微表處技術在潭邵高速公路中的應用

陳 果,朱建東,劉炤宇

(1.湖南省高速百通建設投資有限公司,湖南長沙 410003; 2.殼牌(中國)有限公司,北京 100020)

微表處是采用專用機械設備將聚合物改性乳化瀝青、粗細集料、填料、水和添加劑等按照設計配比拌和成稀漿混合料攤鋪到原路面上的一種預防性養護方案,該技術具有快開放交通、高抗滑和耐久性的特點,可以滿足攤鋪不同截面厚度(楔形、凹形、刮痕面)的要求。微表處開放交通時間的長短依工程所處環境的不同而變化,通常在氣溫為24℃,相對濕度為50%(或更小)的狀況下可以在1 h內開放交通。按照礦料級配的不同,微表處可以分為II型和III型,分別以MS—2和MS—

3表示。

1 潭邵高速公路路面狀況

潭邵高速公路是國家重點規劃的“五縱七橫”國道主干線網中上海至云南瑞麗高速公路在湖南境內的一段。起于湘潭市境內蓮易高速公路的終點株易路口,接京珠高速公路殷家坳互通,沿線穿越湘潭、婁底、邵陽三市,止于邵陽市隆回縣周旺鋪鎮,與320國道相接。潭邵高速公路于2000年7月1日開工建設,于2002年12月26日建成通車。隨著交通量增長和營運年限增加,在部分路段路面出現損壞現象,主要表現為主車道局部凹陷、車轍和縱橫裂縫。為減少水損害,延長路面使用壽命,增加行車安全和舒適性,決定對破損修復后的路面以及車轍路段進行專項微表處處治。經路面實地病害調查,微表處面層攤鋪面積約25萬m2,車轍填充處理約3萬m3。微表處施工分為兩個階段,第一階段2010年8月至10月,第二階段為2011年3月至4月。

2 施工方案確定

2.1 病害處理方案

通過路況調查分析,針對不同路面的病害類型和路面損害的程度采用不同的處理方案。

2.1.1 原路面有車轍

輕微車轍,深度在1.0 cm以下,無擁包;明顯車轍,深度在1.0～2.0 cm,擁包在0.5 cm以下;嚴重車轍,深度在2.0～4.0 cm,擁包在2.5 cm以下。見圖1。

圖1 路面病害示意

處理方案:對輕微車轍,本次施工不進行處理,直接用3.6m攤鋪箱進行微表處罩面;對明顯車轍,先用1.4 m車轍攤鋪箱進行車轍處理,然后用3.6m攤鋪箱進行微表處罩面;對嚴重車轍,本次施工采取精銑刨,銑刨深度至基準面以下1 cm;后在銑刨面上進行微表處罩面,如果銑刨后,車轍最深處仍然低于銑刨面超過6mm,需要用1.4m攤鋪箱進行分層攤鋪,但每次攤鋪厚度不超過13mm,最后用3.6 m攤鋪箱罩面(備注:一般在車轍處理后先不進行罩面,等通車一段時間后,經過車輪荷載自然碾壓密實后,再進行微表處罩面效果更佳)。

2.1.2 原路面有裂縫(縱向、橫向、龜裂、網裂等)

輕度裂縫,可不進行前期處理,微表處對這些細小的裂縫有很好的密封效果。

中度裂縫,先對裂縫進行充分清理,灌注熱用聚合物高分子密封膠,以達到對裂縫的密封作用,然后用微表處進行罩面。

嚴重裂縫,沿裂縫外輪廓線切除寬30 cm、深5 cm的舊路面層(矩形),然后對裂縫進行充分清理,灌注熱用聚合物高分子密封膠;再用高分子抗裂貼進行貼縫,鋪設熱瀝青混凝土,最后進行微表處罩面。

