開普封層預防性養護技術

秦 泉

(長治市協成公路養護工程有限公司，山西 長治 04600)

1 工程概況

某公路工程原設計為雙向四車道水泥混凝土路面，隨著沿線交通量的不斷增加，對本路段進行了全線水泥路面“白改黑”改造施工。改造后路面結構形式如下：Sup-12.5瀝青混凝土4 cm、AC-20瀝青混凝土6 cm、STRATA應力吸收層2.5 cm、水泥混凝土24 cm。自本路段“白改黑”改造后已通車運營多年，路面又呈現出了大量病害問題。基于此，本文在路況調查的基礎上，分析了病害原因，并提出了具體的養護方案。

2 開普封層的技術特點

作為一種復合表面磨耗層，開普封層是指在碎石封層之上進行的稀漿封層或微表處罩面施工。通過兩者的結合，可以有效提高路面的使用性能。在施工材料選擇當中，可根據工程的具體情況，采取不同的材料，比如改性乳化瀝青、橡膠瀝青、SBS改性瀝青等可用于碎石封層粘結材料。也可采用纖維碎石封層或纖維微表處等完成施工。相比其他預防性養護技術，開普封層技術屬于致密性表面，密實性良好，可以避免石料等早期脫落，起到穩固石料、防水、抗滑等功能。此外，還能保護路面，恢復路面使用性能，處治病害，防止病害進一步擴展，有利于延長路面的使用壽命。一般來講，在中低交通量公路新建工程開普封層可作為磨耗層使用。而在各等級公路預防性養護工程中開普封層則可作為罩面層使用。其特點如下。

(1)相比單一的預防性養護技術，開普封層結合了兩種工藝的優點，在開普封層結構當中，底層為碎石封層，表層為加鋪的微表處、稀漿封層，這種組合式的復合結構形式，可以充分發揮兩種工藝的優勢，不僅具有良好的抗滑能力，還可以有效阻止反射裂縫產生與發展，同時，還具有優良的抗滲防水能力。

(2)開普封層施工受天氣等因素影響不大，在整個施工過程中均可通過機械設備完成，機械化程度高，施工方便、效率高，且不會過多干擾交通通行。

3 路況調查及病害成因分析

經實地勘查可知，本路段病害多為龜裂，且集中出現于行車道輪跡帶部位。一旦路面出現龜裂，下雨時水便會順著裂縫下滲到路面基層，在動水壓力作用下，極易產生集料脫落現象，甚至進一步發展為坑槽病害。

3.1 改造路面已達到設計使用年限

自路面“白改黑”之后，通車運營時間長達10年以上，通過鉆芯取樣利用病害發生層位及龜裂病害發展走向可知，龜裂嚴重部位裂縫已貫穿至上面層，但中面層卻并未見裂紋，或少有裂紋出現。由此可以判定，裂縫是從上向下發展的，且集中于上面層。由此可見，本路段龜裂病害屬于較為典型的剪切疲勞裂縫，說明，在長期行車荷載和自然因素作用下，路面已達到了嚴重的疲勞狀態，基本達到了材料疲勞壽命的極限。

3.2 交通量大、超載重載問題嚴重

近年來，隨著當地經濟的迅速發展，作為主要骨干線，本路段交通量大增，據相關數據顯示，2017年年交通量達到了1 727.3萬輛/年，2018年年交通量達到了1 879.7萬輛/年，2019年年交通量達到了1 958.9萬輛/年，2020年年交通量基本達到了2 000萬輛/年。近四年間，本路段交通量逐步增長，且在交通量當中，貨車等10 t以上重型車輛交占比較大，存在嚴重超載重載現象。這種情況下，進一步加劇了路面疲勞破壞程度，進而產生龜裂現象。

4 路面養護方案的確定

根據上述分析，在全面了解龜裂病害原因的基礎上，針對本路段病害問題，特制定了以下養護方案。

(1)針對嚴重龜裂病害(裂縫寬度大，凹陷變形明顯)，養護方案為“先銑刨掉瀝青面層，后重新鋪筑”。

(2)針對輕微龜裂病害(裂縫寬度小，凹陷變形不明顯)，養護方案為開普封層預防性養護。

針對本工程，本文僅對輕微龜裂病害開普封層預防性養護為研究對象進行分析與探討。在重載渠化交通下，傳統的開普封層技術存在一定缺陷，比如極易產生脫皮、泛油、車轍，且噪音相對較大等缺點。針對此類問題，本文進行了一定優化改進。即通過增加層間粘結、優化微表處礦料級配、采用橡膠瀝青等方面入手，進一步提高開普封層的路用性能。

