同步碎石封層技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

鄭堂旺

(廣西壯族自治區(qū)恭城公路管理局，廣西 桂林 542500)

0 引言

國(guó)省干線(xiàn)公路是我國(guó)目前使用最為廣泛的陸路系統(tǒng)，一方面是因?yàn)閲?guó)省干線(xiàn)公路的覆蓋范圍廣，另一方面是因?yàn)閲?guó)省干線(xiàn)公路的聯(lián)通性強(qiáng)。就目前國(guó)省干線(xiàn)公路的使用情況來(lái)看，會(huì)發(fā)生貧油、掉粒、沉降等病害，這些病害的產(chǎn)生一方面影響了道路的使用效率，一方面增加了道路安全風(fēng)險(xiǎn)，所以在公路養(yǎng)護(hù)中需要對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行預(yù)防和避免[1]。就目前的國(guó)省干線(xiàn)公路具體利用現(xiàn)狀來(lái)看，病害的預(yù)防和治理一方面是通過(guò)施工的強(qiáng)化實(shí)現(xiàn)，另一方面是通過(guò)養(yǎng)護(hù)技術(shù)的提高來(lái)實(shí)現(xiàn)。過(guò)去的公路養(yǎng)護(hù)采用的是傳統(tǒng)的技術(shù)，養(yǎng)護(hù)效果較差。而在不斷的養(yǎng)護(hù)實(shí)踐總結(jié)中，同步碎石封層技術(shù)得到了普遍性的應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)病害防治有著突出的效果，在成本控制和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量提升方面的價(jià)值也特別突出，具有較高的性?xún)r(jià)比。在目前的國(guó)省干線(xiàn)公路養(yǎng)護(hù)中進(jìn)一步推進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)的利用，現(xiàn)實(shí)意義十分顯著。

1 同步碎石封層技術(shù)

1.1 基本概念

同步碎石封層技術(shù)是目前在公路養(yǎng)護(hù)中使用的一種新興技術(shù)，此技術(shù)的核心是同步碎石封層。所謂同步碎石封層，指的是使用專(zhuān)用設(shè)備(同步碎石封層車(chē))將碎石及粘結(jié)材料(改性瀝青或改性乳化瀝青)同步鋪灑在路面上，通過(guò)自然行車(chē)碾壓形成單層瀝青碎石磨耗層，其主要作為路面表處層使用，也可用于低等級(jí)公路面層。同步碎石封層技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是同步鋪灑粘結(jié)材料和石料，實(shí)現(xiàn)噴灑到路面上的高溫粘結(jié)料在不降溫的條件下即時(shí)與碎石結(jié)合的效果，從而確保粘結(jié)料和石料之間的牢固結(jié)合[2]。從概念的理解來(lái)看，同步碎石封層有三個(gè)較為關(guān)鍵的方面：第一是碎石；第二是封層；第三是同步。將這三方面的關(guān)鍵施工做到位，同步碎石封層的利用效果會(huì)明顯提高[3]。

1.2 利用效果

從目前的現(xiàn)實(shí)利用研究來(lái)看，同步碎石封層技術(shù)的應(yīng)用效果十分顯著。一方面，同步碎石封層具有良好的抗滑性能和防滲水性能，能有效治愈路面貧油、掉粒、輕微網(wǎng)裂、車(chē)轍、沉陷等病害，所以其主要用于道路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和矯正性養(yǎng)護(hù)，并提高高等級(jí)路面的防滑性能，無(wú)論是高速公路還是普通公路都可以使用此項(xiàng)養(yǎng)護(hù)新技術(shù)。在法國(guó)及歐洲95%以上的公路均采用同步碎石封層進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)。另一方面，同步碎石封層還可以作為低等級(jí)公路面層，在法國(guó)有40%以上的公路直接采用碎石封層作為路面，目前使用效果良好。所以說(shuō)，在公路建設(shè)資金不足的情況下，采用造價(jià)低廉的同步碎石封層作為低等級(jí)公路路面無(wú)疑是提高路網(wǎng)鋪裝率的有效措施。我國(guó)的國(guó)省干線(xiàn)公路屬于低等級(jí)的公路，因?yàn)槲覈?guó)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，所以在一些邊遠(yuǎn)地區(qū)進(jìn)行公路建設(shè)，資金往往不足[4-5]。在這樣的環(huán)境中，利用同步碎石封層技術(shù)既能夠?qū)崿F(xiàn)成本的控制，還能提高公路面層的施工效果，可以說(shuō)此種技術(shù)的利用價(jià)值整體性較高。

