纖維封層技術(shù)在320國(guó)道路面大修工程中的應(yīng)用

沈 佳，楊永偉，史載平

（1.浙江省嘉興市公路管理處，浙江 嘉興 314001；2.麗水市直屬公路管理段，浙江 麗水 323000）

1 工程概況

320國(guó)道是浙江省最重要的國(guó)道主干線之一，浙江段境內(nèi)東起滬浙交界的楓涇，經(jīng)嘉善、嘉興、桐鄉(xiāng)、海寧、余杭、杭州、富陽、桐廬、建德、衢州，在常山進(jìn)入江西省，路線全長(zhǎng)483km，其中嘉興段共長(zhǎng)88.6km（K86+000～K174+600），嘉興境內(nèi)全部按一級(jí)公路建設(shè)。320國(guó)道的通車對(duì)改善沿線交通運(yùn)輸條件、促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、提高人民物質(zhì)文化水平、帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

該線自改建至今已經(jīng)運(yùn)營(yíng)10年之久，雖然在2005年對(duì)該路段進(jìn)行了大修，但由于日益增大的交通量、重載超載車輛、氣候條件等多種因素的影響，全線出現(xiàn)了多種路面病害，最為突出的是橫向裂縫以及局部路段的沉陷、龜裂、塊狀裂縫等病害，也有部分縱向裂縫、車轍、瀝青老化等路面病害。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，多數(shù)路段病害可以通過預(yù)防性養(yǎng)護(hù)得到有效控制。為保證全線行車通暢、安全、快捷、舒適，促進(jìn)嘉興經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，浙江省嘉興市公路管理處決定對(duì)該線進(jìn)行路面大中修整治。

2 路面整修對(duì)策

通過對(duì)現(xiàn)有路面破損狀況、強(qiáng)度、行駛質(zhì)量等方面的調(diào)查、分析評(píng)價(jià)，結(jié)合道路平交口、橋梁等構(gòu)造物的綜合分析，確定對(duì)路面采取以下措施：首先對(duì)全線的病害進(jìn)行相應(yīng)處理，然后在K109+100～K113+127左幅、K122+750～K123+450左幅、K123+650～K124+850左幅和K109+100～K114+707右幅（橋面除外）加鋪一層乳化改性瀝青纖維碎石封層，作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)；在K116+007～K122+550左幅（橋面除外）路段對(duì)面層進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)熱再生處理。

3 路面大修工程施工

3.1 施工設(shè)備

施工設(shè)備包括賽格瑪（法國(guó)SECMAIR）纖維封層設(shè)備一臺(tái)；和相關(guān)施工配套設(shè)備，主要有25m3保溫乳化改性瀝青罐車一臺(tái)、碎石撒布機(jī)二臺(tái)、膠輪壓路機(jī)26t 2臺(tái)、路面清刷機(jī)一臺(tái)，以及若干小型機(jī)具。

3.2 原材料的選擇

3.2.1 試驗(yàn)方法

纖維類型和瀝青根據(jù)原路面的表面構(gòu)造深度、平整度等情況進(jìn)行選擇，具體需通過室內(nèi)相關(guān)試驗(yàn)予以確定。

3.2.1.1 室內(nèi)掃地試驗(yàn)

通過室內(nèi)試驗(yàn)確定乳化瀝青類型、噴灑量以及碎石的撒布量等，具體試驗(yàn)方法參照乳化瀝青碎石封層的室內(nèi)掃地試驗(yàn)。

3.2.1.2 拉拔和頂刺試驗(yàn)

為確定纖維的類型、噴灑量，建議模擬纖維封層施工的方法，按照先噴灑瀝青，接著噴灑纖維，再噴灑乳化瀝青的方法，在室內(nèi)成型試件，待乳化瀝青完全破乳后，借鑒土工布的方法，測(cè)試乳化瀝青纖維布的拉拔力和頂刺力，從而確定纖維的類型和噴灑量。

由于室內(nèi)掃地試驗(yàn)和乳化瀝青纖維布的拉拔和頂刺試驗(yàn)均為非標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，建議進(jìn)行深入試驗(yàn)研究，為制定乳化瀝青纖維封層技術(shù)指南提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.2.2 原材料選擇

