纖維碎石瀝青柔性下封層施工工藝研究

高偉正

（上饒市余干公路事業(yè)發(fā)展中心,江西 余干 335100）

0 引言

封層是瀝青路面經(jīng)常應(yīng)用的一種路面附加結(jié)構(gòu)層技術(shù)，是在瀝青結(jié)構(gòu)層表面增加一層特配瀝青混合料來增強和保護(hù)路面結(jié)構(gòu)層的技術(shù)性能，具有形成復(fù)合結(jié)構(gòu)層、提高結(jié)構(gòu)層穩(wěn)定性、增加路面承載力、修補整平、防水、抗反射開裂、抗滑、抗老化、提高道路的安全性、舒適性和持久性等一系列技術(shù)功效，因此為瀝青路面建設(shè)所廣泛應(yīng)用。封層有表面封層和下封層之分，前者處于路表，后者為瀝青結(jié)構(gòu)層所覆蓋，屬于路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)層。雖然下封層不比表面封層那樣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，但存在質(zhì)量和功效不足同樣密切影響路面整體性能。某高速公路在瀝青路面建設(shè)中采取纖維碎石瀝青柔性下封層工藝，沒有因為是埋藏的下封層而普通對待，而是嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求，規(guī)范施工，嚴(yán)格執(zhí)行施工質(zhì)量控制，如期高質(zhì)量完成了公路建設(shè)任務(wù)。這里結(jié)合工程實用，介紹該纖維碎石瀝青柔性下封層施工工藝，希望為同類瀝青路面下封層施工應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 工程概況

某公路雙向四車道，公路-I 級載荷設(shè)計，設(shè)計速度100 km/h。沿程地質(zhì)較為復(fù)雜，包括挖填結(jié)合的丘陵以及湖區(qū)軟土路基區(qū)段。半剛性基層瀝青路面，基層為4.5%～5.5%水泥穩(wěn)定碎石，厚度36 cm，底基層為3%～4%水泥穩(wěn)定碎石，厚度19 cm。采取纖維瀝青柔性封層技術(shù)，上封層厚度1 cm，下封層厚度1.3 cm。

2 材料及配合比

（1）碎石。符合JTGE20—2011 公路瀝青復(fù)合料使用規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，碎石粒徑范圍在9.50～13.20 mm和4.75～9.50 mm 兩種，橋面防滲透封層其碎石粒度為4.75～9.50 mm 和0～4.75 mm 兩種，主要性能指標(biāo)如表1所示[1]。

表1 碎石性能指標(biāo)

（2）瀝青結(jié)合料。選用改性乳化瀝青或SBS 改性瀝青作為瀝青結(jié)合料。

（3）纖維。包括玄武巖纖維和玻璃纖維兩種材料，但主要使用的是玻璃纖維。纖維長度一般在3～9 cm 之間。根據(jù)經(jīng)驗和試驗結(jié)果，采取4 cm 或6 cm 的纖維的封層效果更為理想，案例工程選擇采取長度4 cm 纖維。下封層用量在60.00～80.00 g/m2，應(yīng)力吸收層纖維用量應(yīng)適當(dāng)增加。玻璃纖維的性能指標(biāo)詳如表2 所示。

表2 玻璃纖維的性能指標(biāo)

（4）配合比。兩種瀝青結(jié)合料纖維配合比如表3所示。

表3 兩種瀝青結(jié)合料纖維4 cm 長度的配合比

3 柔性下封層施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）設(shè)備準(zhǔn)備。瀝青纖維碎石下封層施工需要設(shè)備包括：路面清掃車、四同步封層灑布車、膠輪壓路機。

（2）下承層處理。在進(jìn)行瀝青纖維碎石封層的施工前，必須對下承層的壓實度和平整度進(jìn)行測量，以確保符合施工標(biāo)準(zhǔn)。如果存在不合格情況，必須采用措施給予處理，確保符合要求后才能進(jìn)入施工環(huán)節(jié)。在壓實度和平整度檢測合格后，需要對下承層表面做淋水清潔和吹干處理。

