此碎石壓碎值為10.5%，黏附級別達(dá)到四級。施工前采用瀝青混合料拌和設(shè)備進(jìn)行加熱除塵并進(jìn)行預(yù)裹覆處理，預(yù)裹覆的油石比按照0.3%進(jìn)行設(shè)計(jì)，油石比不宜過大，否則容易黏聚而結(jié)塊。碎石使用量應(yīng)為19.5～24 kg/m2。

3 施工技術(shù)的控制

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）在實(shí)施纖維瀝青同步碎石封層施工前，必須先對路面存在的病害進(jìn)行徹底處治。對于路面出現(xiàn)的縱、橫向裂縫，應(yīng)采取開槽灌縫方法予以處治；對于路面存在的嚴(yán)重龜裂、沉陷或車轍等病害，必須根據(jù)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行徹底處治。同時(shí)，配合強(qiáng)力吹風(fēng)機(jī)對路面進(jìn)行清掃，確保作業(yè)區(qū)域內(nèi)無殘留垃圾或雜物，保持平整、潔凈、干燥，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行碎石封層施工。

（2）在碎石封層之前，應(yīng)做好設(shè)備準(zhǔn)備和調(diào)試工作，包括纖維瀝青同步碎石封層專用車、清掃車、膠輪壓路機(jī)、裹覆碎石運(yùn)輸車、裝載機(jī)、吹風(fēng)機(jī)等，保證設(shè)備處于良好工作狀態(tài)。提前準(zhǔn)備碎石、纖維和瀝青等原材料，并對技術(shù)性能進(jìn)行詳細(xì)檢測。施工前應(yīng)完成各機(jī)械設(shè)備的性能檢驗(yàn)和參數(shù)校準(zhǔn)，確保處于良好的技術(shù)狀態(tài)，在數(shù)量及作業(yè)速度上應(yīng)互相匹配。

（3）碎石封層施工、養(yǎng)護(hù)期內(nèi)的地表溫度不得低于10 ℃，環(huán)境溫度應(yīng)呈上升趨勢。不得在下雨或即將下雨、雨季或低溫季節(jié)施工，嚴(yán)禁在過濕或積水下承層進(jìn)行施工。

（4）碎石封層施工工序：施工前準(zhǔn)備—封閉交通—路面清掃—同步灑（撒）布瀝青和集料—碾壓成形—初期養(yǎng)護(hù)—開放交通。

3.2 瀝青灑布

瀝青灑布時(shí)，應(yīng)保持均勻一致、霧狀噴灑。該車輛配備有精確控制系統(tǒng)，可確保瀝青噴灑量、速度和溫度均勻一致。瀝青噴灑前，應(yīng)根據(jù)施工規(guī)范和路面條件預(yù)設(shè)噴灑參數(shù)，如瀝青噴灑溫度通常應(yīng)控制在135～150 ℃之間，以保證瀝青具有良好的流動性和黏結(jié)力[6]。噴灑過程中，操作人員應(yīng)持續(xù)監(jiān)控瀝青溫度和噴灑量，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)路面條件變化。在整個(gè)施工過程中，建議灑布車的施工速率為3.8 km/h，預(yù)留足夠的冷卻和固化時(shí)間，以防止瀝青層出現(xiàn)移位或變形。

3.3 集料撒布

集料撒布與瀝青灑布同步進(jìn)行，撒布量不宜超出設(shè)計(jì)值的+0.5 kg/m2，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、待料等現(xiàn)象，嚴(yán)禁出現(xiàn)瀝青油膜外漏、漏撒及碎石重疊現(xiàn)象。保持集料鋪撒的均勻性和連續(xù)性，避免任何區(qū)域出現(xiàn)碎石堆積或缺失。撒布車應(yīng)勻速前行，以確保瀝青和碎石層、纖維均勻結(jié)合。碎石撒布應(yīng)在乳化瀝青完全破乳前完成，確保碎石可充分黏附在瀝青表面，形成牢固結(jié)合。采用全寬撒布方式，即碎石覆蓋整個(gè)處理面，以增強(qiáng)封層的均勻性，提高其整體耐用性和穩(wěn)定性。如果在鋪設(shè)過程中發(fā)現(xiàn)有碎石分布不均或遺漏區(qū)域，應(yīng)立即采取人工補(bǔ)撒措施，以保證碎石層的完整性和均勻性。

3.4 碎石封層的接縫處理

特別是在處理橫向接縫時(shí)，應(yīng)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；縱向接縫宜采用搭接法，線形必須順直。施工時(shí)，一側(cè)瀝青正常噴灑，而集料應(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10～20 cm，而集料則正常撒布。在處理橫向搭接處時(shí)，需精確控制瀝青和纖維噴灑邊緣，避免過量或不足，以保證施工區(qū)域之間的順利過渡和整體施工質(zhì)量。在整個(gè)施工過程中，建議施工速率為3.8 km/h，預(yù)留足夠的冷卻和固化時(shí)間，以防止瀝青層出現(xiàn)移位或變形。

