公路路面預防性養護中瀝青超薄磨耗層罩面設計

■夏 昕

（1.福建省交通科研院有限公司， 福州 350005； 2.福建省路翔工程設計有限公司； 福州 350005）

路面預防性養護（Pavement Preventive Maintena nce，簡稱PPM），即在不改變原有路面結構承載力的情況下，對結構完好的路面采取措施以達到延緩損壞、改進路面功能，節約道路維修養護費用的目的。 一條質量合格的道路，在使用壽命75%的時間內性能會下降約40%， 這一階段為預防性養護階段；如不能及時養護，在隨后12%的使用壽命時間內，性能將再次下降40%，從而造成養護成本大幅度的增加，這個階段為矯正性養護階段[1]。 我國公路養護的原則是“預防為主，防治結合”，目前公路工程已經進入建、養并重時期，國省道路面預防性養護工作近年在國內大力推進發展， 養護的資金、年均實施里程也在逐年增加。 通過對道路的定期排查，及時察覺公路路面出現的輕微病害，并對病害加以研究分析， 采取適用的公路瀝青路面養護措施，可以極大地避免輕微病害的加重，有效增加路面的使用年限。 瀝青超薄磨耗層作為一種工藝較成熟、可行性較為優越的養護措施，不但可以避免路面的微小損壞，還具有粘結力較好，抗滑、防水、抗老化等性能。 因此，本文以工程實例，設計瀝青超薄磨耗層罩面方案，以期為公路路面預防性養護設計的可持續發展提供理論參考。

1 工程概況

路線走向：G357 捷文至東留路段（集鎮）段起于捷文村高排下中橋，起點接現狀瀝青路面，沿線經過高排下、嶺背、黃坊村，終于東留鎮大明村，設計樁號K447+900～K454+200 路段， 全長約6.18 km，現狀道路為水泥混凝土路面。

老路現狀：該道路于2002 年實施改造，2017 年啟動路面重鋪，直接在原有路面層加鋪41 cm 厚水泥路面，結構形式為26 cm 水泥路面層+15 cm 水泥穩定碎石基層。

2 路面結構優化設計

本次設計為現狀水泥砼路面加鋪Thus-M 瀝青超薄磨耗層罩面，現狀道路的平面線型、縱坡及路幅寬度不做調整。 層間黏結是影響超薄罩面耐久性的關鍵，原材料的選擇、配合比的設計以及施工中的重點控制是本次路面結構設計的重點。

由于超薄罩面是磨耗層， 無法解決結構性病害，所以施工前應先對原有路面病害處冶；再將施工路段的原路面用銑刨機銑刨15 mm 后，在已清理的工作面上使用同步攤鋪工藝進行施工， 即Thus-Binder 熱拌瀝青混合料攤鋪和Thus-Bond 改性乳化瀝青粘結層噴灑同步進行，然后采用壓路機碾壓成型。 攤鋪好的路面結構如圖1 所示。

圖1 加鋪路面結構

3 路面病害處治方案

對現狀水泥混凝土路面的調查和實測，依據路面檢測報告對路面狀況進行評價， 針對構造接縫、裂縫破壞、沉降、斷板、碎裂、網裂等不同形式的病害情況，參照JTG 5421-2018《公路瀝青路面養護設計規范》等相關規定，提出以下處治措施。 （1）接縫處理。 清縫機按照原有縫寬和縫深進行清縫，不擴大縫寬，需清理雜物。 接縫采用常溫施工的聚氨酯填縫料灌縫。 （2）裂縫處治。 輕微裂縫，清除裂縫內的雜物和周邊的松散混凝土，采用聚氨酯填縫。 單條貫穿裂縫，首先進行注漿處理；然后清除裂縫內的雜物； 最后采用常溫施工的聚氨酯填縫料灌縫。存在2 條及以上貫穿裂縫的（裂縫長度＞5 m），病害已經擴散發展，采用換板處理。（3）坑洞修補。經全線調查， 本段水泥砼路面存在的坑洞面積都較小，深度＜3 cm，故本次主要采取處理方案如下：①深度≤1.5 cm 坑洞，清除洞內雜物后，直接精銑刨1.5 cm，不再另行處理；②1.5 cm＜深度≤3 cm 的坑洞，清除洞內雜物后，精銑刨1.5 cm，鋪筑路面時，同步對坑洞采用Thus-M 瀝青混合料填平。 （4）錯臺。 錯臺≤10 mm 的板塊直接采用精銑刨1.5 cm，不再另行處理；錯臺＞10 mm 的板塊屬于嚴重錯臺，本次采取換板處理。（5）磨損、露骨和起皮。原則上不做修補，直接精銑刨1.5 cm，鋪Thus-M 瀝青超薄磨耗層罩面。（6）脫空或者板間傳荷不足。 本次脫空指無其他病害的板塊，根據板塊單點彎沉控制指標（落錘彎沉儀3 級或多級荷載-彎沉線性回歸截距，0.01 mm）處治方案為：單點實測彎沉值Lr≤14，不處理；單點實測彎沉值36＞Lr＞14，鉆孔注漿處理；單點實測彎沉值Lr≥36，采取換板處理；相鄰板塊彎沉差ΔD≥6 的板塊，板間傳荷能力不足，鉆孔注漿處理。（7）破碎及斷角。 本次對破碎的板塊采用換板處理，對斷角的板塊采用局部換板處理。（8）網狀裂縫。對路基段網狀裂縫換板，采用換板處理；本次高排下中橋橋面網狀裂縫細微且多， 采用聚氨酯進行灌縫處理。 具體病害統計及處置匯總如表1 所示。

