路面預防性養護開普封層技術研究

張李博 張喬源

（洛陽云眾建筑勞務分包有限公司，河南 洛陽 471000）

隨著綠色交通理念的不斷深入，公路養護工程也開始應用新型環保技術。由于各省市公路養護資金投入力度不一，且公路大中修造價不菲，就此介紹一種普遍適用的公路預防性養護技術——開普封層。開普封層(Cape Seal)是碎石封層系統(Chip Seal)與稀漿封層系統(Slurry Seal)的結合，開普封層通過底層和面層的有效結合，能夠提供一個密實的表面，較好地穩固石料，防止碎石封層粒料早期脫落，同時起到防水和抗滑的作用，能有效保護路面。特別是在春夏交替季節實施，隨著地面氣溫的升高，經過行車碾壓會進一步密實，效果更加突出；施工中瀝青、石料必須到位，道路施工為全機械化施工，施工方便、速度快，在天氣良好的情況下，乳化瀝青破乳快，開放交通的時間短。

1 工程概況

某公路工程沿線交通量大、超重載車輛多，原設計為雙向四車道水泥混凝土路面，建成通車達十年之久。在運營期間進行過一次路面改造，對全線水泥路面進行“黑色化”處理。改造后的路面結構為24cm水泥砼+2.5cm STRATA應力吸收層+6cm厚AC-20瀝青混凝土+4cm厚Sup-12.5瀝青混凝土。當前，本路段路面又出現了很多病害問題，急需進行路面養護維修。

2 路面病害原因及養護方案確定

目前本路段路面的病害之一為龜裂，主要出現在行車道輪跡帶處。路面出現龜裂病害后，雨水沿裂縫進入路面內部，在動水壓力作用下，集料剝落，逐漸發展形成坑槽病害。下面將對龜裂病害產生的原因進行分析，提出合理的養護方案。

1）病害原因分析。通過查閱原設計資料、交通量資料及實地勘察，分析導致龜裂病害產生的主要原因有兩點。第一，瀝青路面已達到設計使用壽命。為查看病害的發生層位，分析龜裂病害的發展情況，在龜裂病害處進行取芯。從芯樣可以看出，龜裂嚴重部位，裂縫貫穿上面層，中面層基本無裂紋。可以判斷裂縫是從上往下發展的，并主要發生在上面層。這是比較典型的剪切疲勞裂縫，意味著瀝青混凝土在長達10年的疲勞荷載作用下，基本達到材料疲勞壽命極限。第二，交通量大、超重載車輛多。本公路為重要骨干線，交通異常繁忙，近幾年交通量不斷增長，2020年年交通量達1942.9萬輛/年，日交通量達5.8萬輛/日，貨車日交通量9487輛/日，貨車交通量中10t以上重型車型的比例保持在71%左右，超載車輛23%左右。由于交通量大、超重載車輛多，導致路面更容易產生疲勞破壞，出現龜裂病害。

2）養護方案。根據病害原因分析，采用如下方案對公路龜裂病害進行處治：第一，對于裂縫寬度較大、出現明顯凹陷變形的嚴重龜裂病害，采取銑刨瀝青面層然后重鋪的方案進行處治。第二，對于裂縫寬度較小、無明顯凹陷變形的輕微龜裂病害，采用開普封層預防性養護進行處治。

3 路面預防性養護開普封層技術要點

1）路況調查及原路段治理。先對原路段進行調查，在正式施工前需對道路原有病害進行治理。對于舊路面具有的橫縫、縱縫，需對裂縫、坑槽進行補修，以恢復路面的平整性。施工段路面上有廢物與垃圾會造成施工質量不佳，需要提前對路面進行清掃，保證路面的清潔。先采用掃路機對施工段進行整體清掃。再采用灑水車對施工路面進行高壓清洗。碎石撒布開始前，由人工采用掃帚與吹風機配合對施工路段進行最后清掃。路面個別部位有雜物粘附時，需人工使用毛刷或鋼刷精細刷掃。結束清理工作以后才能正式開始開普封層施工。

