路面同步加纖碎石下封層施工問題分析

董向飛 李云龍 韓健

（山東宇通路橋集團有限公司，山東 東營 257300）

半剛性基層路面的應用正日益廣泛。通過在半剛性基層頂面和下面層之間增設一層碎石封層，可起到增強路面黏結性能、延緩反射裂縫及層間滑移，避免應力集中的作用。某高速公路主路及試驗段路面結構為4cm厚SMA-13+6cm厚AC-20中粒式瀝青混凝土+9cm厚AC-25粗粒式瀝青混凝土+水穩碎石基層。為保證基層和面層之間的黏結效果，阻止半剛性基層裂縫反射及面層水下滲，擬在k85+200～k87+400試驗路段基層頂面設置厚度1cm的同步加纖碎石下封層。

一、施工準備

施工開始對前，路面上基層的平整度、沉降、壓實度、橫縱坡、彎沉等指標檢測，使所有指標均達到設計要求。采用鋼絲刷、吹風機、路面拋丸機、灑水車等徹底清掃路面雜物、泥土及松動石料并清洗，使上基層表面顆粒外露，并待表面水分徹底蒸發、干燥后進行下封層施工。

（一）原材料

瀝青：熱瀝青施工過程中能源消耗量及環境污染較大，噴灑后的瀝青冷卻成型速度快，下封層施工難度大。所以，該工程采用SBS改性瀝青常溫施工，所使用的SBS改性乳化瀝青標準黏度19s，粒子電荷為正電荷，1.18mm篩孔殘留物含量0.043%，蒸發殘留物含量54.3%，25℃針入度58.9mm×0.1mm，15℃延度112.3cm，軟化點59.8℃，1d及5d儲存性能穩定性分別為0.78%和2.14%，均符合規范要求。

碎石料：該工程使用就近石料場開采的粒徑5mm～10mm的石灰巖碎石，其針片狀顆粒含量9.5%，吸水率0.58%，表觀相對密度2.867，石料壓碎值13.8%，洛杉磯磨耗率18.8%，黏附性等級為四級，軟石及粉塵含量分別為1.9%和0.5%，符合規范要求。

玻璃纖維：在瀝青碎石下封層中摻加纖維以起到加筋作用[1]，使下封層整體路用性能顯著提升。該工程使用高強度、高抗腐性能的玻纖材料，其組分主要為石灰石和硼鈣石，線密度2.389tex，可燃物含量1.07%，含水率0.05%，纖維直徑14μm～19μm，拉伸斷裂強度0.36N/tex，硬挺度118mm。

（二）施工機械

在施工準備階段，必須全面檢查機械設備配置及配套設備情況，各設備均應按設計要求配備專用人員，做好設備參數調試和校準，保證主要設備均能協調工作。該工程同步加纖碎石下封層施工所需的主要機械設備如表1所示。

表1 主要施工機械

二、施工工藝

（一）原材料撒布

為增強半剛性基層和瀝青下面層的黏結性能，應在下封層施工前在基層表面灑布一層透層油，待滲透48h后啟動下封層施工。根據上基層頂面寬度調整和確定撒布寬度，運用同步加纖碎石封層車進行SBS改性乳化瀝青的灑布和纖維、碎石料的撒布，封層車前進時速控制在4km～5km，使之勻速行進，改性乳化瀝青噴灑溫度應不低于60℃，施工幅數應為整數[2]。根據試驗段試驗結果所確定的SBS改性乳化瀝青、玻纖、碎石料等的灑（撒）布量分別為1.8kg/m2、60kg/m2、8kg/m2。

（二）碾壓及接縫處理

同步加纖碎石下封層瀝青膠結料主要為乳化瀝青，必須待乳化瀝青破乳并達到不黏輪狀態后方可碾壓操作。膠輪壓路機按時速6km的速度反復碾壓3遍～4遍，每次碾壓重疊寬度應控制在輪寬的1/3。

縱向相鄰兩幅之間的縱向接縫有效寬度必須符合設計要求，在第一幅下封層施工材料灑布時必須在接下來的施工側預留出寬10cm～15cm的區域不予灑布，在第二幅下封層施工時必須覆蓋上一副所預留的封層邊緣，并確保縱向接縫良好搭接。橫向接縫則采用對接法處理，在開始鋪筑前，將長度3m～5m的油毛氈等不滲油材料鋪設在每幅起點前和終點后，并加強固定，等同步加纖碎石封層車起步后打開閥門，使之提升至設計灑布速度，保證橫向接縫處各種原材料均勻灑布。

（三）養生

為保證施工質量，同步加纖碎石下封層在養生期間應封閉交通，待SBS改性乳化瀝青破乳且水分徹底蒸發后，清除未黏結碎石料，養生時間應控制在3h左右。

三、試驗段路用性能檢測

（一）檢測過程

為驗證該道路下封層同步加纖碎石下封層施工效果，在鋪筑完的k85+200～k87+400左幅路段進行剪切強度及抗拉拔強度試驗。在試驗段按照200m間隔設置10處檢測點，任意選取其中3點進行對比試驗。根據現場剪切試驗及抗拉拔試驗過程中芯樣斷裂情況，可以概括為以下幾種：一是下面層和下封層部分接觸斷裂，說明下面層和下封層接觸不好，主要原因在于進行下面層施工前并未對下面層徹底清掃，由層間污染所致；二是上面層斷裂，主要原因在于上面層質量不良，無法體現出下面層和下封層黏結及剪切效果；三是水穩層斷裂，表明上面層、下封層質量良好，并能直接有效黏結；四是下面層和下封層接觸斷裂，表明兩者接觸良好。

（二）檢測結果

通過以上分析發現，在對試驗段的檢測過程中出現了下面層和水穩層斷裂、下面層和封層不完全接觸斷裂等問題，說明所選取的試驗點和試驗數據無法反映下封層施工質量及下面層和同步加纖碎石封層的黏結情況，為此，排除下面層對施工質量的影響，而只分析下面層和和碎石封層接觸的情況。重新選擇整理試驗數據，試驗段和對比段抗拉拔強度比較結果如圖1所示。由對比結果可以看出，同步加纖碎石封層抗拉拔強度為0.201MPa，而無封層區域抗拉拔強度僅為0.142MPa，同步加纖碎石封層技術可顯著提升路面下封層抗拉拔強度。

圖1 試驗段和對比段抗拉拔強度對比

試驗段和對比段剪切強度比較如圖2所示，同步加纖碎石下封層剪切強度為0.403MPa，無封層區域剪切強度僅為0.336MPa。

圖2 試驗段和對比段剪切強度對比

根據試驗結果顯示，同步加纖碎石下封層路面抗拉拔強度比無封層區域路面抗拉拔強度提高35%～60%，剪切強度比無封層區域路面剪切強度提升8%～50%，且在抗拉拔試驗中，當路面面層和同步加纖碎石下封層良好黏結時，大部分試件破壞面均出現在水穩碎石層，表明相應試件下封層黏結效果良好，水穩碎石層強度也是影響其黏結強度的重要方面。

四、結語

綜上所述，基層與下面層層間結合程度對瀝青路面路用性能和使用壽命有顯著影響，若層間結合不良，會破壞路面結構整體抗力，在重載交通運行下，很容易發生層間剪切滑移和推擠裂紋。該項目應用同步加纖碎石下封層技術后在路面結構層間形成嵌鎖所用很強的網狀體系，促進層間結合，增強路面抗裂、抗滲等性能。工程應用結果說明該技術在高速公路路面施工中具有廣闊的應用前景。