四川成雅高架橋Thus-12 極薄磨耗層罩面后的表面功能淺析

王志剛

（四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司， 四川 成都 610041）

1 工程概況

本項目位于 G5 京昆高速公路成雅段，建成于 1999 年 10 月，橋齡已逾 17年。主線橋梁由左、右兩幅并列組成，橋寬 24.6m-34.5m 之間。該橋梁上部結構采用寬翼緣連續箱梁，支座采用柱頂普通球冠圓板式支座。下部結構采用重力式橋臺、圓柱墩，支點處蓋梁均為部分預應力結構。基礎為鋼筋混凝土樁。橋面鋪裝采用 8cm 厚 30#鋼纖維防水混凝土，伸縮縫采用型鋼伸縮縫，橋面外側設置鋼筋混凝土防撞護欄，橋面中央分隔帶處設置波形梁護欄。匝道橋單幅布置，同樣建成于 1999 年 10 月，其結構形式均與主線橋一致，橋面寬為 8m。

由于本橋采用水泥混凝土鋪裝，且經過20 年的使用，其平整度較差、行車噪音大、抗滑性能下降，本次改造的目的是為了提高該橋的行車舒適性，并減輕對沿線居民的交通噪音影響；提高行車安全性，特別是降雨過程中的抗滑性能提升。

通過經濟技術綜合分析，在確保橋梁結構安全性的前提下，為盡可能提高行車舒適性、降低行車噪音、提升抗滑性能，橋面病害處治合格后進行1.2cm 厚Thus-12 極薄瀝青磨耗層罩面。改造范圍為主線橋梁段，包含加寬部位，樁號實測范圍為 K1+300～K6+000。

2 Thus-12 極薄磨耗層混合料設計數據簡介

Thus-12 極薄磨耗層瀝青混合料設計采用體積設計與油膜厚度控制結合的方法，增加6.3mm 篩孔控制增加級配坎擠穩定性。

3 施工工藝

3.1 瀝青混合料拌和

瀝青混合料拌和時，嚴格按確定的生產配合比由電腦自動控制上料。拌和時注意控制好混合料的溫度及均勻性，并派專人負責檢測，若發現出廠混合料溫度高于195℃或出現花白料或結團成塊或嚴重的粗細料分離現象時，則混合料應予廢棄不得使用，同時要馬上查找原因及時調整。

3.2 瀝青混合料運輸

運輸車采用自卸車。自卸車數量應保證連續施工。自卸車裝料前，應徹底清掃車廂，并涂防粘劑，但不得過量。車廂必須進行保溫和防雨遮蓋；

自卸車裝料時應前后移動，至少分3 堆裝料，以減少粗細集料的分離。自卸車運抵攤鋪現場時，在攤鋪機前30～50cm 處停住，不得撞擊攤鋪機，卸料過程中自卸車應掛空檔，靠攤鋪機推動前進；

采用插入式溫度計逐車檢測混合料出場及到場溫度，到場攤鋪溫度不低于165℃。已離析或混合料溫度低于規定鋪筑溫度或遭受雨淋的混合料，均予以廢棄；

卸料過程中繼續覆蓋，直到卸料結束取走篷布，以保溫或避免污染環境。

3.3 同步攤鋪

極薄磨耗層必須采用同步攤鋪機進行攤鋪，即防水粘結層的噴灑和混合料攤鋪同步進行。

3.3.1 改性乳化瀝青噴灑

根據混合料體積指標確定乳化瀝青噴灑量為0.85-0.95kg/㎡，可根據現場路面的紋理深度做適當小幅調整，噴灑寬度必須大于混合料攤鋪寬度3-5cm；

乳化瀝青加熱溫度為70-80℃，導熱油溫度不得超過150℃，加熱過程中必須進行攪拌或循環，以避免局部溫度過高導致可能的乳化瀝青破乳；

乳化瀝青噴灑必須有人對5 個噴灑單元進行監控，發生噴嘴堵塞時馬上停機處理。

3.3.2 混合料攤鋪

攤鋪機作業采用同步攤鋪機施工，攤鋪速度控制在10-15m/min 左右。混合料攤鋪溫度控制在160～170℃之間，在氣溫低于10℃時，不得進行極薄磨耗層攤鋪施工；

