同步碎石封層技術(shù)在瀝青路面大修工程中的應(yīng)用

唐鳳琴

(廣西壯族自治區(qū)桂中公路管理局，廣西 柳州 545025)

0 引言

同步碎石封層技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)代瀝青道路常用維修養(yǎng)護(hù)方法，自2002年從法國(guó)引進(jìn)以來(lái)憑借著施工靈活、防水性能好、成本低等諸多優(yōu)勢(shì)得到了廣泛應(yīng)用。在我國(guó)，同步碎石封層技術(shù)最早應(yīng)用于遼寧省的瀝青路面養(yǎng)護(hù)及維修，2005年在桂林、南寧、梧州等地共56萬(wàn)m2范圍初次采用此技術(shù)進(jìn)行公路維修。目前此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)逐步走向成熟，加強(qiáng)相關(guān)研究分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 同步碎石封層的作用

根據(jù)調(diào)查可知，法國(guó)及歐洲超過(guò)95%的公路均采用同步碎石封層技術(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，對(duì)于部分鄉(xiāng)村道路、場(chǎng)區(qū)道路則直接使用碎石封層作為路面，以法國(guó)為例，超過(guò)40%的路面均采用的是碎石封層。

通過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，可將同步碎石封層的作用總結(jié)為：(1)增強(qiáng)道路承載性能，實(shí)現(xiàn)大型載重車(chē)通行，承受40 000輛/d的交通量；(2)減少路面反射裂縫，延長(zhǎng)道路使用壽命，根據(jù)法國(guó)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，道路使用壽命可延長(zhǎng)10年以上；(3)修復(fù)原路面裂縫、車(chē)轍等病害；(4)提高路面防滑、防水性能；(5)有利于盡快恢復(fù)交通；(6)可降低維修養(yǎng)護(hù)成本。

近年來(lái)，在我國(guó)道路維修養(yǎng)護(hù)中，同步碎石封層憑借著其良好的防水性、防滑性、經(jīng)濟(jì)性得到了廣泛應(yīng)用，加強(qiáng)此項(xiàng)技術(shù)研究具有重要意義。

2 同步碎石封層技術(shù)優(yōu)越性

2.1 以往常用的封油層方法

長(zhǎng)期以來(lái)，隨著我國(guó)瀝青路面的發(fā)展，封油層施工方法也多種多樣，以往常用的封油層方法主要有瀝青砂封層、預(yù)拌碎石封層、稀漿封層等。

2.1.1 瀝青砂封層

瀝青砂封層是早期應(yīng)用的一種下封層施工技術(shù)，其存在諸多缺陷，如瀝青砂級(jí)配不佳，防水效果差；封層中無(wú)骨料，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，容易出現(xiàn)變形問(wèn)題，導(dǎo)致路面整體強(qiáng)度較差；施工中結(jié)構(gòu)層太薄，極易攤鋪不均等。現(xiàn)逐漸被其他封層技術(shù)所取代。

2.1.2 預(yù)拌碎石封層

預(yù)拌碎石封層，采用的是瀝青、集料分別灑(撒)布方法(如圖1)，即：先灑布一層熱瀝青，再撒布一層以微薄瀝青裹覆的預(yù)拌碎石。此種施工方法機(jī)械化程度相對(duì)較低，易造成布料不均勻，而且集料和瀝青不易拌合，質(zhì)量控制較難。

圖1 預(yù)拌碎石封層施工過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)示意圖

2.1.3 稀漿封層

稀漿封層(Slurry Sea)是近年來(lái)新興的一種新工藝、新技術(shù)，采用機(jī)械設(shè)備將乳化瀝青、粗細(xì)集料、填料、水和添加劑等按設(shè)計(jì)配比拌合、攤鋪。稀漿封層具有快速凝固成型的特點(diǎn)，封閉交通時(shí)間較短，使用稀漿封層機(jī)，可節(jié)省噴灑和碾壓工序，一臺(tái)機(jī)械可連續(xù)作業(yè)，容易保證工程質(zhì)量，成本較低、能耗低、污染少，在普通國(guó)省干線的早期維修養(yǎng)護(hù)中應(yīng)用較多。

2.2 現(xiàn)行用的同步碎石封層方法

2.2.1 同步碎石封層施工原理

同步碎石封層施工，采用的是專(zhuān)門(mén)的設(shè)備——同步碎石封層機(jī)。能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)高溫瀝青(噴灑溫度>160 ℃)與集料的噴灑，促進(jìn)瀝青與集料的快速結(jié)合，并在外荷載的作業(yè)下不斷形成強(qiáng)度(見(jiàn)圖2)。

此項(xiàng)施工技術(shù)體系的核心在于瀝青與集料的結(jié)合，通過(guò)同時(shí)噴灑，確保瀝青的結(jié)合溫度>120 ℃，粘結(jié)性良好，同時(shí)利用流體瀝青的表面張力，使熱瀝青沿集料表面向上爬升，爬升高度為集料高度的2/3(見(jiàn)圖3)，集料被瀝青裹覆面積超過(guò)70%，兩者結(jié)合強(qiáng)度大大提高。

