冷拌碎石磨耗層在高速公路抗滑性能提升中的應用

劉保坤

（石家莊市公路橋梁建設集團有限公司，石家莊 050000）

1 引言

現階段，95%以上的高速公路路面采用瀝青混凝土材料，相較于其他類型的路面， 瀝青路面的行車舒適性較高、 噪聲低、抗滑性強，因此應用較多。 瀝青路面主要由瀝青膠結料及碎石集料等構成，在外界環境和行車荷載的長期影響下，瀝青路面長時間運營后難免出現病害問題，包括車轍、裂縫、沉陷等[1]，因此，瀝青路面在使用一定周期后需進行必要的養護維修處理。 冷拌碎石磨耗層常用來進行高速公路瀝青路面養護，其厚度較小，一般約為0.5 cm，且養護成本較低，能較好地應用于高速公路罩面養護施工，無任何廢料產生，且能耗排放量較低，滿足綠色施工要求，可實現散點施工。

本文重點研究了冷拌碎石磨耗層原材料設計、 施工技術要點等，并在具體工程中進行應用。

2 路面抗滑性能提升處治技術方案對比分析

高速公路在運營一段時間后， 由于瀝青路面長時間暴露在外，且不斷受到行車荷載和車輛的磨耗影響，使其抗滑性能不斷降低，在雨季、雪天等天氣條件下容易導致交通事故，使行車舒適性和安全性大打折扣[2]。 目前，高速公路瀝青路面抗滑性能提升方案主要是采用磨耗層。 根據施工工藝、 材料構成、適用范圍等不同，磨耗層可分為冷拌碎石磨耗層、纖維超粘磨耗層、極薄磨耗層以及超薄磨耗層等，具體分析如下。

2.1 冷拌碎石磨耗層

冷拌碎石磨耗層的級配特征以單一粒徑為主， 厚度約為0.5 cm，主要施工原材料為高性能膠結料底層、膠結料上封層、單一粒徑碎石等，借助同步磨耗層車進行施作，預期的使用年限在3～5 年。 冷拌碎石磨耗層的厚度較小，可有效降低瀝青膠結料和碎石集料的使用，因此，養護成本較低，能較好地應用于公路單車道和罩面養護施工，無任何廢料產生，且能耗較低，滿足綠色施工要求，但在施工中對碎石和膠結料的質量要求較高。據統計，冷拌碎石磨耗層的單價在28～38 元/m2，主要適用于病害較少且程度較輕路段的養護，可以實現散點施工。

2.2 纖維超粘磨耗層

纖維超粘磨耗層的級配特征以連續密級配為主， 厚度在1.0 cm 左右，主要施工原材料為纖維，借助纖維改性專用攤鋪機進行施作，預期的使用壽命在3～5 年。 纖維超粘磨耗層抗滑封水效果良好，由于纖維的摻入，能確保路面抗裂性能，施工速度較快且對交通影響較小，能較好地應用于公路單車道和罩面養護施工，且能耗較低，但噪聲較大，層間黏結效果不佳[3]。據統計，纖維超粘磨耗層的單價在30 元/m2以內，主要適用于病害較少且程度適中路段的養護。

2.3 極薄磨耗層

極薄磨耗層的級配特征以間斷密級配為主，厚度約1.2 cm，主要施工原材料為改性瀝青膠結料、改性乳化瀝青等，借助一體化攤鋪機進行施作，預期的使用年限在4～5 年。 極薄磨耗層可有效減少行車水霧現象的產生，結合其較大的構造深度，能降低路面噪聲，較好地適用于標高限制路段，然而在使用中只能用作罩面，且需要專門的設備和材料，成本較高[4]。 據統計，極薄磨耗層的單價在60 元/m2以內， 主要適用于病害較少且程度適中路段養護。

2.4 超薄磨耗層

超薄磨耗層的級配特征以間斷密級配為主，厚度約2.0 cm，主要施工原材料為不粘輪乳化瀝青、復合增效劑等，借助常規攤鋪機進行施作，預期的使用年限在5～6 年。 超薄磨耗層對的噪聲低、抗滑耐久性好，施工設備簡單，能較好地應用于公路單車道和罩面養護施工，但成本較高。 據統計，超薄磨耗層的單價在53 元/m2以內， 主要適用于病害較多且程度較大路段養護。