開普封層施工當中，主要分為三層，即乳化瀝青底涂層、橡膠瀝青碎石下層和低噪音微表處上層。底涂層的作用是為了增強熱橡膠瀝青碎石層和舊路面之間的粘結性能。在本工程當中，采用熱橡膠瀝青碎石封層作為下層，熱橡膠瀝青可以進入裂縫內，填充裂縫空隙，且還能當作應力吸收層使用，進一步控制了反射裂縫的產生與發展。采用低噪音的微表處作為上面層，具有良好的抗滑、防水等功能。具體如下。

(1)乳化瀝青底涂層、根據本工程實際情況，可采用灑布量為0.3 kg/m的改性乳化瀝青用于底涂層施工。

(2)橡膠瀝青碎石下層。在橡膠瀝青碎石下層施工當中，碎石材料可采用玄武巖、輝綠巖等材料，其粒徑可控制在4.75～9.5 mm或9.5～13.2 mm之間，并在150 ℃控制石料加熱溫度。橡膠瀝青以70、90基質瀝青為主，保證橡膠瀝青材料的各項性能滿足規范技術指標要求。在具體施工當中，1.0～1.5 kg/m為橡膠瀝青用量范圍，可根據原路面實際情況和石料粒徑等條件對用量進行適當調整。

(3)低噪音微表處上層。采用玄武巖等石料作為低噪音微表處集料，以BCR改性乳化瀝青為瀝青，保證各項指標滿足技術要求。

5 開普封層預防性養護施工技術要點

在開普封層預防性養護施工當中，具體施工流程為施工準備—病害處治—橡膠瀝青碎石封層—碾壓成型—微表處—開放交通。主要技術要點如下。

5.1 施工準備

為保證施工質量，施工前，先做好施工區域的交通管制工作，并對施工機組的運行情況進行詳細檢查，保證機械運轉正常。同時，要清理干凈原路表，不得存有雜物、垃圾等。

5.2 病害處治

按照已確定的施工方案，針對原路面的嚴重龜裂病害，需先做好銑刨處治，隨后重鋪施工。針對輕微病害，則采用開普封層施工進行養護處治。待病害處治后，才能進行下一工序施工。

5.3 橡膠瀝青碎石封層

乳化瀝青底涂層噴灑后，即可進行橡膠瀝青碎石封層施工。在確保橡膠瀝青、碎石等材料配合比設計符合規定的前提下，需通過同步碎石封層車完成橡膠瀝青碎石下層施工，在整個施工過程中要保持勻速前行，且撒布質量良好。對于局部灑布不均勻等現象，需補灑處理。灑布過程中也要隨時觀察混合料的稠度，保證灑布的均勻性。灑布時讓稀漿封層機同時噴水，以保持路面處于濕潤狀態；在灑布過程中，如果發現質量問題應該及時停止灑布，在處理后重新施工。

5.4 碾壓成型

完成上述施工作業后，即可進行碾壓成型階段。根據施工要求，碾壓時可采用25 t以上的膠輪壓路機進行多次碾壓，碾壓后需及時回收多余集料，防止出現夾層。

5.5 微表處施工

微表處施工受材料、氣候、施工現場條件影響很大，因此，必須嚴格遵循相關施工技術規范進行施工，保證施工工序合理、科學。攤鋪之后，要指派專人緊跟封層車進行檢查，若出現漏鋪等情況，需及時修補。在混合料攤鋪過程中很容易因為超粒徑石料等問題產生刮痕，這種情況下，需及時消除，并填充新料、整平，保證微表處攤鋪表面平整、美觀。

5.6 質量檢測

(1)碎石封量檢測

碎石封層施工應重點控制瀝青用量、石料撒布率、施工溫度等指標，進行質量檢測控制，適時調整生產參數，將各項指標控制在合理范圍，具體檢測項目見表1。

表1 碎石封層質量檢測標準

(2)稀漿封層質量檢測

稀漿封層施工應隨時對乳化瀝青、集料、油石比等試驗檢測和外觀檢測，全過程實施質量控制，具體檢測項目見表2。

表2 稀漿封層質量檢測標準

(3)驗收質量檢驗要求

開普封層竣工后，對其進行質量檢測，驗收要求如表3所示。

表3 開普封層交工質量驗收要求

表3(續)

(4)跟蹤調查分析

在開放交通1個月之后，對開普封層施工前、后的路用性能進行了測定，具體如表4所示。

表4 開普封層施工前后性能檢測結果

由此可見，本路段采用開普封層預防性養護施工之后，路面性能得到了有效改善，且具有良好的施工效果。

6 結 語

綜上所述，工程技術水平的不斷提升，使預防性養護技術在公路早期病害處治中得到了廣泛應用。開普封層技術是碎石封層和微表處的結合，通過該技術的應用，可以有效提升抵抗反射裂縫的能力，改善路面表面功能，防止集料脫落，提高行車安全。因此，本文結合具體案例，通過工后路面鋪筑質量檢測分析，最終得出開普封層應用效果顯著，可提高路面的使用性能，延長工程使用壽命。