圖2 同步碎石封層的形成示意圖

圖3 瀝青爬升高度示意圖

在實(shí)際道路施工中，基于不同的需要同步碎石封層結(jié)構(gòu)也有所不同，如表1列出了四種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)。

表1 同步碎石封層結(jié)構(gòu)表

2.2.2 同步碎石層施工方法

同步碎石封層的施工工藝體系如圖4所示：

圖4 同步碎石封層施工工藝體系流程圖

根據(jù)上述體系，可將同步碎石封層施工歸納為：

(1)同步碎石封層路面準(zhǔn)備

同步碎石封層施工前，需做好原路面的處理工作：①修復(fù)坑洞、沉陷；②填充裂縫、破損；③壓平擁包、褶皺；④鏟除補(bǔ)丁、多余瀝青；⑤清掃所有的泥土、灰塵和碎片，提供干凈的路面，確保與瀝青粘附良好。

(2)同步碎石封層車(chē)準(zhǔn)備

根據(jù)工程實(shí)際情況，選擇同步碎石封層車(chē)，同步碎石封層施工前校正碎石、瀝青灑布系統(tǒng)，確保設(shè)備的順利運(yùn)作。

(3)同步碎石封層施工

同步碎石封層施工過(guò)程如圖5所示。在同步碎石封層施工過(guò)程中，需設(shè)定好同步碎石封層車(chē)作業(yè)參數(shù)、劃定作業(yè)區(qū)域，在同步碎石封層的起、終點(diǎn)鋪設(shè)油毛氈，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，保證整個(gè)灑布范圍內(nèi)灑布量恒定、碎石均勻；瀝青、碎石灑布完成后，使用壓路機(jī)碾壓，將碎石嵌入熱瀝青或乳化瀝青中；施工中加強(qiáng)氣候條件的控制，包括天氣情況、環(huán)境溫度、路面溫度等；封層后清掃路面多余的碎石。

圖5 同步碎石封層作業(yè)施工過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)示意圖

2.3 區(qū)別與功效

同步碎石封層作為一種高效的、低成本的維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用，取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：

(1)與預(yù)拌碎石封層技術(shù)相比，同步碎石封層技術(shù)通過(guò)同步碎石機(jī)的使用，有效提高了瀝青與集料的結(jié)合性；而傳統(tǒng)瀝青灑布車(chē)+碎石撒布車(chē)的配合作業(yè)下，兩道工序間隔較長(zhǎng)，瀝青溫度降低后，粘結(jié)效果較差，封層性能受到影響。

(2)與漿封層技術(shù)相比，同步碎石封層技術(shù)使用的是軟化期長(zhǎng)的瀝青，適用于非剛性路面，同時(shí)其防水性、防滑性均較好，可較好處理層間裂縫，適用于我國(guó)大部分降水多、雨季長(zhǎng)的地區(qū)；

(3)同步碎石封層技術(shù)適用范圍廣，無(wú)論是高速公路、一/二級(jí)公路，還是城市道路、鄉(xiāng)村公路均可適用，對(duì)于我國(guó)這種地域遼闊、公路狀況差異大的情況十分適用；

(4)同步碎石封層技術(shù)成本低、能耗低，可以低成本推動(dòng)我國(guó)“鄉(xiāng)鄉(xiāng)通油路，村村通公路”計(jì)劃的完成，大大緩解西部地區(qū)公路建設(shè)經(jīng)費(fèi)緊缺的現(xiàn)狀。

3 實(shí)例探析

3.1 工程概況

新G357融水至和睦(現(xiàn)S204線K25+000～K35+500段)瀝青路面大修工程位于柳州市融水縣境內(nèi)，路線樁號(hào)為K25+000～K35+500，路線全長(zhǎng)10.5 km。公路等級(jí)為二級(jí)，路基寬為8.5 m，路面寬7.7 m，其中K25+000～K25+600段路基寬9.0 m，路面寬8.0 m。原設(shè)計(jì)路線長(zhǎng)10.5 km，在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中變更順延600 m，變更后里程樁號(hào)為K25+000～K36+100，實(shí)際長(zhǎng)11.1 km。

3.2 路面大修方案

本工程瀝青路面大修方案為：重新加鋪新路面，特殊路段略作調(diào)整；路面大修工程量為86 870 m2；路面大修結(jié)構(gòu)：6 cm瀝青混凝土面層(AC-16)+1.5 cm同步碎石封層+25 cm級(jí)配碎石基層+20 cm銑刨路基路面，K25+000～+600段、K25+600～K35+500段路面結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖6、圖7。

圖6 K25+000～+600段路面結(jié)構(gòu)示意圖(mm)

圖7 K25+600～K35+500段路面結(jié)構(gòu)示意圖(mm)