2.1.3 原路面坑槽和沉陷

沿病害最大輪廓線開挖出規則矩形,深度約3～5 cm,底部和側面均勻噴灑乳化瀝青粘層油,然后鋪設熱瀝青混凝土,最后用微表處罩面。

2.1.4 貧油、露骨或洗刨后路面

用乳化瀝青噴灑車先噴灑粘層油,噴灑粘層時要均勻一致,噴灑成點狀,嚴重貧油處可噴灑2～3次,等乳化瀝青破乳后水分蒸發到一定程度,再進行微表處罩面。

2.2 橋面施工方案

先把橋面的水泥表面做拉毛處理,后用清掃機進行廢料清掃,人工清理完成后再進行粘層油的噴灑,最后再進行微表處罩面。

3 混合料配合比設計

3.1 本次施工采用的原材料

主要有玄武巖碎石、改性乳化瀝青、425#普通硅酸鹽水泥、消石灰、水、添加劑等幾種材料組成。經過檢測,原材料都可滿足國標技術要求。

1)混合料級配見表1。

表1 混合料級配

2)混合料砂當量。

混合料的砂當量是測定細集料中所含的粘性土或雜質的含量,微表處技術要求砂當量大于65%,本試驗檢測4.75 mm以下集料砂當量為67%,滿足技術指標要求。

3.2 混合料試驗

1)拌和試驗。

按照微表處設計方法,經驗判斷在該級配情況下,擬定乳化瀝青用量范圍為9.0%到11.5%,通過變化填料、用水量、乳化瀝青用量等進行小樣試拌。

以乳化瀝青為可變定量,調整不同的填料用量和用水量,在滿足可拌和時間的情況下,達到較好的瀝青混合料的稀漿狀態。見表2。

表2 手拌試驗

參考拌和試驗的結果,進行濕輪磨耗試驗和負荷車輪試驗,以及驗證石料與乳化瀝青的配伍性試驗。

2)濕輪磨耗試驗見表3。

3)負荷車輪變形試驗見表4。

分析上面兩組試驗,濕輪磨耗試驗9.0%的乳化瀝青用量磨耗值不能滿足要求,11.5%的負荷車輪試驗車轍縱向變形量接近上限要求的2.1 mm。所以該混合料的乳化瀝青用量區間為大于9.5%,小于11.5%;綜合考慮原路面、氣候及交通因素,混合料乳化瀝青用量為10.5%±0.5%,按照瀝青含量62.5%計算,瀝青用量為6.56%。

4)配伍性試驗。

按照配伍性分級試驗用集料級配要求,測定集料與改性乳化瀝青之間的配伍性,集料級配見表5。配伍性分級試驗見表6。

表3 濕輪磨耗試驗

表4 負荷車輪變形試驗

表5 集料級配

表6 配伍性分級試驗

5)粘聚力試驗。

按照上面試驗確定的用水量、水泥用量和乳化瀝青用量,測試粘聚力值,為其開放交通時間提供參考的依據。見表7。

表7 粘聚力值表

3.3 混合料配合比設計方案

綜合上面的分項試驗,混合料配合比設計配比見表8。

表8 微表處所用材料設計配合比%

4 微表處施工質量控制

4.1 施工前控制

4.1.1 原路面勘察

在計劃鋪設微表處路段進行人工徒步檢測,主要標記要處理的原路面病害,調查的主要病害有:裂縫、車轍、坑槽、麻面、露骨等。按照上面的病害處理方案進行分類處理。

4.1.2 原材料控制

按照微表處項目過程控制要求對各種原材料進行進場控制;改性乳化瀝青廠家必須提供每批次的產品檢測報告,產品到達現場后由收貨方取樣進行產品指標復核,每三批次抽檢一次,收貨單位、改性乳化瀝青供應商和監理共同取樣送檢;集料檢測,每批次都要檢測石料篩分、砂當量、石料的含水量等;添加劑的使用必須要經過實驗室試驗后才可使用。

4.1.3 稀漿封層車設備控制

在開工前對稀漿封層設備進行標定,標定的材料主要有:集料混合料、填料、改性乳化瀝青、添加劑,按照混合料試驗報告各種材料的組成比例進行設定;當瀝青混合料中各種材料有變化時都需要進行設備再次標定。

4.2 施工過程控制

將準備好的稀漿封層車,按照設計要求裝好各種材料后進行攤鋪前排料,排料是讓操作手進行攤鋪前操作的熟練過程和用水量控制過程,排料正常后將攤鋪車開到需要鋪設的路段,調整好攤鋪箱的寬度,進行現場攤鋪,在攤鋪的過程中操作手要密切注意稀漿混合料的稠度,適當時要進行用水量和添加劑的調整。

在稀漿封層車正常行駛攤鋪過程中,要按照設計厚度的要求,調節好攤鋪出混合料的厚度,攤鋪箱鋪設過后的混合料個別地方需要人工進行處理;鋪設出瀝青混合料的表觀均勻一致,混合料需要合理的級配控制,拌和稀漿稠度控制以及攤鋪過程中攤鋪箱和刮皮的調節。

