G210包南干線公路病害分析與微表處修補研究

周榮學

（廣西壯族自治區南丹公路管理局，廣西 河池 547299）

0 引言

目前瀝青路面在已經建成的高等級公路中占有很大的比例。在已建成的瀝青路面中，有一些道路的使用狀況不盡如人意。一方面，由于我國瀝青路面發展較晚，技術尚不夠完善；另一方面，由于我國地域遼闊，環境變化范圍廣，再加上過去數年我國公路上車輛超載現象非常嚴重以及瀝青材料的質量和成本等原因，建成使用中的路面在設計使用年限內就出現了各種嚴重的早期破壞現象，如車轍、裂縫等，給公路運營后的養護維修造成了很大的負擔。

路面狀況反映和決定了公路的服役質量和使用壽命，因此，現在的公路建設與養護并重。隨著綜合國力的提高、基礎設施的充分建設，公路的建設將趨于飽和，養護工作十分重要，尤其是預防性養護技術的應用和開發尤為緊迫。在眾多代表性的路面養護措施中，薄層路面養護類型主要有石屑封層、熱瀝青混合料罩面、微表處等，微表處技術是目前瀝青路面早期預防性養護的最典型有效的方法（國際上稱聚合物改性乳化瀝青稀漿封層），其是通過使用專用攤鋪車將連續級配粗細集料、填料、乳化瀝青、改性劑和水等各種材料依據一定配合比進行拌合攤鋪碾壓的技術，該養護技術施工速度快、成型快，能夠防水并提高路面的摩擦力，在城市道線、高速公路等高等級路面廣泛應用，另外其施工成本相對較低，對環境污染小，具有良好的市場應用前景。

微表處技術作為一項重要的預防性養護措施，其性能的提高以及其在施工過程中的質量控制成為了一項仍待深入研究的課題。

1 工程路況調查

1.1 工程概況

國省道干線公路G210線包頭至南寧公路K2659＋500～K2700＋500段瀝青路面起點位于河池市南丹縣城，道路由六寨往水任，終點止于南丹縣工業園區附近，為南丹縣城進城路段。項目路段路基寬12m，路面寬11m，路線鋪筑長度共11km，設計車速60km／h。南丹縣氣候多樣，地區差異和垂直差異明顯，具有高原山區的氣候特點和變化規律。其特點是氣溫低、雨量多、光照少、南北氣候差異很大，干旱、冰雹、低溫、霜凍等災害性天氣出現頻繁，局部地區風、澇災害也常有出現?？偟膩碚f是冬寒冷、夏溫熱，春秋涼爽（春暖遲、秋冷早），霜期較短。南丹縣年均降水量1 400mm左右。

1.2 路面病害分析

路段K2659＋500～K262662＋500、K2677＋000～K2678＋500、K2679＋000～K2682＋000、K2687＋000～K2688＋500、K2698＋500～K2700＋500為二級公路，受拉貨重車長期超載碾壓等影響，瀝青路面受損比較嚴重?，F該路段瀝青路面出現車轍、縱向或橫向裂縫、坑槽等嚴重病害。當地政府多次向管養部門提出修復要求，以促進城市的美化工程建設。雖然養護單位每年進行日常養護修補，但由于投入的資金較少，仍無法解決目前路面受損嚴重以致影響行車安全的現狀。

1.2.1 路面裂縫

G210國道干線路面全線采用半剛性基層，雖然半剛性基層整體性強，但其原材料為水硬性膠凝材料，會在壓實成型之后因溫度氣候影響而體積收縮，進而會使路面產生反射裂縫。

造成瀝青路面網狀裂縫有多方面的原因，在行車荷載的長期作用下，瀝青路面隨著瀝青的老化等原因勢必會產生疲勞開裂；或者由于路面結構設計不良而造成使用期內承載不夠，在長期車載時路面被各類行車壓裂。還有一部分原因是因為某些路段重載車輛較多，并且因為管制不嚴，車輛超載嚴重，從而導致瀝青路面的諸多破壞。

1.2.2 路面車轍

經調查G210線包頭至南寧公路K2659＋500～K2700＋500路面也出現了車轍病害，主要是由于夏季高溫時，瀝青面層在行車荷載的多次作用下產生變形，并逐漸積累成永久變形。車轍的表現是瀝青面層行車道輪跡帶出現壓縮沉陷，同時出現側向隆起。在長大縱坡路段，無論是上下坡方向，車輛的多次制動和重載車輛的緩慢爬行，都極易引起車轍病害。

車轍產生的原因分為內因和外因。內因包括混合料中各種材料的性能及級配組成：集料要選用質地好、堅硬耐磨的碾碎巖石，且形狀接近立方體形最好；瀝青用料方面，要選用優質的基質瀝青或者聚合物改性瀝青，并且要在不同的氣候環境下選擇合適的等級瀝青。考慮混合料的級配，選擇嵌擠型級配能夠在一定程度上提高瀝青混合料的整體強度以及高溫抗車轍能力。外因主要包括以下幾個方面：重載車的數量與管制；慢速車較多及制動頻繁的路段車轍嚴重；大氣溫度的驟降與驟升會導致瀝青路面的車轍。

1.2.3 水損害

水對瀝青路面的損害最為嚴重，會導致坑槽、松散、翻漿等各種病害，從而使路面表面使用功能受雨水的影響急劇衰減。地表水滲入表層裂縫后，在溫度、荷載、地表水的三重耦合作用下，瀝青混合料內部結構逐步產生松散和破壞，瀝青和集料在靜動水壓力作用下其黏性會下降，繼而導致集料的脫離、局部瀝青混合料的松散、路表面出現坑槽。集料會被車輪帶走，表現為路面出現坑槽。如果降水滲入并長期滯留在面層之間，行車荷載的重復作用使得瀝青混合料中碎石表面的瀝青剝落，最終導致表面層產生網裂。