3 工程概況

某高速公路建設項目全線長94.689 km，設計行車速度為80 km/h，路基寬度為26 m，瀝青混凝土路面，按照公路-Ⅰ等級，雙向四車道，屬于早期修建的高速公路，運營使用年限為30 年。該高速公路前期經過了大中修養護，現階段通過全線勘察發現，公路局部路段存在部分病害問題，且路面抗滑性能較差，影響行車舒適度，現階段建設單位擬組織養護隊伍實施小修養護，綜合考慮下決定采用冷拌碎石磨耗層進行施作，并對其施工技術要點進行重點研究。

4 冷拌碎石磨耗層原材料設計分析

4.1 集料

本項目冷拌碎石磨耗層集料選用粒徑為5 mm 的玄武巖，其主要技術指標見表1。 結合表中數據可得，所選用的集料滿足規范要求。

表1 冷拌碎石磨耗層集料技術標準

4.2 膠結料

瀝青路面中冷拌碎石磨耗層采用的高性能黏結劑技術標準以及檢測結果見表2。

表2 高濃改性乳化瀝青技術標準

5 冷拌碎石磨耗層施工技術要點

5.1 預拌碎石

本項目選用的碎石為3～5 mm、5～10 mm 玄武巖碎石，并采用4 mm 篩網進行過篩，篩余即為冷拌碎石磨耗層中碎石集料，該方法還可以起到除塵的作用。 利用MARINI300 拌和樓進行碎石預拌，確保瀝青膠結料可均勻包裹碎石表面[5]。

5.2 乳化瀝青灑布

首先，在既有路面表面均勻撒布一層改性乳化瀝青，乳化瀝青的灑布量控制在0.5 kg/m2， 要求乳化瀝青徹底破乳完成后再展開下步工序。

5.3 同步施工

采用同步碎石封層車進行施工， 以確保碎石封層和黏結劑可有效黏結。 將預拌后的玄武巖碎石和改性乳化瀝青同步鋪灑于既有路面， 確保玄武巖集料碎石可與改性乳化瀝青之間充分接觸，兩者間的裹附面積需滿足施工要求[6]。再采用30 t膠輪壓路機進行3 遍左右的碾壓施工， 以形成冷拌碎石磨耗層。 施工完畢后采用路面清掃車將多余碎石進行清理，確保足夠整潔。 該施工環節中玄武巖碎石灑布量在8 kg/m2左右，改性乳化瀝青灑布量在1.3 kg/m2左右。

5.4 乳化瀝青再次灑布

同步碎石封層車施工完畢后， 待改性乳化瀝青完全破乳完成，進行改性乳化瀝青二次噴灑，灑布量在0.5 kg/m2。

5.5 施工質量檢測

為改善該高速公路瀝青路面抗滑性能， 擬采用冷拌碎石磨耗層技術進行養護處理， 施工完畢后選擇合適路段進行施工質量檢測，并選用抗滑擺值作為評價指標，采用擺式摩擦系數儀檢測檢測路段路面的抗滑性能[7]，其檢測結果見表3。并選擇6 個檢測點位分別檢測冷拌碎石磨耗層滲水系數、 構造深度以及摩擦系數等指標，具體檢測結果見表4。

表3 冷拌碎石磨耗層路面試驗段抗滑擺值檢測結果

表4 冷拌碎石磨耗層路面施工效果

根據表3、表4 結果可知，采用冷拌碎石磨耗層技術進行公路養護處理后，路面抗滑性能得到有效提高，且病害問題得到了有效改善。

6 結語

本文就冷拌碎石磨耗層在高速公路抗滑性能提升中的應用進行研究，結合實際高速公路路面工程，圍繞冷拌碎石磨耗層原材料設計、施工技術要點進行展開，并對其施工質量進行檢測。 研究結果表明，采用冷拌碎石磨耗層技術進行公路養護處理后，路面抗滑性能得到有效提高，且病害問題得到有效改善，延長了公路使用壽命。