精銑刨與超薄磨耗層在橋梁養(yǎng)護中的應用研究

廖亞雄，呂玉蓉，袁盛杰

（湖北省交通規(guī)劃設計院股份有限公司，湖北 武漢 430051）

0 引言

常規(guī)瀝青混合料加鋪層會因自重過大影響橋梁的穩(wěn)定性，相比于常規(guī)瀝青混合料面層，超薄磨耗層在降噪、耐磨等方面性能較優(yōu)，并且工期短、水霧少，不影響交通，可改善橋面結構，因此適用于橋梁養(yǎng)護[1]。對比常規(guī)預防性養(yǎng)護技術，霧封層、微表處、OGFC罩面平均使用壽命不超過4年，而超薄磨耗層可達8年[2]。

在輪載作用下，超薄磨耗層易產生推移、剝落等早期損壞，橋面混凝土與超薄磨耗層的界面強度會影響超薄磨耗層的耐久性，而良好的層間結合方式至少可提升10%黏結強度[3]。為了增強層間結合效果，常規(guī)工藝有鑿毛、拋丸、噴砂、精銑刨等[4]。鑒于此，本文根據現有研究成果，依托平遙至榆社高速公路項目對“精銑刨+超薄瀝青磨耗層”橋面養(yǎng)護處治方案進行研究。

1 工程概況

平遙至榆社高速公路是山西省高速公路的重要組成部分，起于平遙縣侯冀村，接太長高速公路立交樞紐，全長83 km，于2012年12月建成使用。由于位于林深巖堅的太行山腹地，穿過多處斷層破碎帶，為平榆高速的關鍵性工程。而“十三五”期間的交通量逐年上漲，重載車輛以及超重車輛不斷增加，因此橋面在使用過程中坑槽、車轍、裂縫與局部沉陷等病害日益增多，并且常規(guī)的養(yǎng)護措施不及病害的增速。因此結合寶塔山隧道平榆方向橋面于2017年、2019年采用“精銑刨+超薄瀝青磨耗層”的處治方案和良好的效果，以及現橋面的檢測結果，為改善路面平整度，提高道路行駛安全性，決定采用“精銑刨+超薄瀝青磨耗層”的處治方案。

2 處治方案

采用多功能檢測車對橋面養(yǎng)護前的平整度（IRI）、橫向力系數（SFC）、車轍（RD）、路面行駛質量指數（RQI）、路面車轍深度指數（RDI）、路面抗滑性能指數（SRI）進行測試，結果見表1。

表1 原橋面鋪裝技術評定

原橋面鋪裝上面層瀝青AC-13局部病害處治完成后進行1 cm精銑刨，銑刨后清除路面雜物、灰塵、松散物和不穩(wěn)定顆粒。撒布黏層油后加鋪2.5 cm超薄瀝青磨耗層恢復橋面的抗滑性能。

相對其余未處治路段而言，處治路段其行車舒適性大幅提升。寶塔山隧道榆平方向橋面鋪裝存在類似的病害，鑒于平榆方向處治方案效果較好，本項目也采用同樣的方案“精銑刨+超薄瀝青磨耗層”。

2.1 精銑刨

a）對原橋面鋪裝進行調查，記錄不平整的路段在施工時作為調整的依據。

b）精銑刨設備采用W2000銑刨機，配套運輸車、清掃車、灑水車等若干輛。

c）精銑刨參數：

（a）銑刨刀頭間距為10 mm，配備不少于700個刀頭；

（b）銑刨速度控制在5～7 m/min；

（c）銑刨深度控制在5～10 mm。

d）施工流程為 準備工作、銑刨、路面沖洗、銑刨料運出、清掃路面。

2.2 超薄磨耗層

2.2.1 施工設備

超薄磨耗層采用專用的NovaPaver攤鋪機進行施工，須配備NovaBond乳化瀝青儲罐、噴灑與計量系統(tǒng)、可調節(jié)伸縮寬度且?guī)д駝拥撵倨桨宓缺匾b置。使用中不與乳化瀝青接觸，以達到最優(yōu)的效果。

2.2.2 攤鋪

a）超薄磨耗層改性瀝青在60℃～80℃時進行攤鋪，瀝青用量須準確計量。

b）超薄磨耗層瀝青噴灑量宜控制在1 kg/m2，并根據現場路況作必要調整。

c）熱拌瀝青混合料攤鋪按施工規(guī)范控制，在超薄磨耗層改性瀝青噴灑后再進行，完畢后用加熱后的熨平板進行整平。

d）超薄磨耗層應在施工前確定施工的寬度與松鋪厚度等參數。

2.2.3 碾壓

超薄磨耗層應在路面溫度不超過90℃時進行碾壓，采用9～12 t雙鋼輪壓路機。因橋面鋪裝的特殊性，超薄瀝青磨耗層有較高的平整度要求，碾壓后不得有輪跡裂縫、推擠、油斑、油包、離析等。

