同步碎石封層技術在農村公路養護中的應用探討

王淑紅

（黃河水利職業技術學院 開封 475001）

朱紅偉

（北京市平谷區水務局 101200）

“十一五”期間，隨著社會主義新農村建設的全面推進，國家對農村公路建設資金投入的加大，公路建設步伐明顯加快。同時，隨之而來的公路建設與養護管理上的矛盾也將隨著公路建設里程的增加而凸顯，二級及二級以下公路養護方式及養護工藝已成為目前公路養護管理部門關注的熱點。現代公路養護提倡“預防性養護”，提倡科學養護管理，提高道路整體的行使質量。我國近期從國外引進的同步碎石封層技術在近幾年國內的道路養護中得到突飛猛進的發展，并且，同步碎石技術在施工中具有經濟、快速等很多優點，滿足二級及二級以下公路的建設與養護要求。

1 同步碎石封層技術工作原理

所謂同步碎石封層，就是用專用設備即同步碎石封層車及粘結材料（改性瀝青或改性乳化瀝青）同步鋪灑在路面上，通過自然行車碾壓或輪胎壓路機碾壓形成單層瀝青碎石磨耗層，他主要作為路面表處層使用，也可用于低等級公路的面層施工。同步碎石封層將粘結劑的噴灑與集料撒布兩道工序集中在一臺車上同時完成，可以使碎石顆粒立即與剛噴灑的粘結劑相接觸。此時，由于熱瀝青（160℃以上）或乳化瀝青流動性較好，能使碎石更深地埋入粘結劑內（約為碎石高度的2/3），保證了瀝青與石料足夠的結合強度。

2 同步碎石封層優越性

2.1 同步碎石封層用于二級及二級以下公路養護經濟合理，延長使用壽命

同步碎石封層對集料沒有特殊要求，可降低施工成本；還可以就地取材，降低運輸成本；同步碎石封層本身的造價較低，同等條件下其成本（目前造價每平方米十幾元）只有3cm熱瀝青混合料罩面的50%左右，不到傳統的稀漿封層或薄層封面的一半。

同步碎石封層還可以顯著延長路面的使用壽命，根據國內外使用情況調查，同步碎石封層技術能使損壞比較嚴重的道路壽命增加10～15年。所以，對于農村公路來說，這是一種經濟適用的養護方式。

2.2 同步碎石封層施工工序簡單、施工速度快、開放交通快

同步碎石封層現場機械組合只需要同步碎石封層車和碾壓機械兩種即可，施工中克服了各種工序間的耽擱與等待等因素造成的時間浪費和質量隱患。

同步碎石封層技術采用同步碎石封層車將碎石及瀝青膠結材料同步灑鋪在路面上，壓路機碾壓后即可放行，2小時后可完全開放交通，無需養護，后期通過自然行車碾壓形成單層瀝青碎石磨耗層，不影響道路的正常通行。這點也非常適合于混合交通的農村公路。

2.3 良好的附著性和防滑性

同步碎石技術實質上是靠一定厚度的瀝青膜（1mm～2mm）粘結碎石形成磨耗層，其表面無瀝青，只有裸露的集料，形成堅固、平整、粗糙的表面，被瀝青粘結到路面上的集料仍直接與輪胎接觸，其粗糙度增大了與橡膠輪胎之間的摩擦系數，層間粘結強度和抗剪強度是普通封層的2～5倍，因此可顯著提高路面的附著性和防滑性并降低能耗。

2.4 良好的防水性

同步碎石封層無瀝青與集料的攪拌過程，可以形成連續的瀝青薄膜，也可以順利滲入表面微裂縫深處，能增加路面抗裂性能、治愈路面龜網裂、減少路面反射裂縫，因此提高了路面防滲水性能，若使用聚合物改性瀝青則效果更佳。也節約了拌和設備的成本。

2.5 良好的層間排水功能

采用同步碎石封層技術的路面，表面無瀝青只有裸露的集料，具有足夠的構造深度，提供了順暢的降水或滲水排出通道，使道路表面不會積水，這是區別于其他類型封層的主要特點之一，減少了道路水損壞和滑溜事故的隱患。

3 同步碎石封層技術的材料要求

3.1 結合料——瀝青

從同步碎石封層的原理可知，同步碎石封層用膠結料無論是瀝青或乳化瀝青必須具有足夠的粘結性，以保證一定的粘結強度；要具有足夠的爬升高度，以保證一定的裹覆面積；要具有較寬泛的適用性，以保證與石料的配伍性。對于種類沒有特別的要求，如軟化純瀝青、聚合物改性瀝青、乳化瀝青、聚合物改性乳化瀝青、稀釋瀝青等均可，熱瀝青主要用于大規模封層。