4.3 施工后控制

剛鋪好的微表處路面要嚴禁車輛及人員通行,保持早期養護。1 h后,粘聚力值大于2.0 N?m時,可開放交通,但一定要限制車速在60 km/h以下,并且不能在攤鋪過后的路面上停留太久或原地轉動方向盤。

4.4 微表處施工中出現的問題及處理辦法

1)原材料不穩定或集料拌和不均勻造成混合料級配偏差大。遇到這樣的情況,在施工中是很容易被發現的,從稀漿混合料狀態和攤鋪出混合料的表觀或用水量變化較大時,即可斷定原材料發生了變化,這樣要立即停止施工,進行原材料復核試驗,如果是材料發生了較大的變化,在原材料滿足要求的情況下調整各種材料的添加比例,盡量使篩分通過率曲線靠近設計曲線,必要時要進行瀝青混合料驗證試驗。

2)可工作時間短造成攤鋪困難。這樣首先要先進行混合料篩分試驗和細集料砂當量試驗檢測,確保材料沒有問題的情況下進行稀漿混合料拌和試驗,測定其拌和時間,在正常施工溫度條件下,拌和時間一般控制在2min以上即可滿足現場施工的要求,如果遇到拌和時間較短,可以進行以下幾方面調節延長可拌和時間:第一調節填料的用量或改變其他填料進行拌和試驗,通常相同標號不同生產廠家的水泥或消石灰等,對稀漿混合料拌和時間也不一樣;第二添加添加劑延長可拌和時間,但是一定要對添加劑濃度和用量進行嚴格的計算控制,否則添加劑用量太高會影響混合料的成型;第三盡量避開高溫時段施工,溫度高于35℃不建議施工,高溫季節施工時也可以在集料表面和瀝青罐表面進行灑水降溫,施工時攤鋪車可進行同步在原路面灑水以達到降低路表溫度的效果。

4.5 微表處施工注意事項

4.5.1 雨季施工

微表處項目在雨季施工時應密切注意天氣變化,確保在在混合料攤鋪后養護期內不會下雨,陰天不宜施工,路面潮濕或有積水時不宜施工。

微表處攤鋪后遇雨建議:攤鋪過后立即遇雨,建議將混合料全部鏟除;如果攤鋪過后,乳化瀝青已全部破乳但沒有達到最終強度,建議封閉交通,等路面水分和混合料內部水分完全蒸發完,表層混合料達到一定的強度時再開放交通。

4.5.2 高低溫施工

在環境氣溫超出35℃時,稀漿混合料稠度變化較大時,建議立即停止施工,不要加入大量的外加水進行稠度調節,建議避開高溫施工。

環境溫度較低時,不建議施工,必須在環境溫度達到7℃時,并且氣溫在逐漸上升才可以進行施工;如果夜間施工一定要嚴格控制混合料前期破乳成型的濕度和溫度條件。

4.5.3 表觀控制

微表處稀漿混合料攤鋪前,一定要進行原路面的前期處理,達到鋪設微表處的要求;在配料時一定要嚴格過篩控制集料混合料的超粒徑顆粒,避免稀漿縱向劃痕,在攤鋪時控制稀漿混合料的稠度,使攤鋪出的混合料均勻一致;橫向或縱向攤鋪相接時最好采取稀漿混合料對接的方式,避免混合料搭接太多影響路面的平整度。

4.5.4 車轍處理

在微表處治理車轍時,如果需要進行車轍填補時,每一層填補后至少需要通車48 h以后再進行第二層的鋪設,如果沒有進行壓密填補后的混合料直接進行罩面處理,最后還會出現輕微的車轍。

5 施工總結

微表處項目有別于其他項目,整個項目的流程必須按照要求執行,體現了過程控制的重要性,因此在施工時要注重每一個環節,隨時進行調整,保證材料輸出的一致性,確保微表處稀漿混合料的質量。

通過對潭邵高速公路路面工程微表處技術的應用,證明了預養護微表處技術對原路面的要求非常嚴格,原路面的病害必須進行前期預處理,才能達到其養護的目的。本次項目應用微表處技術也體現出了該技術的優越性,尤其在封水效果、抗滑性能和施工效率上有了很明顯的提高,養護成本相對也比較低,對原路面的輕微病害治理也有相當明顯的效果。

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