超薄磨耗層在車(chē)轍病害處治中的應(yīng)用研究

王 琳 王志強(qiáng)

（1.河南通安高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限責(zé)任公司，河南 鶴壁 458000；2.河南高速公路發(fā)展有限責(zé)任公司安新分公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，公路通車(chē)量大，重載車(chē)輛多，路面負(fù)荷大，因此工程通車(chē)運(yùn)行一段時(shí)間后可能出現(xiàn)裂縫、車(chē)轍、沉陷、坑槽等問(wèn)題，尤其是車(chē)轍病害危害極大，不僅會(huì)降低結(jié)構(gòu)承載力，影響路面外形美觀程度，也不利于車(chē)輛安全順利通行。因此，必須采取有效的養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)，及時(shí)修復(fù)路面車(chē)轍病害。超薄磨耗層技術(shù)具有自身顯著特點(diǎn)，滿足公路養(yǎng)護(hù)施工需要，其應(yīng)用也變得越來(lái)越廣泛。

1 車(chē)轍的形成機(jī)理

作為一種多相分散體，瀝青混合料的主要構(gòu)成成分為石質(zhì)骨料與瀝青膠結(jié)料，其是通過(guò)松散礦料顆粒本身互相嵌擠構(gòu)成骨架，且利用瀝青結(jié)合料膠結(jié)作用形成的混合體。瀝青混合料在外荷載作用下，具有較為復(fù)雜的應(yīng)力及應(yīng)變特點(diǎn)，其彈性變形在低溫或瞬時(shí)荷載影響下起關(guān)鍵作用，絕大多數(shù)情況下，粘彈性為其變形主要狀態(tài)。一般瀝青混合料變形特性可通過(guò)蠕變?cè)囼?yàn)進(jìn)行直觀、形象地表述，在加載瞬間將有瞬時(shí)彈性應(yīng)變與塑性應(yīng)變?cè)诨旌狭蟽?nèi)產(chǎn)生，同時(shí)在不斷增加荷載作用時(shí)間的過(guò)程中，材料應(yīng)變也會(huì)隨之增加，但該增加應(yīng)變部分可看做是粘彈性應(yīng)變，可通過(guò)荷載作用將其荷載卸除，此時(shí)材料能夠迅速恢復(fù)彈性，但其應(yīng)變卻無(wú)法徹底恢復(fù)，塑性應(yīng)變與粘塑性應(yīng)變則為剩余應(yīng)變，也可看做是永久變形。在行車(chē)荷載長(zhǎng)期作用下，路面永久變形將逐步增多，宏觀上可稱(chēng)為車(chē)轍。

2 工程概況

某公路工程為雙向四車(chē)道，瀝青混凝土路面，路面結(jié)構(gòu)為73cm厚。自通車(chē)運(yùn)營(yíng)后，逐步產(chǎn)生不同程度地早期病害，主要包括車(chē)轍、裂縫等，且呈不斷擴(kuò)大趨勢(shì)，如不及時(shí)治理，將對(duì)路面正常行車(chē)功能造成嚴(yán)重影響，為此，決定進(jìn)行大面積維修養(yǎng)護(hù)。經(jīng)斷面切槽觀察可見(jiàn)，主要為失穩(wěn)型車(chē)轍，變形集中出現(xiàn)于路面中上面層，半剛性基層未見(jiàn)病害。車(chē)轍位置路面上面層為3.1cm厚，此厚度下面層具有較低抗剪強(qiáng)度，根本無(wú)法承受反復(fù)荷載。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)車(chē)轍位置中面層具有較大空隙率，混合料密實(shí)度不夠，這種情況下，中面層整體強(qiáng)度較低，在車(chē)輛碾壓作用下極易補(bǔ)充壓實(shí)。

為更好地了解車(chē)轍病害情況，決定進(jìn)行取芯試驗(yàn)，本試驗(yàn)選具有代表性的8個(gè)芯樣，通過(guò)計(jì)算可得，上面層平均厚度為3.5cm、中面層平均厚度為4.5cm、下面層平均厚度為5.9cm，且37.7cm為水穩(wěn)碎石上基層平均厚度。經(jīng)觀測(cè)，8個(gè)芯樣瀝青面層較為完整，但中面層、底面層都存在較大空隙，同時(shí)，8個(gè)芯樣水穩(wěn)層都呈現(xiàn)出完整、松散各半的現(xiàn)象。且有大量泥土存于芯樣瀝青層和水穩(wěn)層之間，具有不均勻性。按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求，試驗(yàn)所選瀝青混合料級(jí)配均滿足技術(shù)規(guī)范要求，但嵌擠性較差，為此決定選取超薄磨耗層用于路面車(chē)轍維修養(yǎng)護(hù)，以此有效提高施工效果。

3 超薄磨耗層的特點(diǎn)