在進行碎石封層路面施工時，適合的乳化瀝青灑布量是非常重要的。最少的乳化瀝青使用量應該是可以將集料固定住，并且將其粘結到舊路面上。同時乳化瀝青也存在一個最多使用量。如果乳化瀝青灑布過多，會導致在行車碾壓過程中，瀝青粘結料從石料的空隙中溢出，從而導致路面泛油，摩擦系數降低，在潮濕的天氣里，問題尤為突出。為了達到理想的路面表現，乳化瀝青的灑布量應該由不同類型的瀝青選擇、石料層的空隙容量、石料的形狀及尺寸、交通量以及舊路面的狀況來共同決定。在有坡度的情況下，乳化瀝青的使用量應該做適當調節。

3.2 集料

普遍采用間斷級配結構，碎石封層所用石料粒徑范圍有嚴格要求，即等粒徑石料最理想。考慮到石料加工的難易程度及路面防滑性能的要求不同，常用2～4mm,4～6mm,6～10mm,8～12mm,10～14mm 等 5 檔，8～12mm和10～14mm兩檔主要用于低等級公路過渡型路面的下面層或中面層。碎石封層作為低等級公路路面時須2層或3層，各層石料粒徑應互相搭配以能產生嵌擠作用，一般遵循下粗上細的原則。同時，還要滿足JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術規范》中對粗集料的物理、力學指標規定。

石料的撒布量應該是可以完全覆蓋舊路面，石料之間應該是肩并肩緊密的構成一個平面，達到100%石料覆蓋率。如果石料的覆蓋率過低，過多的紫外線對瀝青的照射會導致瀝青變性老化，從而導致路面損壞情況發生；如果石料的覆蓋率過高會導致過多的石料被擠壓到瀝青層中，從而導致一些已經粘到瀝青層的石料脫落。一方面造成不必要的材料浪費，另外脫落的石料有可能會被車輪帶起打碎汽車擋風玻璃。下表提供了不同尺寸的石料的撒布量。

單石單層不同尺寸石料的撒布量表

當然，針對不同工程具體用量還需要經過現場試驗確定。

4 同步碎石封層施工工藝

4.1 同步碎石封層設備

同步碎石封層技術的主要設備是同步碎石封層車，與1輛同步碎石封層車配套的主要機械設備有裝載機1臺、石料加工清洗設備1臺、膠輪壓路機1臺、8t以上水車1臺、路面除塵設備1臺、小型銑刨設備1臺。熱瀝青加（保）溫車1臺、（乳化）瀝青運輸車若干臺。在同步碎石封層車的使用上，該項技術對操作手的要求較高，操作人員必須懂得機械的工作原理，同時操作要相當熟練，否則將鋪不出高質量的路面。

4.2 同步碎石封層施工程序

同步碎石封層施工的基本程序為:原有舊路面的處理→施工材料的準備→現場施工→膠輪壓路機碾壓→開放交通→路面清掃，剩余集料回收。

4.2.1 原有舊路面的處理

首先，要對公路表面損傷進行診斷，明確將要進行修補的要害問題，對原路面的坑槽、嚴重網裂、結構裂縫等路面嚴重病害預先進行徹底處理，然后清掃路面，保證路面清潔干燥，以便瀝青和舊路面的粘結，作為表處層或磨耗層的碎石封層，其使用條件是原路面平整度和強度滿足要求。

4.2.2 同步碎石封層材料準備

乳化瀝青和改性瀝青我國已經有比較完善的制作和使用經驗，對于大型工程盡量采用車間式生產。

碎石的技術指標應該滿足規范的要求，必須干燥、潔凈［3］。

4.2.3 現場施工

施工中，同步碎石封層車應以適宜的速度均勻行駛，在此前提下石料和粘結料兩者的撒布率必須匹配；使用改性瀝青作為粘結料時，為保證霧狀噴灑而形成均勻、等厚度的瀝青膜，必須保證瀝青的溫度在160～170℃范圍內；同步碎石封層車的噴油嘴高度不同，所形成的瀝青膜厚度會不同（因為各個噴嘴噴出的扇形霧狀瀝青重疊情況不同），通過調整噴嘴高度使得瀝青膜的厚度符合要求。

撒布后10～15min用膠輪壓路機碾壓2～3遍。目的是使撒布的石料均勻密實，2～3h后開放交通，初期應限制車速，防止快速行車造成石子飛濺，自然碾壓4h后，清掃回收脫落的石料再利用。

5 結語

同步碎石技術雖然在我國使用的經驗較少，但是其性能和效益是有目共睹的，它不但節省材料、設備成本，降低工程造價，提高工作效率，而且在路面裂縫防治、改善路面的抗滑性能、提高路面的使用功能等方面都有其他養護手段不可比擬的優越性，同時由于同步碎石封層設備的高精確度，也使得勞動強度大大降低。施工完成后，2h內即可通車，縮短了封閉交通的時間，提高了公路的運輸效益。總之，同步碎石封層技術作為一種全新的養護手段，其經濟性能和技術性能都十分優越。在農村公路這樣一般等級道路的維護中更可以大顯身手。我們應沿著引進、消化、吸收、改進、提高的技術路線將該技術早日推廣到農村公路的建設和養護生產中。