3.3 同步碎石封層技術(shù)

本工程瀝青路面大修，采用同步碎石封層技術(shù)，宜在干燥、較熱季節(jié)施工，具體技術(shù)要點(diǎn)為：

3.3.1 礦料選擇

粗集料采用單級(jí)配集料，潔凈、干燥、無(wú)雜質(zhì)，強(qiáng)度、耐磨耗性均較好，優(yōu)先選用中性偏堿石料，具體物理力學(xué)性能指標(biāo)如表2所示：

表2 石料物理力學(xué)性能表

由于采用的是單級(jí)配，考慮加工難度，允許一定粒徑差(≤5 mm)，粒徑宜8～10 mm，具體根據(jù)原路面狀況、交通荷載、封層厚度確定石料規(guī)格、巖性。

3.3.2 膠結(jié)材料選擇

根據(jù)廣西地區(qū)實(shí)際情況，同步碎石封層膠結(jié)材料以道路石油瀝青、改性瀝青為主，本工程采用石油瀝青，根據(jù)道路實(shí)際確定石油瀝青等級(jí)、標(biāo)號(hào)(AH-110、AH-90、AH-70)，符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)(簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)即可。

3.3.3 設(shè)備選擇

本工程設(shè)備選擇如下頁(yè)表3所示，同時(shí)配備專(zhuān)業(yè)的操作人員。

表3 同步碎石封層施工設(shè)備一覽表

3.3.4 施工要點(diǎn)

本工程同步碎石封層嚴(yán)格按《規(guī)范》與大修工程相關(guān)要求施工。

(1)瀝青灑布

將140 ℃～180 ℃瀝青注入灑布車(chē)罐內(nèi)，行駛至施工現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)整噴頭高度、灑布寬度，瀝青循環(huán)(罐體—噴灑管道—罐體)10 min，所有噴頭形成統(tǒng)一扇形面可灑布瀝青；灑布車(chē)保持順直、勻速前進(jìn)，噴灑溫度130 ℃～170 ℃，確保瀝青霧化、灑布均勻，瀝青灑布量控制在1.2～1.5 kg/m2，原路面如大面積泛油可適當(dāng)減少(0.1～0.2 kg/m2)，反之可適當(dāng)增加，若是施工溫度較低也可增加約0.1 kg/m2；做好接縫處理，橫縫嚴(yán)禁重復(fù)灑油、撒料，縱縫保持順直。

(2)石料撒布

碎石撒布車(chē)緊跟瀝青灑布車(chē)行駛，石料撒布均勻、及時(shí)，相距≤25 m，確保兩者良好結(jié)合；石料撒布量控制在8～13 m3/km2，隨瀝青灑布量增減，石料撒布覆蓋率>90%；若是在施工中存在石料撒布車(chē)撒料不均的情況，可人工補(bǔ)撒掃勻。

(3)碾壓

第一步：膠輪壓路機(jī)快速碾壓1遍，確保石料與瀝青良好粘附，與撒料車(chē)相距≤15 m；第二步：膠輪壓路機(jī)復(fù)壓 3 遍，碾壓輪跡每幅重疊30 cm，確保瀝青與石料充分粘結(jié)，無(wú)過(guò)多浮動(dòng)碎石。

3.4 施工質(zhì)量整體評(píng)價(jià)

在本工程的施工過(guò)程中，建設(shè)辦、總監(jiān)辦以及施工單位共同建立了一整套質(zhì)量管理和保證體系，并經(jīng)常開(kāi)展質(zhì)量檢查活動(dòng)，施工單位嚴(yán)格按施工規(guī)范施工，對(duì)一些重要的隱蔽工程特別予以關(guān)注，把工程質(zhì)量隱患消除在萌芽狀態(tài)，嚴(yán)格控制每道施工工序的工程質(zhì)量，確保工程質(zhì)量。本工程施工單位自檢評(píng)得分為94.5分，質(zhì)量合格，監(jiān)理單位抽檢評(píng)得分為92.2分，工程質(zhì)量合格。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，同步碎石封層在我國(guó)瀝青道路維修、養(yǎng)護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用，其可修復(fù)微小的路面病害，防止基層和地基水侵入，同時(shí)由于鋪筑工藝簡(jiǎn)便、方法靈活，與預(yù)拌碎石封層、稀漿封層等相比具有獨(dú)特的優(yōu)越性。在瀝青路面大修工程中，可根據(jù)實(shí)際道路情況合理選用同步碎石封層結(jié)構(gòu)(單層、多層結(jié)構(gòu)和復(fù)合結(jié)構(gòu))，科學(xué)確定施工設(shè)備、方法，規(guī)范開(kāi)展各道工序，并做好質(zhì)量管理工作，切實(shí)保證整個(gè)瀝青路面結(jié)構(gòu)可靠、質(zhì)量合格、性能良好，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的舒適、安全行駛。