精表處在聞垣高速預防性養護中的應用

段 國 珍

(山西交通控股集團有限公司運城北高速公路分公司，山西 運城 044000)

0 引言

高速公路瀝青路面在運營使用幾年后，路面結構開始出現裂縫、磨光等病害，此時如果沒有及時進行維修，瀝青路面各方面使用性能會加速下降，甚至會直接影響行車安全[1]。精表處可以對輕微的病害進行修補，有效提高瀝青路面的抗滑性能和抗滲性能，保證行車安全[2]。聞垣高速公路運營10年后路面出現輕微破損，對路面使用情況進行調查分析后擬采用精表處對瀝青路面開展預防性養護。在施工現場布置測點對養護前后的滲水系數、摩擦系數等指標進行檢測，作為評價微表處養護效果的主要依據。

1 路面使用狀況調查

1.1 項目概況

聞垣高速公路設計全長83.904 km，位于山嶺重丘區，設計最大路基寬度26 m，設計最大車速100 km/h，運營通車后車流量較大，且重型運煤貨車較多。自2010年12月全線建成通車以來，道路運行情況良好，路基整體未發現明顯破壞，路面局部出現輕微裂縫、表面磨光、車轍等病害，且瀝青路面瀝青已出現明顯老化。為了提高行車舒適性，保證行車安全，對出現病害路段開展預防性養護。通過對聞垣高速公路路面抗滑不足路段路面使用狀況進行詳細勘察，計劃采用精表處進行預防性養護。

1.2 路面使用狀況調查結果分析

路面使用狀況調查采用人工徒步配合檢測車調查的方式，調查的內容主要為：路面病害類型、病害位置、病害數量等[3]。調查后發現，路基路面整體狀況良好，部分長大縱坡及急彎路段瀝青路面存在輕微裂縫、表面磨光等病害，降低了路面的抗滑性能，在一定程度影響了行車安全。為了改善路面抗滑性能，對局部磨光路段進行了拉毛處理。按照每1 km作為一個調查路段，共確定7處需要采用預防性養護維修的路段，考慮到兩側延伸，總計養護長度為9.078 km。

統計路面狀況檢測評定結果，調查20處路段總體路況均較好，PQI等級基本為“優”，少數路段PCI等級為良，部分路段路況指數評價結果如表1所示。

表1 部分路段路況指標評價結果

分析表1數據可以看出，各路段的PQI值均高于90，評定等級為優，個別路段PCI值小于90，評定等級為良[4]。通過分析各路段現場調查結果，擬進行精表處預防性養護路段瀝青路面出現橫向裂縫、縱向裂縫和表面磨光等病害。裂縫出現原因主要是由于基層反射裂縫和行車荷載作用造成的，路表磨光主要位于長大縱坡及急彎路段，這是由于車輛頻繁制動加劇了對路面材料的磨損，降低路面抗滑能力，造成路面磨光。

2 精表處養護方案

2.1 養護方案設計

通過分析調查結果，擬養護路段路面結構承載力滿足要求，但存在裂縫、磨光等病害。為了有效修復裂縫，提高路面抗滑性能，降低養護成本，采用精表處技術進行預防性養護。養護施工前對瀝青路面進行徹底清理，對裂縫進行清縫、灌縫處治，然后攤鋪5 mm厚精表處混合料。具體處治方案如下：

1)底層：同步灑布Ⅰ型高性能膠結料+細集料，Ⅰ型高性能膠結料滲入原路面結構內部，起到再生及加固的作用，還可以封閉路表孔隙，充當封水層。

2)中間層：同步灑布Ⅱ型高性能膠結料+細集料，在上下層集料相互嵌擠作用下產生內摩擦力，與Ⅱ型高性能膠結料的粘聚力一起提高路面結構的強度和穩定性，進而提高路面結構的整體穩定性和行車舒適性。

3)面層：采用Ⅱ型高性能膠結料封面，對中間層施工中出現的松動、粘結不牢的部分進一步進行加固，防止集料脫落、飛散，封閉路表孔隙，起到防水作用。

通過施工，在原路面形成3 mm～5 mm厚的精表處薄層結構，養護后路面結構如圖1所示。

2.2 精表處施工工藝

1)施工機械選配。

精表處施工選用同步封層車，同步完成細集料的撒布和高性能膠結料的噴灑。施工中嚴格控制同步封層車的速度和灑布量，保證布料均勻，局部機械漏灑部位可通過人工找補。精表處同步封層車的作業寬度一般為2.0 m～4.0 m，噴嘴噴流角度θ為0°～95°。噴灑臂離地高度控制在300 mm～550 mm，相鄰噴嘴間距為200 mm～400 mm。為了保證灑布量，同一地點需要有2個～3個噴嘴重疊噴灑。

2)施工準備。

精表處施工應選擇在干燥和較熱的季節施工，施工當天天氣晴朗，氣溫不低于15 ℃。氣溫低于10 ℃或下雨時，不得進行精表處施工。施工路面必須平整密實，強度和剛度滿足要求，并對路面上的病害進行處理。對每一批進場原材料進行抽檢，合格后方可選用。對施工機具加強檢查保養，保證同步封層車等施工機具正常運行，施工前進行試撒確定施工參數。

