精細抗滑封層在高速公路預防性養護中的應用

昝 亨

（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

高速公路在運營使用期間，由于受到氣候條件和車輛荷載等多方面因素的綜合作用[1]，會出現不同程度的破壞。采用預防性養護對路面病害進行主動養護，可有效避免病害進一步發展，延長道路使用壽命。精細抗滑封層是采用同步碎石封層機灑布一層高黏改性乳化瀝青和一層單一粒徑碎石（4～6 mm）作為封層，再碾壓養護后灑布一層穩固劑形成的超薄磨耗層。該技術可提高路面抗滑、降噪、防水性能，且施工速度快，能有效抑制和延緩路面病害[2-3]，是近年來一種新型的預防性養護技術。本文結合霍永東高速公路預防性養護實踐，根據路面使用狀況調查結果采用精細抗滑封層進行預防性養護，并在養護后對路面主要使用性能指標進行檢測，分析確定養護效果。

1 高速公路使用狀況調查與分析

1.1 工程簡介

霍永東高速公路設計全長81.482 km，采用雙向四車道設計，路基寬度為24.5 m，設計車速80 km/h，設計汽車荷載等級為公路-Ⅰ 級。全線路面結構均采用瀝青混凝土路面，面層結構組成為4 cm細粒式改性瀝青混凝土+6 cm中粒式改性瀝青混凝土+6 cm粗粒式密級配瀝青混凝土，基層采用34 cm水泥穩定碎石（特重交通采用12 cm粗粒式瀝青穩定碎石+38 cm水泥穩定碎石），底基層采用20 cm水泥穩定碎石。

1.2 霍永東高速公路使用狀況調查與分析

霍永東高速公路部分路段于2014年12月建成通車，在2020年5月對路面使用狀況開展調查，發現部分路段瀝青路面出現裂縫、磨光、抗滑能力不足等病害，為控制路面病害發展，擬對部分路段進行預防性養護。調查發現，霍永東高速公路交通渠道化嚴重，近年來交通量增長較大，瀝青路面骨料出現磨光，構造深度下降，抗滑性能大幅下降。采用橫向力系數法對磨光嚴重路段進行檢測，得出路面摩擦系數檢測結果如表1所示。

表1 路面摩擦系數檢測結果

結合表1霍永東高速公路路面摩擦系數檢測結果，分析得出路面摩擦系數檢測結果總平均值為49.5，合格率平均值為58%，最低值僅為47%，不滿足路面竣工驗收標準中不小于75%的要求。為了修補路面輕微開裂、磨光等病害，擬采用精細抗滑封層進行預防性養護。

2 精細抗滑封層預防性養護方案

根據路面使用狀況調查結果，高速公路瀝青路面只有部分路段出現了磨光和輕微開裂情況，沒有出現大面積的裂縫、坑槽和水破壞等病害，路面整體使用狀況相對較好。為了降低養護造價，快速恢復路面使用性能，通過對多個養護方案進行比選，精細抗滑封層因具有路用性能好、可降低行車噪聲、延緩路面病害、能單車道快速施工等優勢[4]，而確定為優選養護方案。精細抗滑封層分3種類型，厚度分別為Ⅰ型3 mm、Ⅱ型6 mm和Ⅲ型8 mm，Ⅲ型為Ⅰ型和Ⅱ型復合施工形成，該項目養護選用Ⅱ型精細抗滑封層，具體施工方案如下[5]。

2.1 施工準備

進行交通管制，清除路面標線，清理路面雜物。

2.2 噴灑封層

根據原路面使用狀況調查結果，確定涂層材料的用量，調整噴嘴壓力和離地高度，涂層材料攪拌均勻，試噴合格后開始噴涂。使用同步碎石封層機依次將高黏改性乳化瀝青和集料（粒徑5 mm）灑（撒）布到路面上，灑（撒）布完成后隨即采用膠輪壓路機緊跟碾壓成型。封層施工后對灑落的石料進行回收，高黏改性乳化瀝青灑布量控制在1.4～1.5 kg/m2。