（3）材料入場與存放。經(jīng)過檢測合格后材料才可以入場，選擇干燥和利于后續(xù)操作的地點，建立存放場所，并注意搞好墊底和蓋頂措施，要防雨、防潮、防地面浸水，也要防太陽暴曬。材料離庫進(jìn)入施工使用前需再次進(jìn)行質(zhì)量檢測，同一批次材料盡可能同一區(qū)域分類堆放。

（4）施工計劃制定。安排施工機械；進(jìn)行人員和班次規(guī)劃；工序詳細(xì)計劃；明確材料用量和配比設(shè)計；也需制定封層質(zhì)量保證措施和工期特殊情況處理預(yù)案。工藝流程：工前準(zhǔn)備→下承層必要處理→設(shè)置引導(dǎo)線→準(zhǔn)備材料→同步封層作業(yè)→人工找補→膠輪壓碾→檢測驗收→攤鋪面層[2]。

（5）現(xiàn)場作業(yè)準(zhǔn)備清單，如表4 所示。

表4 瀝青纖維碎石封層現(xiàn)場作業(yè)準(zhǔn)備清單

3.2 試驗鋪筑

（1）試驗段鋪筑測試。確定一個鋪筑試驗段，機械設(shè)備和所需材料運至現(xiàn)場。在施工前，要仔細(xì)核查各項技術(shù)指標(biāo)，尤其要校準(zhǔn)封層作業(yè)車性能參數(shù)，例如施工行駛速度、灑布量控制等。

（2）灑布量標(biāo)準(zhǔn)與檢測方法。選擇一個施工斷面，置放至少2 張0.5 m×0.5 m 的油布或托盤，待封層作業(yè)車灑布完瀝青后，稱量盤中收集的瀝青質(zhì)量，如此連續(xù)操作3 次后，取均值作為測試結(jié)果。現(xiàn)場每100 m 抽測1次碎石、瀝青和纖維灑布量。

（3）溫度控制。改性瀝青加熱溫度應(yīng)控制在195 ℃左右，灑布溫度則應(yīng)控制在180～195 ℃范圍。碎石加熱溫度應(yīng)控制在90 ℃左右，灑布溫度則應(yīng)控制在不低于60 ℃。改性乳化瀝青加熱和灑布溫度應(yīng)控制在50～70 ℃左右，碎石加熱和灑布溫度則應(yīng)控制在不低于60 ℃。

（4）施工寬度和長度設(shè)計。以路面設(shè)計寬度作為一個施工寬度控制單元，長度可在200～400 m 之間選擇。灑布車作業(yè)時，要控制施工寬度在3.6 m 之內(nèi)。沿邊線放樣開展施工，灑布要均勻順直[3]。

3.3 正式鋪筑

（1）鋪前準(zhǔn)備。入場材料再度檢測，確定配合比例；施工設(shè)備檢查校準(zhǔn)，防止因臨時故障影響連續(xù)施工；鋪筑工作面測量規(guī)劃；與施工單位共同確定操作方案，核對施工人員和作業(yè)設(shè)備和是否齊全。

（2）下承層必要處理準(zhǔn)備。清理下承層表面，使作業(yè)面干凈無塵，以確保瀝青纖維碎石封層的黏合效果。

（3）設(shè)置施工引導(dǎo)線。以路面的中線為準(zhǔn)，確定封層基準(zhǔn)中線，以此作為施工引導(dǎo)線。鋪面起點和終點處應(yīng)鋪設(shè)油毛氈，防止越范圍施工污染，也利于起點和終點齊整美觀。

（4）準(zhǔn)備材料。按材料配合比設(shè)計進(jìn)行材料拌制生產(chǎn)，結(jié)合前述試鋪獲得的現(xiàn)場灑布作業(yè)速度和用料量控制生產(chǎn)量和速度。

（5）同步車灑布作業(yè)。同步車先灑布第一層瀝青，接著灑布一層纖維，再灑布第二層瀝青，最后灑布一層碎石。必須保證灑布均勻性，步車起步和終止灑布區(qū)域，需要采取相應(yīng)措施，防止灑布不合格，車速應(yīng)控制在3～4.5 km/h 之間。若采取改性乳化瀝青結(jié)合料，則必須在瀝青破乳前完成碎石灑布[4]。