2 同步碎石封層技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

同步碎石封層技術(shù)在目前的公路養(yǎng)護(hù)中有著重要的應(yīng)用，而且無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，利用率都較高。由此可見(jiàn)這項(xiàng)技術(shù)的使用價(jià)值十分的突出。在具體的公路養(yǎng)護(hù)中之所以備受青睞，主要是因?yàn)閮?yōu)勢(shì)明顯，所以要系統(tǒng)地分析其四個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。

2.1 耐久性

從目前的具體使用情況來(lái)看，同步碎石封層技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì)是具有極強(qiáng)的耐久性。因?yàn)橥剿槭鈱蛹夹g(shù)將碎石骨料和乳化改性瀝青粘結(jié)劑同時(shí)敷設(shè)在公路表面上，這兩種材料能夠在極短的時(shí)間內(nèi)具有足夠的穩(wěn)定性，形成強(qiáng)度較高的公路路面防護(hù)層，使公路的整體性得到了增強(qiáng)，使用壽命也有了明顯的提升。此外，碎石和膠結(jié)瀝青形成的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)能夠有效增加公路表面的抗裂能力，使路面產(chǎn)生反射性裂縫的幾率大大地下降[6]?？傮w來(lái)講，利用同步碎石封層技術(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的公路其抗剪力和路層的粘結(jié)力比較強(qiáng)。表1是傳統(tǒng)封層和同步封層的具體實(shí)驗(yàn)對(duì)比。從表1中可知同步碎石封層技術(shù)的耐久性更強(qiáng)。

表1 稀漿封層與同步碎石封層試驗(yàn)比較表

2.2 防水性

較強(qiáng)的防水性是同步碎石封層技術(shù)在實(shí)際利用中的另一個(gè)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。從具體的研究分析結(jié)果來(lái)看，乳化改性瀝青等流質(zhì)膠結(jié)劑在經(jīng)過(guò)噴灑后能夠滲透到公路表面的裂縫當(dāng)中，從而與公路表面形成瀝青結(jié)合料膜層，這種膜層具有超強(qiáng)的致密性，防水的效果十分突出[7]。在廣西區(qū)域內(nèi)的322國(guó)省干線(xiàn)養(yǎng)護(hù)中，先前使用傳統(tǒng)技術(shù)養(yǎng)護(hù)，路面的滲水率維持在20%～30%左右，路面的沉降表現(xiàn)較為明顯，所以為了進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，投入的成本較高。但是在使用同步碎石封層技術(shù)之后，路面的滲水率被壓縮到了5%以下，沉降情況明顯好轉(zhuǎn)。

2.3 抗滑性

超強(qiáng)的抗滑性是目前同步碎石封層技術(shù)使用的第三個(gè)突出優(yōu)勢(shì)。使用同步碎石封層技術(shù)施工后的路面結(jié)構(gòu)當(dāng)中，石料在瀝青的固定作用下凝結(jié)在公路表面，因?yàn)橛惺系淖饔茫怨返谋砻娲植诙让黠@增加，摩擦力也相應(yīng)地加大。因?yàn)槁访娴哪Σ亮Φ奶嵘?，?chē)輛在行駛過(guò)程中，輪胎與路面的摩擦系數(shù)增加，輪胎的防滑性效果顯著加強(qiáng)[8]。從目前的具體車(chē)輛行使情況來(lái)看，路面的光滑性可以提升車(chē)輛行駛的舒適度，但是在遇到雨雪天氣的時(shí)候，路面的防滑效果顯著減弱，道路安全性就會(huì)明顯下降。

2.4 適應(yīng)性

在同步碎石封層技術(shù)的利用中，表現(xiàn)出來(lái)的第四個(gè)突出優(yōu)勢(shì)是適應(yīng)性較大。從上文的分析來(lái)看，同步碎石封層技術(shù)既可以在高級(jí)的公路養(yǎng)護(hù)中使用，也可以在較為低級(jí)的路段養(yǎng)護(hù)中進(jìn)行使用，所以這種技術(shù)的適用范圍特別廣。另外，從具體的施工實(shí)踐分析來(lái)看，這種技術(shù)的施工工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，在操作方面的難度比較小，所以技術(shù)的可操作性較強(qiáng)，利于技術(shù)的推廣。