2.3 穩固層施作

封層經過不少于1 h的養護，穩定后進行第二次清掃，然后灑布穩固劑，穩固劑用量控制在0.1～0.2 kg/m2。

2.4 養生和開放交通

在室外溫度25℃的條件下，完工后2 h封層材料即可完成干固，如溫度較低可適當延長養生時間，干固后即可開放交通。

3 原材料技術要求

3.1 高黏改性乳化瀝青

為保證精細抗滑封層各集料之間的黏結效果，結合料選用黏性較高的高黏改性乳化瀝青。改性劑采用SBR和SBS復配的方式添加，乳化劑選用中裂乳化劑，按設計要求高黏改性乳化瀝青主要技術指標要求及試驗結果如表2所示。

表2 高黏改性乳化瀝青主要技術指標試驗結果

3.2 集料

集料選擇干燥、潔凈、質地堅硬、表面粗糙的玄武巖，以提高路面的抗滑性能，按設計要求集料主要技術指標與試驗結果如表3所示。

表3 集料主要技術指標與試驗結果 %

3.3 穩固劑

穩固劑可以進一步提高精細抗滑封層的黏結效果，其主要成分為改性乳化瀝青，按設計要求穩固劑主要技術指標與試驗結果如表4所示。

表4 穩固劑主要技術指標與試驗結果

4 養護后路面使用性能恢復效果分析

4.1 摩擦系數

以合格率最低的K168+900—K187+035段作為研究對象，選取K170+000—K171+000段作為試驗段，使用BM-Ⅲ擺式摩擦系數測定儀對養護前后路面的摩擦系數進行檢測，按照每公里測5處，每處3個測點進行檢測，檢測結果如表5所示。

表5 養護前后瀝青路面摩擦系數檢測結果

分析摩擦系數檢測結果，養護后各測點檢測值均高于70，該試驗段養護后檢測結果平均值為71.72，明顯高于養護前的平均值48.22，滿足《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50—2017）中摩擦系數不低于54的要求。

4.2 構造深度

同樣選取K170+000—K171+000段作為試驗段，按照與摩擦系數相同的檢測頻率，在養護前后采用手工鋪砂法檢測瀝青路面的構造深度，檢測結果如表6所示。

表6 養護前后瀝青路面構造深度檢測結果 mm

分析該試驗段構造深度檢測結果，養護后平均值為0.95 mm，較養護前平均值0.70 mm有了一定幅度的提升，滿足《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50—2017）中構造深度不低于0.55 mm的要求。

4.3 橫向力系數

采用偏轉輪拖車法對瀝青路面橫向力系數進行測定，測定頻率、路段與上述相同，檢測結果如表7所示。

表7 養護前后瀝青路面橫向力系數檢測結果

根據《公路技術狀況評定標準》（JTG 5210—2018）中的相關規定，瀝青路面橫向力系數不得低于36.5，統計檢測結果得出養護后瀝青路面橫向力系數平均值為61.04，較養護前平均值47.05明顯提高，說明抗滑性能得到了明顯提升。

4.4 滲水系數

按照相同的監測頻率，在養護前后對試驗段滲水系數進行檢測，檢測結果如表8所示。

根據《公路瀝青路面設計規范》（JTG D50—2017）中的相關要求，瀝青路面滲水系數不得超過10 mL/min，統計檢測結果得出養護后滲水系數平均值為3.2 mL/min，滿足規范要求，并優于養護前的5.5 mL/min，說明養護后路面抗滲性能變好。

4.5 路面性能跟蹤檢測結果分析

在通車后一年內對瀝青路面各主要技術指標進行檢測，檢測結果如表9所示。

表9 路面性能跟蹤檢測結果

分析瀝青路面通車后跟蹤檢測結果，瀝青路面抗滑性能和抗滲性能指標在通車一年后均有小幅度下降，但不明顯，說明采用精細抗滑封層進行預防性養護后的路面穩定性好，可延長道路使用壽命，達到了預期的養護效果。

5 結語

結合霍永東高速公路精細抗滑封層預防性養護實踐，在養護后對試驗路段進行質量檢測，通過分析各檢測項目試驗結果得出以下結論：

a）養護后瀝青路面摩擦系數、構造深度、橫向力系數明顯提高，路面抗滑性能得到了明顯提升。

b）養護后瀝青路面滲水系數平均值為3.2 mL/min，小于養護前指標，說明養護后路面抗滲性能提升明顯。

c）通過跟蹤檢測得出通車后一年瀝青路面各指標下降幅度很小，說明養護后瀝青路面各項指標穩定性好，達到了預期的養護效果。