高速公路養護滲固磨耗層技術應用

彭超、萬巧

（江西交通工程集團建設有限公司，江西南昌330000）

0 引言

為了保護施工處的周邊環境以及施工人員的工作安全，對于施工方法的選擇至關重要。采用冷態施工法對滲固磨耗層進行施工，能在降低能源消耗的同時，避免因施工維修造成的安全事故和交通事故，以及對周邊環境的污染和資源的浪費。除此之外，該方法能夠使得施工完成后的公路保持一層耐用的磨耗層，性能得到了很大程度的提升，后續的長期養護工作也能夠高效合理地進行。可見，采用冷態施工法對滲固磨耗層施工的技術對于日后公路路面養護工作的開展具有很大的推廣價值。

1 項目介紹

該工程項目作為一級公路，工程路基寬度為43.5m，行車速度設計為100km/h，路面橫坡度為2%，路肩橫坡度為2%，設計沉彎值為0.194mm。該路面結構行為為上層與中層以及下層形式，具體結構參數見表1。在該工程項目施工環節，考慮到環境性與工程質量，在經過工程現場實地的勘察以后決定采用滲固磨耗層技術進行施工，具體工藝要點如下文敘述。

表1 路面結構層

2 技術實操

2.1 施工步驟

交通封閉—場地清理—路面病害預處理—噴射高性能劑—磨耗層攤鋪（1cm）—接縫處理—養護—開放交通。

2.2 現場施工

2.2.1 原有路面的要求

針對國道省道和高速路一類的高等級公路和隧道、橋面、水泥混凝土路面，磨耗層技術是十分合適的。據相關的專家解釋，該技術的應用不僅能改善原有路面層的性能，同時還能以縱向剪力提升整體結構參數性能。而使用微表處技術對路面進行預防性養護，首先要保證路基路面結構的強度是符合相關的規定。因此，該項目施工時首先針對試驗路段的強度、破損程度、平整度和抗滑等性能進行了相關的調查。

2.2.2 路面病害預處理

在進行施工前要對已經存在的路面病害進行預處理工作。如發現路面和基層損壞時，病害處最外側往外1m 的寬度將其挖除，形成矩形修補框；發現路面的車轍深度≥1cm，需要把上層與中層的瀝青銑刨，然后重新攤鋪厚度為10cm 的瀝青混合料面層；發現路面出現裂縫寬度≥3mm 的裂縫時進行要灌縫處理，首先用空壓機清理縫內和邊緣雜物，然后用機器向縫槽處灌滿熱瀝青；發現路面沉陷出現的嚴重裂縫，應該將原路面和基層開鑿清理后回填滿C20 混凝土，然后再以瀝青攤鋪18cm 高度形成面層[1]。

2.3 施工方法

2.3.1 小幅度的交通封閉

項目開展之前，需要與交通管理部門做好溝通工作，根據《城市道路施工作業交通組織規范》（GA/T 900—2010）制定交通管制方案。該項目路段全長為6km，分段作業，先將一車道封閉并擺放顯眼的交通標志，尤其在夜間施工時應采用反光標志標記工地段，同時路段每隔200m 需要安排人員指揮車輛避讓行駛以免車輪壓路帶走新攤鋪的乳化瀝青，且在每個十字路口處也需要養護單位安排人員監督和安全指揮，并且統計物料用量[2]。

2.3.2 清潔路面

封閉路面需要進行基礎的清潔工作，用相關的機器設備清理路面的泥土、灰塵、雜物等。如以施工人員人背大功率鼓風機的形式清掃路面大顆粒的垃圾和灰塵，采用灑水車沖洗路面泥土，然后人工用掃帚將泥水和其余灰塵垃圾沿路平石掃入路面兩側的水中。同時，在清潔環節，還需要考慮到檢查進蓋或雨水井蓋等設施是否清潔。等全部清潔工作完成后，路面保持干燥且表面溫度達到10oC 以上才能繼續進行后續的施工工作。