在開始攤鋪前，攤鋪機熨平板必須預熱至不低于100℃，受料斗和螺旋送料器必須涂防粘劑。攤鋪過程中若出現邊角缺料等缺陷時，及時換填或補料。除機械不能到達的死角外，不得采用人工攤鋪；

混合料運輸車向攤鋪機受料斗卸料時，禁止混合料灑落路面。如果發生混合料灑落，必須立即停止攤鋪，將灑落路面的混合料全部清理干凈后再進行攤鋪；

第一幅攤鋪的縱向接縫搭接面，必須人工推成立面，便于縱向接縫的緊密平順。

3.4 接縫處理

極薄磨耗層施工縫主要是縱向接縫，采用垂直的平接縫，為冷接縫。縱向接縫的處理須做到緊密粘結，充分壓實，連接平順，接縫處攤鋪施工時用3m 直尺檢查平整度，不符合要求時及時進行處理；

橫向接縫進行碾壓時先用鋼輪壓路機進行橫向碾壓，再改為45℃斜向碾壓。

3.5 碾壓

極薄磨耗層瀝青混合料為骨架空隙結構，且厚度僅為1.2-1.6cm，經攤鋪機攤鋪后，混合料已滿足壓實度要求，壓實的是為了實現集料的坎擠穩定：

采用雙鋼輪壓路機靜壓2-4 遍即可完成碾壓；

碾壓速度不得超過6km/h，碾壓施工需在路面溫度降至120℃之前完成；

為防止壓路機碾壓中混合料粘輪，碾壓前必須對鋼輪進行必要的清潔，包括鋼輪的銹跡，清潔后涂抹植物油，以及碾壓過程中適當灑水保持鋼輪濕潤；

在攤鋪機連續攤鋪的過程中，壓路機不得隨意停頓。在當天施工結束后，不得將壓路機或其他車輛停放在已經施工完的磨耗層上。當壓路機加水等需要短時間停放時，應將壓路機停放在終壓完成的路段上。

3.6 開放交通及其他

攤鋪層經自然冷卻，表面溫度低于50℃后30min 后方可開放交通。

4 表面功能檢測與對比分析

2019 年9 月10 日至2019 年11 月19 日，分別進行了噪音、抗滑性能、層間防水和層內排水對比檢測。

4.1 噪音檢測與分析

行車噪音來自于4 個方面：輪胎噪音、發動機噪音、底盤噪音和風阻噪音。輪胎噪音與路面相關性極大，所以，如何降低輪胎噪音一直是路面工程的一個重要課題。輪胎噪音來源于2 個因素：輪胎與路面的摩擦；輪胎與路面之間的高壓氣膜釋放時產生的爆破導致空氣高頻振蕩。當車速低速（＜ 60km/h）行駛時，摩擦產生的噪音為主要來源；當車輛高速行駛時，輪胎與路面之間的高壓氣膜釋放產生的噪音為主要來源。成雅高速公路高架橋的車輛行駛速度集中在60-80km/h，輪胎噪音主要來源于高壓氣膜釋放產生的噪音。

目前，道路工程范疇的行車噪音防治分為被動防治和主動降噪2 種方法。被動防治采用道路沿線兩側設置隔音屏，主動降噪是通過路面表面層（磨耗層）類型選擇與結構設計降低輪胎噪音。針對成雅高速高架橋，一直采用隔音屏降低行車噪音對周邊居民的影響，但隔音屏通過聲波折射改變聲波向上傳導，對周邊大廈內低層居民的噪音影響得到了緩解，但對高層（10 層以上）居民的影響反而增大。

Thus-12 極薄磨耗層混合料的設計空隙率為17%,攤鋪后取芯進行室內測試，去除底部防水粘結層的影響，其防水粘結層（4mm 左右）之上的極薄層（9mm 左右）實際空隙率大于20%；同時，混合料的公稱粒徑為6.3mm，碾壓后的路面厚度為10-16mm，骨料的重疊為1.5-2.5 個，造成表面空隙的聯通率占比極大（理論估算大于80%），輪胎在路面上高速向前滾動的過程中，被輪胎壓縮的空氣通過路面的聯通表面空隙釋放掉，氣膜形成的幾率和壓力會大幅下降，導致形成的噪音變小。