施工前應根據設計配合比的相關要求，在場外進行模擬試驗，初步確定高性能膠結料噴灑量和細集料撒布量及施工工藝。施工路段應有專人看守，維持施工期間的交通秩序，防止過往車輛進入施工區域。

3)鋪設試驗段。

試驗段長度不小于50 m，通過施工確定施工設備施工參數、配合比。通過試鋪確定高性能膠結料噴灑量和細集料撒布量，確定作業寬度、噴嘴噴流角度、噴灑臂離地高度、相鄰噴嘴間距等參數。根據路面的構造深度和施工環境確定配合比，并在試鋪過程中進行調整。

4)精表處施工。

施工前進行施工放樣，確定施工區域，并做好標識。對路面病害進行修補，保證作業面平整密實。根據試驗段確定的施工參數設置調試與標定施工設備，施工過程中不得隨意改變施工技術參數。底層(Ⅰ型高性能膠結料+細集料)完工后，使用膠輪壓路機碾壓，經過2 h～3 h固化成型后進行面層施工。中間層和面層(Ⅱ型高性能膠結料+細集料+Ⅱ型高性能膠結料)完工后，使用膠輪壓路機碾壓，氣溫為25 ℃以上時，經1 h～2 h固化成型可開放交通。如施工過程中發現局部漏灑或不均勻，應及時找補。

3 精表處養護效果分析

3.1 滲水系數檢測結果分析

在養護施工前和養護完工后，在路面輪跡位置布置測點進行滲水系數檢測。檢測一處換一個車道，每個測點做兩次滲水試驗，取平均值作為檢測結果。為了降低數據的變異性，各檢測斷面布置間距為100 m，取部分有代表性的測點養護前后滲水試驗檢測結果作為研究對象，檢測結果如表2所示，繪制養護前后滲水系數變化趨勢圖如圖2所示。

分析表2數據，養護前各試驗測點滲水系數值相對較大，其中有3個測點大于20 mL/min，超過了JTG F801—2012公路工程質量檢驗評定標準中對高速公路路面滲水系數的要求，最大值為45 mL/min，最小值為8 mL/min，數據變異性較大。如果不及時進行維修，路面瀝青膜脫落后抗滲性能將加速下降，水分滲入后瀝青路面會加劇面層結構破壞。養護后滲水系數明顯下降，5個測點中最大值是4 mL/min，最小值為0，提高百分率為87.5%～100%，滿足設計要求，且數據變異性明顯下降。瀝青路面抗滲性能明顯提高，有效提高了路面抵抗雨水侵蝕的能力。

表2 部分測點養護前后滲水試驗檢測結果

3.2 摩擦系數試驗檢測結果分析

路面摩擦系數試驗與滲水系數試驗測點布置相同，布置間距為100 m，位于每個車道的輪跡位置。每個檢測斷面布置3個測點，取3個測點擺值的平均值作為檢測值。養護前后路面摩擦系數試驗檢測結果如表3所示。

表3 養護前后路面擺值檢測結果

分析表3數據，養護前各測點摩擦系數抗滑擺值檢測值最小值為55 BPN，養護后瀝青路面擺值明顯提高，提高百分率達到7.94%以上，均滿足JTG D50—2017公路瀝青路面設計規范中要求的不小于42 BPN的要求。這是由于在車輛荷載的作用下，路面抗滑擺值下降，抗滑性能下降。精表處材料中所使用的金剛砂可有效提高瀝青路面的抗滑性能，提高路面摩擦系數，因此養護后路面抗滑擺值有了較大幅度提高。

3.3 鉆芯取樣試驗結果分析

鉆芯取樣測點位置與上述兩個試驗的測點相同，取樣時間在通車3個月以后。每個檢測斷面取芯數量為6個，密封后帶回實驗室，芯樣表面水分干燥后對養護材料滲透深度進行量取，檢測結果如表4所示。

表4 各芯樣養護材料滲透深度檢測結果

分析表4各芯樣養護材料滲透深度檢測結果，精表處養護結束3個月后，養護材料的滲透深度最小深度5.56 mm，最大深度為6.34 mm。養護材料滲入舊瀝青路面后，可以使老化瀝青再生，提高瀝青的針入度、延度、軟化點等性能指標，使舊瀝青路面性能恢復到接近新建路面的狀態。

4 結語

與微表處養護技術相比，精表處厚度薄、耐磨抗滑性好、平整度高，且施工工序簡單、施工速度快、開放交通速度快，施工成本低。結合聞垣高速公路瀝青路面精表處預防性養護施工實踐，根據路面使用狀況調查結果制定養護方案，完工后對養護效果進行了檢測分析。采用精表處進行預防性養護后，路面平整度、抗滑性能、抗滲性能等指標大大改善，有效提高了行車舒適性，保證了行車安全。