3.2.2.1 乳化改性瀝青的選擇

選用陽離子型聚合物改性乳化瀝青，改性劑劑量通常不少于3%。如當(dāng)天生產(chǎn)后能在第二天用完，可選用1d的試驗(yàn)。乳化瀝青粘度以恩格拉粘度為準(zhǔn)，改性乳化瀝青撒布溫度宜控制在50～70℃左右。

可作為纖維封層的結(jié)合料包括SBS、SBR等各種改性乳化瀝青，通過室內(nèi)相關(guān)試驗(yàn)確定改性乳化瀝青的改性劑和改性劑劑量。

3.2.2.2 纖維的選擇

在纖維類型方面，選擇噴射無捻粗紗型玻璃纖維。特克斯數(shù)級(jí)為2 400Tex（g/km）采用卷軸式纖維盤的纖維，平均用量一般為50～120g/m2，具體用量需通過室內(nèi)相關(guān)試驗(yàn)予以確定，在未進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)時(shí)，通常情況下先用60g/m2左右。

表1 乳化改性瀝青PCR的質(zhì)量要求

在纖維長(zhǎng)度方面，選擇30mm、60mm和120mm，具體用量需通過室內(nèi)相關(guān)試驗(yàn)予以確定，在未進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)時(shí)，通常選用長(zhǎng)度為60mm的纖維段。

在纖維物理性能方面，選擇HB6000或HB6300型，可燃物含量1.35%，含水率0.1%，線密度24 000Tex。纖維直徑11um，包裝防水。

3.2.2.3 碎石的選擇

應(yīng)選擇堅(jiān)硬、粗糙、耐磨、潔凈的集料。規(guī)格選擇2.36～4.75mm（選用范圍S12、S13之間），嚴(yán)格控制粉塵含量小于0.075mm，含量比例不大于1%。

表2 碎石質(zhì)量技術(shù)要求

碎石覆蓋率要求達(dá)到覆蓋整個(gè)面積用量宜選用8～11m3/km2。建議采用玄武巖碎石。

3.3 纖維封層施工工藝流程

3.3.1 修補(bǔ)原路面的各種病害，經(jīng)檢查合格后提交下一道工序。

3.3.2 對(duì)已檢查合格的路面應(yīng)進(jìn)行放樣確定施工方案，準(zhǔn)備好施工所用的機(jī)械設(shè)備和材料，進(jìn)行施工。

其次，以試驗(yàn)路為參照，確定大面積施工方案，提交各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行大規(guī)模施工。

最后，對(duì)施工完畢的路段封道1～2h，待乳化瀝青完全破乳后方可開放交通，且早期嚴(yán)格限制重載車輛通行。

3.3.3 改性乳化瀝青生產(chǎn)與噴灑、纖維噴灑同步進(jìn)行。

選用滿足技術(shù)要求的乳化瀝青，噴灑前應(yīng)用強(qiáng)力清刷機(jī)清掃原路表面，表面無灰塵即可。具體檢測(cè)方法采用目測(cè)法，即采用空壓機(jī)吹原路表面未見粉塵，用法國(guó)賽格瑪纖維封層設(shè)備進(jìn)行噴灑改性乳化瀝青第一層，同步噴灑纖維和第二層改性乳化瀝青，應(yīng)保證灑布均勻，起點(diǎn)及終點(diǎn)時(shí)必須采取措施，避免噴灑過量或過少，橫向搭接處應(yīng)調(diào)整好寬度，避免搭接處噴灑過多或漏灑現(xiàn)象，控制車速在3～4.5km/h，最佳車速為3.6km/h。

3.3.4 碎石的撒布

碎石撒布車緊跟纖維封層車邊倒車邊撒布碎石，車速與纖維封層車相匹配，車速不宜過快，撒布不到位的區(qū)域應(yīng)及時(shí)處理，確保撒布均勻。碎石撒布全部在改性乳化瀝青破乳之前完成。