3.5 碾壓

在進(jìn)行碎石封層碾壓工作時(shí)，可選用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。碾壓速度為2.0～2.5 km/h。碾壓時(shí)，可霧狀噴灑少量水或隔離油，輪跡重疊不小于1/3輪寬，碾壓遍數(shù)不小于3遍；纖維瀝青碎石封層宜在集料撒布后立即開展2～3遍的碾壓作業(yè)，以確保封層在結(jié)構(gòu)上的均勻性和牢固性。在進(jìn)行碾壓作業(yè)時(shí)，務(wù)必保持壓路機(jī)碾壓速率與封層設(shè)備施工速度同步。為了進(jìn)一步提高碾壓質(zhì)量，宜采用兩臺壓路機(jī)“緊跟、慢壓、先慢后快”碾壓。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)黏輪、推移現(xiàn)象。

3.6 碎石封層開放交通

纖維瀝青同步碎石封層施工完成后，交通開放的關(guān)鍵在于確保道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和使用安全。在碎石封層碾壓結(jié)束后，應(yīng)對道路表面進(jìn)行徹底的檢查和清理，包括將多余或松散集料進(jìn)行有效的收集和回收處理，避免物料在交通開放后對車輛造成損害或影響行車安全。開放交通之前，還應(yīng)檢查纖維瀝青是否完全冷卻至接近常溫，防止瀝青在高溫狀態(tài)下黏性和軟性增加，導(dǎo)致封層在承受交通壓力時(shí)出現(xiàn)變形或損壞。待瀝青材料冷卻并達(dá)到適宜的硬度后，道路才能承受正常交通負(fù)荷。在交通初期開放時(shí)，還應(yīng)設(shè)定嚴(yán)格的車速限制。通常，車輛行駛速度應(yīng)控制在不超過30 km/h，防止因速度過快而產(chǎn)生飛石現(xiàn)象，有助于保護(hù)新鋪設(shè)的封層不受到過度沖擊和磨損。開放交通后，對碎石封層進(jìn)行定期觀測和維護(hù)，包括定期檢查道路表面是否平整，瀝青和碎石是否結(jié)合牢固以及是否有裂縫、凹陷或其他類型的損害。對于發(fā)現(xiàn)的任何質(zhì)量缺陷，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，以防止損害進(jìn)一步擴(kuò)大。

4 效果分析和評價(jià)

2019年7月2日至2019年7月4日，寧縣公路段實(shí)施了該工程。經(jīng)過后期跟蹤觀察，針對工程施工前后的指標(biāo)和平整度進(jìn)行了檢測，具體數(shù)據(jù)見表2和3所示。

平均值：施工前平整度標(biāo)準(zhǔn)差為1.449 mm；施工后平整度標(biāo)準(zhǔn)差為0.833 mm。對表2分析可以看出，施工后平整度標(biāo)準(zhǔn)差平均值顯著低于施工前平均值，說明施工后路面平整度有明顯改善。施工后平整度標(biāo)準(zhǔn)差下降，反映纖維瀝青同步碎石封層施工技術(shù)能有效提升道路服役質(zhì)量，減少路面不平整現(xiàn)象。

從表3可以觀察到，封層施工后，各樁號構(gòu)造深度明顯增加，反映施工后路面的抗滑性能得到了顯著提升。

纖維瀝青同步碎石封層與傳統(tǒng)的碎石封層相比，具有明顯的優(yōu)越性，主要有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于纖維本身具有高抗拉伸強(qiáng)度的特性，有效地提高了封層的抗拉、抗剪、抗壓和抗沖擊能力。

（2）由于纖維封層的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，對應(yīng)力具有較強(qiáng)的吸收和分散功能，能夠有效地抑制反射裂縫的出現(xiàn)，從而提高道路使用壽命。

（3）纖維瀝青同步封層的結(jié)構(gòu)為1層瀝青+1層纖維+1層瀝青+1層裹覆碎石形成的一種物料相互作用的致密網(wǎng)絡(luò)纏繞結(jié)構(gòu)。兩層瀝青的連續(xù)灑布，提高了封層的密閉性，加之結(jié)構(gòu)中起到加筋和橋接作用的纖維對于前后兩層瀝青結(jié)合料具有極強(qiáng)的吸附作用，可有效吸附瀝青中的油分，增加其黏度和黏附力，有效阻止瀝青流動，在原有路面上形成一層致密的保護(hù)膜，減少道路路基因水滲透導(dǎo)致的早期破壞，延長道路的使用壽命。

5 結(jié)束語

通過對G244線（烏江線）K647+500～K649+500段、K649+840～K657+045段采用纖維瀝青同步碎石封層施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)分析，明顯看到該技術(shù)在提升道路性能方面有顯著效果。通過細(xì)致的封層設(shè)計(jì)，包括瀝青選擇、纖維應(yīng)用以及碎石優(yōu)化配合，結(jié)合施工要點(diǎn)的嚴(yán)格控制，如施工準(zhǔn)備充分性、纖維與瀝青均勻噴灑、碎石精確撒布以及有效碾壓和質(zhì)量控制，可有效提升道路的耐用性、防水性和抗滑性能。從效果分析來看，纖維瀝青同步碎石封層施工技術(shù)為道路維護(hù)和修復(fù)提供了高效、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)的解決方案。

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收稿日期：2024-04-03

作者簡介：彭紅霞（1977—），女，本科，高級工程師，從事公路小修保養(yǎng)、日常養(yǎng)護(hù)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作。