2）配合比。首先是下封層中石料與橡膠瀝青的配比，需要根據碎石覆蓋率調整石料用量，再根據撒布粘結效果，調整橡膠瀝青的用量，保證二者結合緊密。其次是稀漿封層的配合比，其石料、改性乳化瀝青、水和添加劑的配比，需要根據濕輪磨耗試驗、負荷車輪粘砂試驗、小樣拌合試驗等，結合以往工程經驗進行設計。

3）瀝青與石料。開普封層技術主要利用瀝青和碎石融合之后鋪攤在原有路面上，形成復合路面工程，增加路面的防滲水性以及對路面形成保護膜，保證其正常使用。同步碎石封層石料采用單一粒徑石料，公稱粒徑為10-15mm，撒布瀝青采用橡膠瀝青。溫度是整個工程中需要合理控制的因素之一。無論是橡膠瀝青的噴灑還是碾壓的過程，對溫度的要求都極為苛刻。橡膠瀝青需加熱至195-205℃方可攤鋪。在碾壓過程中也需要對瀝青的溫度進行控制，溫度過低，碾壓不到位，瀝青與石料粘結強度會降低。為增加石料與瀝青之間的粘結性，施工當天提前將準備好的碎石封層集料進行瀝青預裹覆，預裹覆在瀝青拌合站進行。

4）壓路機碾壓。橡膠瀝青同步碎石撒布完畢后立即碾壓。采用30噸膠輪壓路機碾壓不少于3遍。壓完后可用5-8噸鋼輪壓路機再壓一遍，將瀝青膜與碎石壓實。碾壓后，需要對施工路面進行封閉，并全面清掃，將碎石封層上的浮石以及雜物清掃干凈。清掃階段主要使用掃路機、大型鼓風機以及人力清掃相互配合，保證路面清潔。清掃完畢后可開放交通。

5）微表處施工。微表處是開普封層技術的最后一道工序，其配合比設計是前期準備階段的重點工作。施工主要使用微表處攤鋪機。施工前提前標定攤鋪車輛石料、瀝青、纖維、水泥、水等材料的輸出速度和輸出量，使之滿足施工配合比設計要求，使出料量與設計相符。

6）路面性能檢測與評價。（1）路面抗滑性能。檢測人員需要使用摩擦系數測定儀對路面的摩擦系數進行鑒定，確定其符合國家規定的抗滑性能。國家規定的摩擦系數值是大于等于55(BPN），而開普封層施工后實際測算的數值基本大于60(BPN），因此全面符合標準。（2）滲水系數檢測。滲水系數是能夠體現開普封層技術使用時養護膜形成密度的數據標準之一，國家規定的數值為每分鐘滲水速度低于50毫升，而本路段開普封層技術使用后的路段數值為每分鐘0毫升，完全不滲水，表現出超強的防滲水能力。（3）外觀質量檢測。路面在進行預防養護后，表面呈現平整、密實、清潔的狀態，沒有輪胎痕跡，銜接平順，外表色澤度一致，體現出嶄新的路面觀感。

4 結束語

綜上所述，在公路養護施工中，開普封層結構路面由于具有成本低廉，技術成熟的特性，在國外應用較為廣泛。該路面結合了碎石封層和微表處的優點，具有成本低、速度快、低能耗、施工方便的優點，抗滑性能和阻止反射裂縫的性能優越，可有效的阻止路表水下滲，延緩路面病害的發生，延長路面使用壽命。在我國，在一些省市新建的中、低等級公路工程中，將其作為路面面層使用，取得了良好的效果。參考國外的經驗，在我國公路的預防性養護工程中，將其作為預防性養護技術之一，有效恢復路面性能，提高路面的耐久性，延長公路使用壽命，具有顯著的經濟效益和社會效益。