2.3.3 噴灑高性能滲固劑

上述清潔、預處理工作完成后，采用智能撒布車根據提前測量的撒布量進行高性能的滲固劑噴灑工作。噴灑需要先進行試驗工作，通過智能瀝青撒布車撒布的現場試噴結果來決定正式開始時需要的撒布量。養護工作所使用的再生封層材料會受當天晴天或陰天的溫度影響其破乳的速度，溫度越高，破乳速度越快；溫度越低，破乳速度越慢，時間越長。因為預養護再生材料對路面使用效果的還原存在時間差，且為了減小對路面正常行車的干擾，撒布車在噴灑滲固劑時不能一次性撒布完，而要根據微表處攤鋪車的容量來決定一次噴灑的量。撒布車沿著現狀道路標線進行灑鋪，如圖1所示。

圖1 施工現場與效果圖

2.3.4 攤鋪微表處磨耗層

在噴灑工作完成后20～30min，具體時間受各種因素影響，在施工時需要目測路面攤鋪位置出現發黑時，則即可進行磨耗層施工，如圖2所示。

圖2 厚磨耗層

該項目在微表處攤鋪車采用的M210 型車，該型號配置豐富，操作方便且性能穩定，能夠有效進行攤鋪操作。同時將集料拌和廠設置放在距離試驗路段較近的位置，能夠減少長運輸對集料拌和的影響，然后通過距離計算出相應的時間和集料所需的流動度。攤鋪工作的具體流程如下[3]：

第一步，對攤鋪箱寬度根據車道寬進行調整，然后沿著路緣石，從左到右的順序將車內的改性乳化瀝青、水、水泥、玄武巖集料分別裝入相應料箱。按照相應比例配好后，做好攤鋪設備的拱度與厚度調整，使其能夠在攤鋪的過程中勻速行駛，從而保證攤鋪的厚度滿足規范要求。攤鋪箱要緊貼路面，攤鋪的整個厚度保持在1cm。

第二步，把配好拌勻的混合料倒入攤鋪槽中，在攤鋪箱達到全寬時讓攤鋪車保持在1.3km/h 的速度勻速前進。

第三步，機器操作時，施工人員應人工在攤鋪槽兩邊進行鐵鍬收邊工作。

第四步，攤鋪完成一段距離后，抬高攤鋪槽，然后對其膠板位置進行人工清潔。

第五步，在接頭位置0.5～1cm 位置處采用鐵鍬鏟進行處理，而后在安排第二輛車進行施工，且在鐵皮位置停止，保證攤鋪槽對齊鐵皮后將鐵皮拿走，繼續啟動攤鋪車工作，這樣能夠保證接縫處平整。機器操作同時需要人工進行隨時清理，將多余的混合料用鐵鍬鏟走，或者將多余料的堆積用掃帚掃平清理，保證微表處表面平整，橫向接縫完美，沒有石子、余料等雜物。

第六步，縱向接縫方式與橫向施工方式一致，同樣也是由中央分離帶開展作業，攤鋪完一個車道后在接縫處灑水，然后保證攤鋪箱的位置緊密靠近已完成的一側，以免混合料流動不均導致搭接失敗，同時施工人員也要人工處理接縫處過厚的地方，將其清理掃平。

2.3.5 初期半小時養護

攤鋪工作完成后，為了保證混合料能夠充分構結成型，有足夠的強度，初期禁止車輛進入碾壓，需要等到微表處中的水分被基本蒸發后才能恢復通車。該工程在進行攤鋪工作時剛好是晴天高溫天氣，路面溫度維持在10～20oC，因此攤鋪完2h 后磨耗層就成型，能夠恢復通車，且經車輛碾壓后，集料能夠更加密實防水。

3 固化檢測

為了使固化檢測的數據真實可靠，檢測工作應該在施工完成后1～2 個月后進行。因為在攤鋪工作完成后，磨耗層還處于不穩定的狀態。路面粗顆粒的集料也會飛散，路面的瀝青層也會因車輛行駛受到磨損。只有當磨耗層的固化狀態穩定后才能得到真實可靠的數據指標[4]。

3.1 路面滲水系數檢測

針對滲水檢測，該項目采用T0971 方法，在相隔500m 處選取的12 個測點，記錄液面100ml 下降到500ml 所需要的時間。檢測中需要注意底座和里面的密封性。