基于之前的研究分析，G210包南干線路面產生水損害的因素主要有瀝青膠漿與集料之間的粘附性，混合料的孔隙率、空隙率，當地的環境氣候、行車情況等，以及沒有按照技術要求施工而導致的面層壓實度不夠、混合料的混合不均勻等原因。

1.3 路面技術狀況評價

本文采用人工實地調查的方法，對G210包南干線路面損壞數據以100m為單位進行調查統計，按照《公路技術狀況評定標準》（JTG H20－2007）、《公路瀝青路面養護技術規范》（JTJ 073.2－2001）的規定對路面結構強度、路面行駛質量、路面損壞狀況指數進行了評價。評價結果如表1所示。

表1 路面使用性能評價結果表

從表1可以看出路面結構強度良好，但路面損傷較嚴重，必須采用預防性養護措施。預防性養護措施種類眾多，通過綜合比對，選擇應用最為廣泛的微表處技術對本項目路段進行中修。

2 微表處修補方案

使用微表處技術的同時，要解決好以下幾個問題：改性乳化瀝青的質量要滿足道路對微表處提出的更高的抵抗車轍、抗磨耗性能的要求；原路面病害的預處理對微表處質量有著重要影響，如何合理有效地處理原路面裂縫、坑槽，避免微表處與原路面粘結不良等。

2.1 高性能微表處

2.1.1 改性乳化瀝青

微表處核心技術在于改性乳化瀝青，為了提高路面修復效果，本項目采用使用Ingevity（原美德維實偉克）生產的SBR膠乳改性乳化瀝青（屬于陽離子型聚合物改性乳化瀝青），改性劑劑量（改性劑有效成分占純瀝青的質量百分比）＞3.5%。SBR膠乳改性乳化瀝青的技術指標如表2所示。

2.1.2 礦料

微表處用集料應堅硬、潔凈并有適當級配，以保證微表處耐磨抗滑的優良特性。本項目粗細集料選用輝綠巖，集料的各項性能指標均滿足技術要求。

2.2 設計方案

由于微表處只是一個超薄的罩面層，厚度僅為1.0cm左右，因此其效果受原路面狀況影響較大，所以為了保證效果，采用的路面結構方案如表3所示。

表2 SBR膠乳改性乳化瀝青的技術指標表

表3 路面中修設計方案表

2.3 施工控制

2.3.1 施工前的準備工作

微表處的作用關鍵基于自身較厚，所以能對工程表面起到較好的防護作用，如防止進水、地面打滑等，但是材料本身不能作為結構層，而僅僅是作為功能層，即保護層或磨耗層。在微表處的施工前，和普通路面施工一樣，必須保證工作面的清潔，即必須對原有路面上的雜物，如腐爛的草、花、樹枝等，予以清理干凈。對于之前路面存在的問題，如網裂、坑槽等，必須注入膠漿以保證強度、剛度等滿足技術要求，詳見下頁表4。

表4 微表處施工的步驟表

當工程路面修補完成后，清除施工過程中的雜物、油污等，并對雜草、路面中松動的材料等進行清理。針對特定的路段，如之前設計較高透水性的路面，只能用高壓氣進行吹氣，而不能用水流。

在施工前，要對施工過程中需要的各類器械設備進行嚴格的檢查、調試，不符合要求規范的設備堅決不能使用，以保證所有的機械都能處于最好的工作狀態。在交通方面要進行良好的管制，在保證施工人員安全的同時還能有助于保障采用微表處技術處理后的路用性能。一切準備完成后，在鋪筑前，要進行嚴格的標定，對配合比、施工工藝、施工技術以及指標要精確地確定。施工過程中，針對特點情況要特定分析，保證采用微表處技術之后路面能達到最好的使用效果。

2.3.2 施工步驟

微表處施工技術一般包括施工準備、封閉管制交通、清掃、修補病害、攤鋪稀漿混合料、修補局部施工缺陷、碾壓、養護、開放交通等步驟，如圖1所示。

2.3.3 接縫處理

基于此次G210包南干線路段工程，施工時應特別注意縱向接縫的問題，應盡可能地使縱向接縫位于車道線或者施工縫附近，以減少接縫的數量。攤鋪方面，人工攤鋪整平就可以滿足施工、使用要求。鋪筑完成后，在一定的時間段內禁止行人和車輛通行。

圖1 微表處施工控制流程圖

3 微表處效益分析

3.1 使用效益

原路面經微表處施工后，提高了原有路面的使用性能：微表處作為保護層或者罩層與同步碎石封層結合使用，進一步增強了路面的抗滑和封水效果。經微表處處理之后的路面，抵抗外界雨水侵蝕的能力大大加強，路面的保護能力也隨之大大加強。采用微表處技術處理路面病害，符合節能環保的要求，改善了路面性能，延長了路面使用壽命。

3.2 經濟效益

表5所示為重新加鋪混凝土面層方案與采用微表處方案的經濟效益比較。

表5 技術方案經濟性比較表

從表5可以看出，在其他造價一樣的情況下，采用微表處技術不僅使路面性能大大提升，而且具有較好的經濟效益，可以為建設單位節約成本以用于其他的基礎設施建設。

4 結語

通過微表處在瀝青混凝土路面預防性養護中的應用實踐研究發現，微表處技術對路面早期病害處理行之有效，且具有較好的經濟效益。在使用微表處技術時，應調查清楚原路面病害、高性能改性乳化瀝青的使用和其他預防性養護措施的結合情況以及控制施工質量等情況，才能使微表處發揮應有的作用。