超薄磨耗層發(fā)展現(xiàn)狀及其在城市道路工程中應(yīng)用可行性研究

聶小沅，李雨舟，聶曉清

（1.長(zhǎng)沙市市政設(shè)施建設(shè)管理局，湖南長(zhǎng)沙 410006；2.長(zhǎng)沙市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，湖南長(zhǎng)沙 410016；3.湖南省建筑設(shè)計(jì)院，湖南長(zhǎng)沙 410015）

0 引言

超薄磨耗層是一種超磨耐久的瀝青砼表面層，由高性能的間斷半開(kāi)式級(jí)配改性熱瀝青混和料與具超強(qiáng)粘結(jié)能力的改性乳化瀝青粘結(jié)層組成，采用獨(dú)特的施工工藝實(shí)施，在路面形成1.5～2.5 cm的超薄罩面層，其紋理類似于典型的開(kāi)級(jí)配磨耗層OGFC。因其具有施工速度快，路面抗滑能力強(qiáng)，排水性好，能有效降低路面噪音和雨天行車的水霧，且使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，主要用于瀝青砼路面功能的恢復(fù)，也可用于新建瀝青路面表面的抗滑磨耗層。

1 超薄磨耗層技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)于超薄瀝青混凝土的研究和應(yīng)用較早，美國(guó)主要以NovaChip（美國(guó)科氏材料公司注冊(cè)商品，現(xiàn)并入殼牌公司）超薄磨耗層為主，始于1986年法國(guó)Screg Routes Group的產(chǎn)品，現(xiàn)已成功廣泛應(yīng)用于歐美，發(fā)展?fàn)顩r如下：

（1）法國(guó)和西班牙：將薄層瀝青混凝土（BBM）應(yīng)用于新路表面層和老路面養(yǎng)護(hù)，適合于重交通道路面層養(yǎng)護(hù)。BBM具有良好的平整度、高粗糙度、高耐久性和低噪音品質(zhì)，自1986年開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，在公路上非常流行。

（2）美國(guó)于1992年首次引進(jìn)了法國(guó)的攤鋪機(jī)械，在Alabama州修筑了兩條Novachip試驗(yàn)路。

（3）英國(guó)應(yīng)用超薄瀝青混凝土鋪筑試驗(yàn)路最早始于20世紀(jì)90年代，最大粒徑為14 mm，面層空隙率20%，瀝青含量5.0%左右。最初的降噪水平為3～4 dB，等效于減少交通量的60%。

（4）瑞典于1999年在Stockholm鋪筑了超薄瀝青混凝土試驗(yàn)路。采用混合料級(jí)配稱為ABS11，接近于瑞典規(guī)范中的0/11SMA，設(shè)計(jì)空隙率為2%～4%。

（5）波蘭于1998年在W roclaw城市附近修筑了試驗(yàn)路，采用了三種不同類型的薄層瀝青混合料：0/8 SMA，0/6 SMA，0/10 SMA 和斷級(jí)配瀝青混合料MNU，試驗(yàn)路經(jīng)三個(gè)冬季的運(yùn)營(yíng)，性能表現(xiàn)優(yōu)良。

1.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)對(duì)薄層瀝青混凝土的研究起步較晚，上世紀(jì)90年代中期，北京、廣州等先后采用埃索改性瀝青鋪設(shè)了超薄瀝青混凝土試驗(yàn)路段；21世紀(jì)以后，超薄磨耗層技術(shù)在國(guó)內(nèi)高速公路養(yǎng)護(hù)和大中修工程中逐步推廣，使用已較為普遍，但在城市道路工程中應(yīng)用仍然較少。國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r如下：

（1）2001年，交通部公路科學(xué)研究所承擔(dān)了西部交通科技項(xiàng)目“超薄層瀝青混凝土面層技術(shù)研究”，經(jīng)過(guò)4 a試驗(yàn)研究，取得了一系列成果，從此超薄磨耗層在一些省份做為瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)進(jìn)行推廣，取得了成功。其中，2007～2009年廣東、山東、江蘇、浙江、北京、云南等省分別在高速公路養(yǎng)護(hù)上應(yīng)用超薄磨耗層，目前使用良好。

（2）2009年，湖南省在耒宜高速公路鋪筑了單幅8 km的NovaChip超薄磨耗層試驗(yàn)路。2010～2011年，NovaChip在耒宜高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中大面積應(yīng)用，將近60萬(wàn)m2。值得說(shuō)明的是，湖南耒宜高速交通量大，重載和超載現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，原路面裂縫、坑槽、車轍較嚴(yán)重，鋪筑NovaChip后路面整體使用狀況得到很大改善[1]。因此，2011年，Novachip超薄磨耗層在湖南臨長(zhǎng)高速和長(zhǎng)永高速的養(yǎng)護(hù)工程中得到了進(jìn)一步應(yīng)用[2]。超薄瀝青磨耗層施工與運(yùn)營(yíng)期間照片見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 超薄瀝青磨耗層施工圖