3.2 路面摩擦系數檢測

針對試驗路段的摩擦系數檢測，在路段上選擇了12 處代表點，將其分為相距3～5m 的3 個單點，選擇12 處代表點進行3 個單元的平均值計算。首先需要把路面打濕，而后模擬雨天車輛行駛的情況，然后調平歸零擺式摩擦儀，對滑動長度進行調整后在測點處灑水，然后取3 次平均值作為單點的代表值，注意數值取整和溫度的修正。

3.3 路面構造深度檢測

該檢測以三個車道為對象，使用激光構造深度儀分別測量，計算區間設置為50m，表2 是測量數據。

表2 構造深度數據表

測量數據顯示，此次所選的12 處測量點BPN 值全部滿足規范BPN 值≥45 的規定，合格率為100%。

3.4 路面厚度檢測

依據現場鉆孔取樣試件，檢測數據如表3所示。

表3 面層厚度檢測

由表3 數據可知，12 個數據點中11 個數據滿足規定值10mm，合格率為91.7%，另外測量的12 個值中磨耗層厚度達到10.2mm，超過規定值0.2mm，說明項目所用滲固劑具有良好的滲透性和還原性。

3.5 路面車轍檢測

采用的是激光斷面儀進行，檢測數據如表4所示。

表4 車轍深度表

通過表4 分析可知，通過修復后的路面車轍參數為5.22mm，滿足規定值要求。同時在選擇354 測點測試后期車轍深度也符合標準要求，整體合格率達到了98%。可見該滲固磨耗層有效改善了路面的車轍問題，該養護技術對于車轍修復效果良好。

4 效益分析

滲固磨耗層技術是一種新型的路面全功能養護技術，是在滲固封層技術的基礎上，與特種改性乳化瀝青拌和料結合進行攤鋪工作。該技術能夠適應大部分的路面進行養護作業，性能高，耐磨性強，且具有極高的黏附性、抗裂性和穩定性，對環境污染小，資源浪費少，經濟和社會效益高。

4.1 經濟效益

隨著目前瀝青路面養護技術的發展，綜合公路養護的實操經驗，將各個預防性養護技術包括滲固磨耗層、就地熱再生、霧封層、薄層罩面、微表處、和超粘磨耗層等進行比較。實踐可知，對常規瀝青路面每年至少一次的中小型的維修養護費用在50 至70 元每平方米，而大型的維修在200 元每平方米以上。但使用滲固磨耗層技術維護的瀝青路面能夠保持2～3年維修一次，將維修費用下降至3年內每年20～30 元每平方米，與前者相比在3年維修的費用上每平方米可以降低至少60 元[5]。

4.2 社會效益

按照美國SHRP 計劃估算分析報告可知，在路面使用期間倘若能夠進行3～4 次的養護，可以延長路面的使用年限，一般來說，最少能夠延長公路壽命在10～15年左右，同時科學的養護還能夠節約養護的費用達45%～50%，可知，對路面進行預防性的養護維修能夠通過延緩或杜絕路面病害來延長道路的使用壽命。而滲固磨耗層技術是綠色無污染的環保技術，不需要加熱原材料，不會在施工作業中產生有害氣體污染環境，也不會對施工人員的身體健康產生危害。在此次研究中通過分析微表處、碎石封層、霧封層以及Novachip 結構層的環境效益分析可知，各方面的節能減排效果均得到提升。并且通過對材料性能以及使用指標評價分析，能夠明確該材料性能的優勢。作為能耗和碳排放的主體，是原材料以及施工環節。而熱拌混合料的能耗和碳排放普遍高于冷拌混合料，其中霧封層、滲固磨耗層的能耗和碳排放量最小，能耗和碳排放量最大的是SMA-10。

5 結語

由上述可知，滲水檢測和固化磨耗層對路面切實有效，具有很高的經濟效益，這得益于其中的滲固劑，其具有的黏結作用使得原路面和磨耗層直接黏結增強，整個路面的穩固性得到提升，抗裂性得到加強的同時能夠有效抵擋路面滲水，且因為特種改性乳化瀝青拌和料形成了1cm 的磨耗層，能夠有效修復路面結構病害問題。根據相關報道分析可了解到，該養護技術相比傳統養護技術其成本較低，能夠節約50%的成本投入，而與其他預養護技術相比也能在人工費用、施工速度和混合料成型上具有較大優勢，還避免了長期的交通路面封閉問題。