3 同步碎石封層施工技術(shù)在國(guó)省道路養(yǎng)護(hù)中的運(yùn)用

3.1 工程概況

241國(guó)道是廣西壯族自治區(qū)內(nèi)的一條重要通道，其對(duì)于桂林與外界的陸路聯(lián)通有著重要的意義。在長(zhǎng)時(shí)間的使用中，241國(guó)道的路面因受力承載的原因出現(xiàn)了較大范圍的路面裂縫和表面碎裂，這些現(xiàn)象嚴(yán)重影響了241國(guó)道的應(yīng)用價(jià)值，所以在考慮其經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，相關(guān)部門(mén)決定對(duì)241國(guó)道桂林段的路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和維修。從工程具體分析來(lái)看，此次需要養(yǎng)護(hù)維修的路面全長(zhǎng)共計(jì)159.7 km，其中有13.6 km的路面碎裂情況比較嚴(yán)重，使用安全性較低，其余的部分大都存在裂縫。為了控制路面養(yǎng)護(hù)的成本，并進(jìn)一步提升其利用價(jià)值和使用周期，技術(shù)部門(mén)通過(guò)探討后決定使用同步碎石封層技術(shù)對(duì)破碎路面和裂縫路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.2 施工材料的選擇

材料是同步碎石封層技術(shù)利用當(dāng)中需要重點(diǎn)注意的一項(xiàng)內(nèi)容。就241國(guó)道的路面養(yǎng)護(hù)來(lái)看，材料準(zhǔn)備主要包括兩個(gè)方面。

(1)碎石骨料的選擇。碎石骨料是同步碎石封層技術(shù)利用當(dāng)中使用到的基礎(chǔ)的材料，對(duì)于路面的防滑有著十分重要的意義，所以在具體的設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮。從施工效果考慮來(lái)看，同步碎石封層使用的碎石骨料其材質(zhì)必須優(yōu)良、性能要高、級(jí)配合格性要好、硬度要適中，而廣西境內(nèi)的玄武巖、石灰?guī)r、花崗巖和輝綠巖等巖石正好滿(mǎn)足這方面的特性，所以碎石骨料就選用這四種巖石[9]。關(guān)于四種巖石的基本性能見(jiàn)表2。

表2 四種巖石的主要性能特征表

(2)同步碎石封層技術(shù)的利用當(dāng)中，還有一種不可缺少的材料便是瀝青膠結(jié)料。瀝青膠結(jié)料使用的主要目的是加強(qiáng)骨料之間的粘結(jié)性，從而提升路面的穩(wěn)定性。從目前的分析來(lái)看，不同標(biāo)準(zhǔn)的瀝青選用同樣的改性劑膠結(jié)料，其具體的效果會(huì)存在明顯的差異，所以在確定瀝青標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行改性劑(膠結(jié)料)的選擇意義重大(見(jiàn)表3)。

表3 三種不同標(biāo)號(hào)改性瀝青低溫粘附性試驗(yàn)對(duì)比表

3.3 施工方法

241國(guó)道在利用同步碎石封層技術(shù)進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)時(shí)，為使效果有最佳提升，對(duì)施工方法進(jìn)行了詳細(xì)的探討。在探討中，施工方法的具體細(xì)節(jié)以及施工流程有了明確的方案，經(jīng)過(guò)對(duì)各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)具體的養(yǎng)護(hù)實(shí)施需要對(duì)幾個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)的強(qiáng)調(diào)：(1)加熱運(yùn)輸。加熱運(yùn)輸是同步碎石封層技術(shù)利用的第一個(gè)步驟，在這個(gè)步驟的實(shí)施中，首先要做的工作是對(duì)施工路段的整體交通進(jìn)行監(jiān)控，然后做好施工現(xiàn)場(chǎng)的路面清潔。當(dāng)這些工作到位后，控制瀝青膠結(jié)劑的使用量和溫度，并保證其能夠順利到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)。(2)噴灑鋪設(shè)。這是同步碎石封層技術(shù)利用的核心內(nèi)容。將施工機(jī)械投入到施工現(xiàn)場(chǎng)后，利用運(yùn)轉(zhuǎn)車(chē)和裝載機(jī)為封層車(chē)進(jìn)行碎石的裝卸和撒布，與此同時(shí)對(duì)路面進(jìn)行瀝青膠結(jié)劑的撒布。當(dāng)然，在這項(xiàng)工作實(shí)施的時(shí)候，兩項(xiàng)材料的撒布速度要保持均勻。(3)充分的碾壓。在同步碎石封層所有的鋪設(shè)工作都完成后，為了保證路面凝結(jié)的效果，需要對(duì)路面進(jìn)行碾壓，這樣做的目的一方面是縮短凝結(jié)的時(shí)間，另一方面是在碾壓的同時(shí)可以對(duì)突出物等進(jìn)行壓沉，這樣可以保證路面的平坦度[10]。