圖2 超薄瀝青磨耗層通車后效果圖

（3）2011年，長(zhǎng)沙市在二環(huán)線快速路北段路面大中修工程中鋪筑了雙幅1.28 km NovaChip超薄磨耗層試驗(yàn)路[4]；2012年，北京市主干道石門路（阜石路-高井路）2.54 km采用NovaChip超薄磨耗層進(jìn)行了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工[5]；2012年，福州市五一路（東大路-新玉環(huán)路）道路大修工程中鋪筑了3.60 km超薄磨耗層，上述道路目前使用狀況均良好。

2 超薄磨耗層的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 超薄磨耗層工藝特點(diǎn)

NovaChip超薄磨耗層使用專用設(shè)備施工，特種改性乳化瀝青粘結(jié)層灑布與改性熱瀝青混合料攤鋪同時(shí)進(jìn)行，經(jīng)壓路機(jī)壓實(shí)一次成型，經(jīng)處理后形成1.5～2.5 cm的超薄罩面。

2.2 超薄磨耗層應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）防裂和封水效果明顯，采用熱拌瀝青混合料加噴灑大劑量改性乳化瀝青粘結(jié)層的結(jié)構(gòu)，改性乳化瀝青破乳速度快，粘結(jié)力強(qiáng)，起到封層和粘層的雙層作用。

（2）采用良好嵌鎖型級(jí)配，粗集料多、細(xì)集料少，空隙率大，路面基本以粗骨料為主的嵌鎖結(jié)構(gòu)，減少了薄層路面再次壓密變形的空間，起到一定緩解車轍變形的作用。施工完后，路面構(gòu)造深度大，具有良好的抗滑能力，排除路表水快，降低噪音及減少水霧，有利于行駛安全。

（3）采用專用攤鋪設(shè)備一次成型，無(wú)污染，施工速度快，能盡快恢復(fù)道路交通。

2.3 超薄磨耗層適用路況

超薄磨耗層做為一種瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外多年研究與應(yīng)用實(shí)踐表明[6]，適用于以下路面情況：

（1）路面出現(xiàn)輕微到中等病害，需要經(jīng)濟(jì)有效的養(yǎng)護(hù)，以改善路用性能，延長(zhǎng)使用壽命。

（2）路面光滑，摩擦系數(shù)不夠或路面紋理深度不足，需要改善行駛質(zhì)量。

（3）路面出現(xiàn)輕度裂縫，輕微剝落等情況，需校正表面缺陷。

（4）行駛過(guò)程中路面噪音過(guò)大，需要減少路面與輪胎噪聲。

（5）路表面橫向排水不暢，需要改善表面排水等。

3 超薄磨耗層在城市道路工程中應(yīng)用可行性研究

超薄磨耗層技術(shù)從20世紀(jì)80年代法國(guó)開(kāi)始在國(guó)外逐步推廣使用，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)高速公路養(yǎng)護(hù)和路面修復(fù)工程中也得到了大量應(yīng)用。但由于城市道路與高速公路相比，存在橫斷面組成多樣，交通量來(lái)源復(fù)雜，施工期間交通組織困難等特點(diǎn)，超薄磨耗層在城市道路養(yǎng)護(hù)和修復(fù)工程中應(yīng)用不多，相關(guān)應(yīng)用的文章較少。因此，有必要對(duì)超薄磨耗層在城市道路工程的應(yīng)用可行性進(jìn)行研究。

3.1 超薄磨耗層在城市道路工程應(yīng)用的交通需求分析

隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸與車流量日益增長(zhǎng)，快速路、主干路等交通壓力日益增加，且由于快速路與主干路相對(duì)較寬，線形順直，車速較快，形成了巨大的超重與超速交通量，加速了瀝青路面疲勞損害和水損害。瀝青路面日常養(yǎng)護(hù)已不能滿足需求，一般每隔兩、三年就須進(jìn)行道路路面小中修，為實(shí)施超薄磨耗層提供了基礎(chǔ)條件。

3.2 超薄磨耗層在城市道路工程應(yīng)用的技術(shù)分析

NovaChip超薄磨耗層采用高粘度改性瀝青，并且具有良好的嵌鎖型級(jí)配，高溫穩(wěn)定性較好。混合料粗集料多、細(xì)集料少，空隙率大，極大降低路面噪聲，減少路面造價(jià)。施工時(shí)，噴灑大劑量的特殊改性乳化瀝青做為粘層，具有粘層和封層的雙重效果，特別適用于疲勞損害和水損害嚴(yán)重的城市快速路及主干路瀝青路面，為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供條件。