3 原材料與配合比

3.1 瀝青

平榆高速公路交通量屬重載交通，超薄罩面磨耗層SBS改性瀝青技術指標應滿足設計規(guī)范，因此采用特種高黏高彈性聚合物改性瀝青，技術指標見表2。

表2 瀝青技術性質

3.2 乳化瀝青

超薄瀝青磨耗層與原有橋面鋪裝層之間撒布NovaBond黏層油（SBS改性乳化瀝青），撒布量0.8～1.0 kg/m2。技術指標見表3。

表3 乳化瀝青技術性質

3.3 阻燃劑

阻燃劑應具有較好的阻燃效果，摻量依據產品說明且結合試驗結果確定。

3.4 粗集料

粗集料采用耐磨、與瀝青黏附性較好的石灰?guī)r，其技術性質見表4。

表4 粗集料的技術性質

3.5 細集料

細集料采用石灰?guī)r機制砂，其技術性質見表5。

表5 細集料的技術性質

3.6 礦粉

礦粉采用石灰?guī)r碎石自行加工生產的石灰?guī)r礦粉，其技術性質見表6。

表6 礦粉技術性質

3.7 混合料

橋面養(yǎng)護超薄瀝青磨耗層混合料采用設計要求級配范圍作為各瀝青混合料施工配合比設計時控制的依據，參考《高韌超薄磨耗層技術要求》與路面施工技術規(guī)范，采用旋轉壓實法進行級配設計，油石比為7.6%，級配見表7。

表7 超薄瀝青磨耗層級配

4 應用效果評價

4.1 精銑刨

銑刨完成后，采用三米直尺、塞尺、構造深度儀對銑刨效果進行測試，采用拉拔試驗對界面處治效果進行評價，測試結果見表8，精銑刨與常規(guī)工藝處治對比見表9。

表8 精銑刨應用效果

表9 精銑刨與常規(guī)工藝效果對比 MPa

由表8可知，銑刨測試結果符合技術要求，原橋面鋪裝上面層瀝青AC-13可與超薄磨耗層產生良好的黏結效果。由表9可知，相比于未經處治的原橋面鋪裝上面層，常規(guī)工藝的拉拔強度、抗剪強度高出25%、48%；精銑刨工藝的拉拔強度、抗剪強度高出50%、87%，說明精銑刨工藝可顯著提升界面黏結效果。

4.2 超薄磨耗層

通過室內試驗評價超薄磨耗層的路用性能，其中高溫穩(wěn)定性通過車轍試驗評價，水穩(wěn)定性能通過肯塔堡飛散試驗、凍融劈裂試驗評價，抗疲勞性能通過四點彎曲疲勞試驗評價，測試結果見表10。

表10 超薄磨耗層路用性能測試結果

由表10可知，超薄瀝青磨耗層擁有良好的路用性能，其中抗疲勞性能遠高于技術要求。

5 試驗段應用效果評價

項目投入使用后1年，采用多功能檢測車對橋面相應參數再次測試，結果見表11。

表11 使用后技術評定

由表11可知，施工后及使用1年后，所有參數均高于原橋面鋪裝，在使用后性能降幅均不超過1%，未發(fā)生明顯衰減，因此驗證了超薄瀝青磨耗層良好的使用性能與耐久性。

6 結語

a）根據寶塔山隧道平榆方向路面“精銑刨+超薄瀝青磨耗層”成功應用，從銑刨、超薄磨耗層的設備、攤鋪、碾壓提出了在橋面鋪裝處治應用的方案。

b）根據超薄罩面磨耗層的技術要求提出了級配。

c）經測試，銑刨結果符合技術要求，可與超薄磨耗層產生良好的黏結效果。精銑刨工藝可顯著提升界面黏結效果，相比于未經處治的原橋面鋪裝上面層，常規(guī)工藝的拉拔強度、抗剪強度高出25%、48%，精銑刨工藝的拉拔強度、抗剪強度高出50%、87%。

d）經室內試驗驗證，超薄瀝青磨耗層擁有良好的路用性能。

e）施工后及使用1年后，所有路面技術參數均高于原橋面鋪裝，在使用后性能降幅均不超過1%，未發(fā)生明顯衰減，說明超薄瀝青磨耗層良好的使用性能與耐久性。