3.4 碾壓

碎石撒布后，應(yīng)立即用輪胎壓路機(jī)跟進(jìn)碾壓作業(yè)，碾壓2～3遍，初壓不宜超過2km/h，碾壓速度宜控制在2.5km/h左右，壓路機(jī)重量不宜過重，以免將碎石壓縮或降低封層表面的抗滑性能。經(jīng)穩(wěn)壓后的碎石顆粒浸入深度為顆粒粒徑的1/2為宜。若分幅進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)做好搭接縫的處理，兩幅搭接處第一幅暫留5～10cm寬度不撒骨料，第二幅沿預(yù)留瀝青邊緣進(jìn)行撒布。

3) 耕地土壤養(yǎng)分空間分布。通過Arc GIS 10.2進(jìn)行趨勢(shì)效應(yīng)分析和Ordinary Kriging方法插值繪制長(zhǎng)順縣耕地各土壤養(yǎng)分含量等級(jí)及空間分布圖。

3.5 施工結(jié)束

3.5.1 施工結(jié)束，碾壓完成后，待改性乳化瀝青破乳后可開放交通，但必須對(duì)來往車輛進(jìn)行限速，設(shè)立標(biāo)志或派人把守，使過往車輛限速在20～30km/h以下，對(duì)于一些散落在路邊的骨料進(jìn)行及時(shí)的清除。

3.5.2 通車一周后對(duì)路面進(jìn)行一次清掃。

3.5.3 通車一周的路面，可進(jìn)行臨時(shí)性冷標(biāo)線處理，劃分超車道和主車道，確保交通安全。

3.5.4 交工并按照檢驗(yàn)要求驗(yàn)收。鑒于改性瀝青纖維碎石封層在我國(guó)剛剛推廣，尚無成熟的檢測(cè)方法和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，建議專門成立一個(gè)課題組，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)和跟蹤施工全過程，摸索改性瀝青纖維碎石封層檢測(cè)方法和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

4 纖維碎石封層的優(yōu)缺點(diǎn)

4.1 纖維碎石封層的優(yōu)點(diǎn)

普通的碎石封層具有優(yōu)越的路用性能：

a）封閉路表面的微小裂縫、防止雨水滲入下面層或基層；

b）防止瀝青面層疲勞破壞，提高路面抗滑與耐磨性能；

c）延遲既有路表面的老化并減少集料松散；

d）較好的成本效益；

e）施工快捷、對(duì)道路交通的影響程度較小；

f）纖維碎石封層不僅具有普通碎石的基本性能，在提高防水性能、低溫抗裂及防止反射裂縫等方面具有更強(qiáng)的優(yōu)越性。

4.2 纖維碎石封層的缺點(diǎn)

纖維碎石封層對(duì)于碎石封層存在的以下缺點(diǎn)基本沒有改進(jìn)。

4.2.1 適用范圍方面

與碎石封層一樣，纖維碎石封層一般適用于低、中交通量道路，在高交通量道路上其性能將受到影響，不適合于特低或特高交通量等級(jí)。主要表象為集料散失和泛油。

4.2.2 交通安全方面

由于乳化瀝青破乳、凝結(jié)速度較慢，尤其是在高濕天氣里施工，必須要經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)時(shí)間（與氣候、氣象條件相關(guān)）才能使瀝青與碎石之間的粘結(jié)性能滿足開放交通的條件，所以對(duì)車輛通行和交通安全管理會(huì)造成一定的影響。另外，纖維碎石封層一般均存在過剩的碎石集料，在車輛輪胎的沖擊、吸附作用下會(huì)引起松散碎石集料的飛揚(yáng)，對(duì)過往車輛的擋風(fēng)玻璃及車身造成損害，必須在開放交通前專門進(jìn)行清除。

4.2.3 路面噪音方面

（纖維）碎石封層路面比較粗糙（尤其是當(dāng)集料尺寸較大時(shí)），比普通瀝青混凝土路面具有更大的輪胎噪音。

4.2.4 日常養(yǎng)護(hù)方面

碎石封層路面構(gòu)造深度較大，外觀比較粗糙，容易沉積泥土、灰塵和降雪等，給日常養(yǎng)護(hù)清掃保潔以及冬季除雪防滑等工作帶來不利影響。