表1 病害統計及處置匯總

4 材料選擇及性能要求

（1）粗集料：指粒徑＞4.75 mm 的集料。優先選用品質優良的玄武巖和輝綠巖。 同時，為保證路面抗剪切性能，石料形狀宜破碎完整、容易形成嵌擠框架結構，性能指標須滿足表2 要求。 （2）細集料：應選用潔凈、干燥無雜質，與瀝青有良好的粘結能力的細集料。性能指標須滿足表3 要求。（3）Thus-Bond改性乳化瀝青：Thus-M 超薄磨耗層采用專用改性乳化瀝青作為防水粘結層，要求粘層油有更好的粘結性能和防水特性，又需滿足同步施工工藝的機械噴灑性能。

表2 粗集料性能指標要求

表3 細集料性能指標要求

5 Thus-M 高模量瀝青混合料設計

5.1 配合比設計

（1）依據JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術規范》確定混合料級配和最佳瀝青用量；（2）所有熱拌混合料在試件成型前必須經過室內短期老化，所有熱拌混合料路用性能檢測所用試件在測試前建議經室內長期老化。（3）試件直徑均為10 cm。 （4）設計配合比須經過具有相關檢測資質單位驗證并出具配合比驗證報告。

5.2 混合料性能及瀝青最佳用量

實驗室混合料拌合溫度為175℃～185℃， 干拌時間≥10 s，有效拌合時間≥90 s，短期老化溫度為170℃，成型溫度為160℃，馬氏擊實雙面各75 次。基礎瀝青技術指標應滿足空隙率在3%～5%、 礦料間隙率＞17%、 瀝青飽和度在70%～85%、 析漏＜0.1%。 添加復配劑后的成品Thus-Binder 改性瀝青技術指標必須滿足表4 的要求。

表4 Thus-M 高模量混合料性能指標要求

6 施工重點

（1）天氣要求：施工現場氣溫≥15℃，下雨天不允許施工。 集料加熱溫度為180℃～200℃，瀝青加熱溫度為160℃～170℃，出料溫度170℃～180℃。 （2）攤鋪施工：一體機同步噴灑乳化瀝青與攤鋪熱拌瀝青混合料。路面溫度≥15℃，到場溫度≥170℃，攤鋪溫度≥160℃，松鋪系數在1.05～1.15。（3）碾壓：每臺攤鋪機應至少配備1 臺雙鋼輪壓路機和1 臺膠輪壓路機，雙鋼輪壓路機靜壓1～2 遍；振動碾壓2～3 遍；膠輪壓路機碾壓2～3 遍。 之后應檢查平整度、路拱，對有缺陷的部位進行修整。

7 結語

粘層采用高粘性的Thus-Bond 改性乳化瀝青，能夠有效防止磨耗層的剝蝕脫落。 使用路面精銑刨機銑削破損舊路面，同步攤鋪機進行施工，增加超強粘結和防水性能，以此實現快速高效施工，迅速投入運營，為公路路面預防性養護設計的可持續發展提供了理論參考。 工程實踐證明，超薄瀝青混凝土罩面層作為一種養護新工藝，較好地增加了公路路面的使用年限，并且粗糙的瀝青表面有較大的抗滑性、降噪性。 同一道路，只要路基完好，可反復利用瀝青超薄罩面進行養護[2]。