3.4 施工質(zhì)量控制手段

同步碎石封層技術(shù)的利用需要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，這樣，其應(yīng)用價(jià)值才會(huì)得到充分發(fā)揮。在241國(guó)道桂林段的養(yǎng)護(hù)當(dāng)中，從三個(gè)方面進(jìn)行質(zhì)量控制：(1)材料的控制。材料是養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的基礎(chǔ)，科學(xué)地選擇合適的材料，能夠最大限度地提升技術(shù)使用的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。(2)現(xiàn)場(chǎng)的管理。在同步碎石封層技術(shù)的具體施工利用中，現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境因素、設(shè)備因素以及人員流動(dòng)等都會(huì)影響施工的持續(xù)性，所以在質(zhì)量控制的時(shí)候，一方面要對(duì)環(huán)境影響因素進(jìn)行控制，降低其對(duì)施工的影響效果，另一方面要做好設(shè)備和人員的管理，這樣可以避免因?yàn)槿藛T流動(dòng)和設(shè)備使用帶來(lái)質(zhì)量問(wèn)題。(3)人員的專(zhuān)業(yè)性培訓(xùn)。技術(shù)利用的專(zhuān)業(yè)性對(duì)于效果提升有著重要的影響，強(qiáng)化人員的技術(shù)培訓(xùn)，保證其在同步碎石封層技術(shù)利用的時(shí)候，能夠完整地實(shí)施流程，規(guī)范地落實(shí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[11]。

3.5 效果評(píng)價(jià)

241國(guó)道桂林段的路面養(yǎng)護(hù)工作完成后，由專(zhuān)門(mén)的路面養(yǎng)護(hù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)其做專(zhuān)業(yè)的效果評(píng)價(jià)。從結(jié)果來(lái)看，13.6 km的路面碎裂情況得到了根本性的解決，此路段的路面穩(wěn)定度較維修之前提升了87.2%，具體的承載力和荷載量也分別提升了27.4%和35.1%。其他路段的裂縫情況也得到了有效的改善，公路的整體質(zhì)量得到了有效提升。另外，從公路使用壽命評(píng)價(jià)來(lái)看，在經(jīng)過(guò)養(yǎng)護(hù)之后，路面的平滑度、硬度和剛度都有了顯著加強(qiáng)，其壽命延長(zhǎng)了20%～35%。在上述兩項(xiàng)評(píng)價(jià)之外，對(duì)使用該公路的一些過(guò)路司機(jī)進(jìn)行隨機(jī)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其對(duì)于該路段的好感度明顯上升，養(yǎng)護(hù)后路面的舒適度至少提升了兩個(gè)檔次。從綜合效果來(lái)看，同步碎石封層技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用效果十分顯著。

4 結(jié)語(yǔ)

公路養(yǎng)護(hù)是公路使用當(dāng)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，做好養(yǎng)護(hù)工作有利于公路使用價(jià)值和社會(huì)意義的發(fā)揮。在我國(guó)，國(guó)省干線(xiàn)公路的覆蓋范圍廣，延伸程度較深，是區(qū)域聯(lián)系最為直接的道路交通系統(tǒng)，所以重視國(guó)省干線(xiàn)公路的養(yǎng)護(hù)意義十分突出。同步碎石封層技術(shù)是目前利用較為廣泛的道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)，此技術(shù)的使用對(duì)于國(guó)省干線(xiàn)公路的養(yǎng)護(hù)效果提升十分重要，所以深入分析此技術(shù)的內(nèi)涵以及優(yōu)勢(shì)，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行探討意義顯著。