4 施工質(zhì)量控制及檢測

4.1 材料設(shè)備質(zhì)量控制及檢測

（1）材料進(jìn)場入庫、試鋪調(diào)用材料以及正式鋪筑的材料入場生產(chǎn)前，每次都要對材料進(jìn)行質(zhì)量檢查，只有合格后才能進(jìn)場、入庫和生產(chǎn)。

（2）在施工前，必須確認(rèn)材料的配合比。

（3）在施工過程中，必須時刻關(guān)注調(diào)節(jié)同步車灑布設(shè)施的設(shè)定，確保材料的配比符合設(shè)計要求，否則將無法進(jìn)行施工。

4.2 施工質(zhì)量控制及檢測結(jié)果

（1）施工過程質(zhì)量控制要求。柔性下封層作業(yè)過程質(zhì)量控制要求如表5 所示[5]。

表5 柔性下封層作業(yè)過程質(zhì)量控制

（2）灑布量控制及檢測結(jié)果。施工前和施工中，均對灑布量進(jìn)行核實檢測，其中施工中的灑布量控制檢測結(jié)果如表6 所示。

表6 施工中的灑布量檢測結(jié)果

檢測結(jié)果顯示，灑布量與設(shè)計量基本相符，誤差在合理范圍內(nèi)。

（3）滲水系數(shù)測試。在瀝青纖維碎石柔性下封層鋪置完成后，在試驗段每隔100 m 選擇1 個斷面，在該斷面的左右兩側(cè)距中線0.5 m、1 m 和1.5 m 處，共選取了3個點開展?jié)B水系數(shù)檢測，其結(jié)果如表7 所示。

表7 滲水系數(shù)測試結(jié)果

表7 顯示，滲水系數(shù)現(xiàn)場測量均值為0 ml/min，屬于基本不滲水，顯示瀝青纖維碎石柔性下封層具有優(yōu)異的防水性能。

（4）構(gòu)造深度測試。以手工鋪砂法開展構(gòu)造深度測試，其結(jié)果如表8 所示。

表8 構(gòu)造深度測試結(jié)果

表8 顯示，瀝青纖維碎石柔性下封層試驗段構(gòu)造深度均值為0.8 mm，超過設(shè)計值的0.5 mm，顯示試驗段構(gòu)造深度滿足設(shè)計要求。

（5）拉拔測試。試驗段瀝青纖維碎石柔性下封層施工完成后，現(xiàn)場鉆取芯樣測試和帶回試驗室進(jìn)行拉拔測試，其結(jié)果如表9 所示。

表9 瀝青纖維碎石柔性下封層拉拔測試結(jié)果

拉拔測試結(jié)果表明，瀝青纖維碎石柔性下封層的現(xiàn)場拉拔測試強度值比常規(guī)同步碎石封層高78.85%，現(xiàn)場取芯室內(nèi)測試所得的數(shù)值則高出25.8%。表明瀝青纖維碎石柔性下封層的黏結(jié)功效要優(yōu)于同步碎石封層。室內(nèi)測試數(shù)據(jù)值與現(xiàn)場測試值相差比較大的原因是：現(xiàn)場取芯測試時，下封層剛完成施工不久，結(jié)構(gòu)層的整體溫度還很高，造成封層中瀝青硬化不足，層間拉拔強度就要受到影響，而室內(nèi)檢測時這樣的影響已經(jīng)不存在。

5 結(jié)語

結(jié)合高速公路路面工程案例，開展了纖維碎石瀝青柔性下封層施工工藝研究。介紹了該工藝的材料及配比情況；從工前準(zhǔn)備、試驗鋪筑、正式鋪筑、注意事項四個方面，介紹了纖維碎石瀝青柔性下封層施工工藝；從材料設(shè)備質(zhì)量控制、施工質(zhì)量控制兩個方面，介紹了該工藝的施工質(zhì)量控制要求；并通過質(zhì)量檢測結(jié)果驗證了工藝質(zhì)量效果。纖維碎石瀝青柔性下封層其層間黏結(jié)能力和防水性能均優(yōu)于普通同步碎石封層，系列技術(shù)要點是實現(xiàn)這種優(yōu)異性能的施工技術(shù)保障。