筆者2011年參與建設(shè)的長(zhǎng)沙二環(huán)線快速路路面大中修項(xiàng)目，鋪筑了雙幅1.28 km NovaChip超薄磨耗層試驗(yàn)路[4]，表1為該段試驗(yàn)路超薄磨耗層加鋪前后和運(yùn)營(yíng)1 a后路表性能對(duì)比分析表。

表1 長(zhǎng)沙二環(huán)線快速路加鋪超薄磨耗層前后及路表性能對(duì)比表

由表1可知，在加鋪超薄磨耗層后，瀝青路面路表性能有了較大改善，對(duì)增大路面摩擦系數(shù)，加快雨天路表徑流，提高司乘人員行車舒適性以及保護(hù)下臥路面結(jié)構(gòu)起到了重要作用。在試驗(yàn)路運(yùn)營(yíng)一年后，除因路表塵土堵塞磨耗層結(jié)構(gòu)空隙導(dǎo)致滲水系數(shù)下降較多外，超薄磨耗層路面性能較加鋪前仍有明顯改善，仍能保持超薄磨耗層路面使用的良好性能與行車舒適性，反映出整體路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與承載能力基本未降低。因此，將NovaChip超薄磨耗層推廣應(yīng)用于城市道路的養(yǎng)護(hù)與維修工程，具有技術(shù)可行性。

3.3 超薄磨耗層在城市道路工程應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)分析

表2是公路與城市道路養(yǎng)護(hù)和修復(fù)幾種常用技術(shù)的經(jīng)濟(jì)與性能分析。

從表2可知，綜合價(jià)格與使用性能，NovaChip超薄磨耗層適宜在城市道路的快速路與主干路等道路上使用，而且超薄磨耗層經(jīng)濟(jì)性較明顯。由于NovaChip超薄磨耗層通過(guò)獨(dú)特的施工工藝實(shí)施，用于瀝青路面抗滑性能的恢復(fù)，以達(dá)到優(yōu)良的路面性能，在國(guó)內(nèi)高速公路上已逐步推廣應(yīng)用，取得了良好效果。因此，將NovaChip超薄磨耗層推廣應(yīng)用于城市道路的養(yǎng)護(hù)與維修，經(jīng)濟(jì)上可行。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）超薄磨耗層做為一種瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在城市道路路面工程中應(yīng)用技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上均可行，它能夠解決路面輕微裂縫、松散、車轍、路面老化及抗滑性能降低等病害，既可用于城市道路舊路面表面功能的恢復(fù)，也可用于新建路面的抗滑表層。

（2）在城市道路工程中使用超薄磨耗層，如果能夠嚴(yán)格控制好超薄磨耗層現(xiàn)場(chǎng)施工工藝，積累完善質(zhì)量控制方法和質(zhì)量指標(biāo)，超薄磨耗層施工質(zhì)量將能得到較好的保證。

表2 瀝青路面不同養(yǎng)護(hù)和修復(fù)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對(duì)比表

（3）超薄磨耗層可以作為城市道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和矯正性修復(fù)工程的施工技術(shù)方法，對(duì)于減緩或推遲道路嚴(yán)重病害的產(chǎn)生、延長(zhǎng)微損老路面的使用壽命、節(jié)約道路工程大中修費(fèi)用，具有重要的意義。

（4）目前超薄磨耗層在設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收等方面，我國(guó)部分省、市已頒布了地方標(biāo)準(zhǔn)，但國(guó)家尚未形成統(tǒng)一的規(guī)范體系，建議交通和建設(shè)主管部門盡快編制相關(guān)規(guī)范，以利于超薄磨耗層技術(shù)在城市道路工程中的推廣應(yīng)用。

[1]李自光,黃有林.NovaChip超薄磨耗層在高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn),2010(4)：141-144.

[2]何橋敏,李亞明.超薄磨耗層在臨長(zhǎng)高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn),2013(2)：139-142.

[3]陳宇,盧孝益.NovaChip改性超薄磨耗層技術(shù)在公路路面大中修工程中的應(yīng)用[J].公路,2011(8)：237-239.

[4]長(zhǎng)沙市城市建設(shè)科學(xué)研究院.NovaChip超薄瀝青磨耗層在長(zhǎng)沙城市快速干道上的應(yīng)用研究總結(jié)報(bào)告[R].2013.

[5]郭明洋,張玉輕,李娟.超薄磨耗層在城市道路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用[J].市政技術(shù),2014(3)：162-165.

[6]李亞明.超薄磨耗層的研究與應(yīng)用[D].湖南長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué),2012.