4.2 抗滑性能

Thus-12 極薄磨耗層罩面前后，分別進行了摩擦系數、紋理深度和緊急制動距離檢測。其中，摩擦系數和紋理深度是評價路面抗滑性能的間接表征方法，為了使評價更具代表性和直觀性，以及成都多雨的氣候特點，增加了干燥路面與積水路面的緊急制動距離測試。

4.3 層間防水與層內排水

具有現代意義的超薄磨耗層起源1986 年的法國，后被美國于1992 年引進并注冊商標的NovaChip，其革命性的創新在于通過特殊的乳化瀝青配合同步攤鋪工藝（乳化瀝青的噴灑和瀝青混合料的攤鋪在一臺設備上同步實施）解決了超薄磨耗層粘結防水問題。該技術于2002 年引入中國，經多年的應用，其性能表現的到廣泛的認可。同時，由于我國氣候、交通狀況和排水設計與法國和美國的不同，空隙衰減過快及防水效果的不足也逐漸體現。

為了確保層間粘結防水，Thus-12 極薄磨耗層防水粘結層使用專用改性乳化瀝青，同樣采用同步攤鋪工藝，確保乳化瀝青中的水分瞬間汽化，導致乳化瀝青部分泡沫化，膨脹上升最終形成一層含密閉微孔的防水粘結層。

4.4 、試驗結果

因為原路面經銑刨拉毛處理后粗糙度比較大，Thus-12 極薄磨耗層設計乳化瀝青用量為0.85-0.95kg/㎡，實際用量平均為1.13kg/㎡。為了對比明顯，在160℃條件下分別測試了0.8kg/㎡、1.1kg/㎡和1.4kg/㎡三個乳化瀝青用量下的上升高度。

Thus-12 極薄磨耗層攤鋪溫度要求大于160℃，該項目實際攤鋪溫度為155°-180°之間，基于此，在1.1kg/㎡乳化瀝青用量下分別測試了140℃、160℃和180℃三個溫度下的上升高度。

試驗結果顯示，相同測試溫度下，隨著乳化瀝青用量的增加，實際粘附高度會大幅增加。表明隨著乳化瀝青用量的增加其防水向能也會大幅增加，但會導致極薄磨耗層有效空隙的降低，影響其它表面功能；另外，隨著用量的繼續增加，乳化瀝青會上升至極薄磨耗層的表面最終導致泛油。相同乳化瀝青用量下，隨著測試溫度的增加，實際粘附高度會增加，但增幅不大。表明攤鋪溫度對防水粘接層厚度的影響不大，遠遠小于乳化瀝青用量的影響。

試驗結果也表明防水粘結層內部含有與膨脹率相等的密閉空隙，這也是造成實際粘附高度大于理論粘附高度的原因。這種含有密閉微孔的更厚的防水粘結層出了具有更好的粘結力同時，其防水性能也更好。

為了模擬Thus-12 極薄磨耗層現場空隙率，試驗采用的測試棒為圓柱體，且為了更準確的評估乳化瀝青的膨脹率，其測試端的底面為平面，測試時底面與托盤完全接觸，測試棒的各部分的空隙率是一致的；而現場石料的形狀為多面體，石料與底面是局部接觸，導致極薄層底部的空隙率大于中間部分，所以，試驗得出的實際粘附高度會比現場的防水粘結層厚度要大一些。

5 小結

通過項目實施過程中對噪音、抗滑性能、層間防水和排水的試驗檢測與對比分析，Thus-12 極薄磨耗層具有良好的降噪效果，可大幅減輕對沿線居民的交通噪音影響；具有良好的抗滑性能，特別是針對成都多雨的氣候特點，雨天積水路面的抗滑性能表現更為優越，可極大的提高行車安全性；專用乳化瀝青配合同步攤鋪工藝，會獲得更厚的防水粘結層，其防水性能更高；1.2-1.6cm 的極薄特性，導致其層內排水能力不足以與4cm 排水路面相比，達不到排水路面的要求。

上述檢測數據和17 個月的應用跟蹤表明，本次項目改造達到了項目的設計目的。同時，在降低高架橋（路）的靜恒載，避免振動碾壓對橋梁支架的破壞，以及優良的表面功能都表明，Thus-12 極薄磨耗層適用于高速公路高架橋（路）的鋪裝層改造和加鋪，也適用于四川地區多雨的氣候特點。