1）綜合性能良好。超薄磨耗層擁有良好的路用性能，試驗(yàn)結(jié)果表明，公路養(yǎng)護(hù)施工中，通過(guò)超薄磨耗層的應(yīng)用，能將原路面構(gòu)造深度增加57%，摩擦系數(shù)增大33%，滲水系數(shù)減小52%。養(yǎng)護(hù)施工中應(yīng)用超薄磨耗層技術(shù)，還能在短時(shí)間內(nèi)提高路面摩擦系數(shù)，提升路面防水與抗滑性能。該技術(shù)還可以對(duì)路面發(fā)揮保養(yǎng)作用，提升路面整體性能，有利于預(yù)防安全事故發(fā)生，保障車(chē)輛安全順利通行。

2）施工迅速便捷。由于超薄磨耗層的材料制作工藝簡(jiǎn)單，耗費(fèi)的人力與物力較少。并且所有材料能一次鋪筑成型，整個(gè)施工過(guò)程迅速便捷，能節(jié)約施工時(shí)間，縮短工期。因而公路養(yǎng)護(hù)施工中，使用該技術(shù)可以快速開(kāi)放交通，減少對(duì)車(chē)輛通行的負(fù)面影響，同時(shí)也更好滿足車(chē)輛通行需要。

3）造價(jià)低，綜合效益明顯。針對(duì)成本方面來(lái)講，超薄磨耗層的造價(jià)低，施工工期較短，所耗費(fèi)的人工費(fèi)和機(jī)械費(fèi)較少，有利于節(jié)約公路養(yǎng)護(hù)施工成本。超薄磨耗層技術(shù)還能提高路面綜合性能，有利于預(yù)防質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生，延遲工程使用壽命，降低養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用。與銑刨攤鋪技術(shù)相比，超薄磨耗層技術(shù)的綜合效益更加明顯。

4）保護(hù)路基，預(yù)防質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生。超薄磨耗層內(nèi)的瀝青可以吸附于礦粉上，進(jìn)而形成材料層。該技術(shù)還能有效提高材料層的吸水性，防止水分下滲，讓瀝青路面保持良好性能，有利于預(yù)防路基下沉，避免路基出現(xiàn)疏松現(xiàn)象，最終提升路基結(jié)構(gòu)整體性能。

4 超薄磨耗層施工工藝

1）舊路處治

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，在車(chē)轍病害處理中，必須銑刨車(chē)轍路面，且根據(jù)車(chē)轍深度進(jìn)行處理。當(dāng)車(chē)轍深度在1.5cm以下時(shí)，則不予處理；當(dāng)車(chē)轍深度在1.5～2.5cm范圍內(nèi)時(shí)，則先銑刨車(chē)轍波峰，隨后將超薄磨耗層鋪設(shè)其上；當(dāng)車(chē)轍深度在2.5cm以上時(shí)，可整體銑刨處理所有車(chē)轍，并通過(guò)AC-13瀝青混合料進(jìn)行處理。

2）施工工藝。（1）拌和。施工前，需先做試拌，對(duì)混合料配合比進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)，確定溫度、礦料級(jí)配、瀝青含量等參數(shù)，如存有問(wèn)題，需及時(shí)調(diào)整。在原材料準(zhǔn)備過(guò)程中，必須合理控制材料溫度，如在160～175℃之間控制SBS改性瀝青溫度，在190～205℃之間控制礦料溫度。待礦料溫度達(dá)到規(guī)定值后，即可向攪拌缸內(nèi)投料，隨后投入其他材料，此時(shí)可進(jìn)行10s干拌。按照6.6%石油比，將基質(zhì)瀝青投入，此時(shí)可進(jìn)行45s以上濕拌。待完成攪拌工作后，需合理控制混合料溫度，不得高于195℃。（2）運(yùn)輸。因熱混合料具有較大粘度，極易粘貼到運(yùn)輸車(chē)車(chē)廂周?chē)?，增加卸料困難性，為此可適當(dāng)噴灑或涂抹植物油、肥皂水，避免問(wèn)題出現(xiàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，必須在規(guī)定時(shí)間、溫度條件下，將混合料及時(shí)運(yùn)輸?shù)绞┕?chǎng)地，且完成壓實(shí)工作。如混合料出現(xiàn)離析、花白、團(tuán)塊等情況，則不得使用。為保證攤鋪連續(xù)施工，需合理控制運(yùn)料車(chē)和攤鋪車(chē)之間的距離，一般以10～30cm為準(zhǔn)。卸料過(guò)程中，需掛空擋，依托攤鋪機(jī)不斷前進(jìn)，如施工斷面上存有殘料則需及時(shí)清除。（3）攤鋪。通常選用機(jī)械法完成攤鋪施工，如存有死角，則可結(jié)合人工進(jìn)行攤鋪。施工前，需做好攤鋪預(yù)熱工作，一般為1h，要求攤鋪厚度必須與設(shè)計(jì)要求相符。為避免離析問(wèn)題，不得通過(guò)人工耙平。瀝青路面施工對(duì)溫度要求較高，在施工中必須嚴(yán)格控制攤鋪溫度。（4）壓實(shí)。初壓、復(fù)壓及終壓是瀝青混合料壓實(shí)三個(gè)階段，各階段壓實(shí)呈循序漸進(jìn)的趨勢(shì)，必須保證施工連續(xù)性，不允許階段。初壓時(shí)可選用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行2遍靜壓，復(fù)壓時(shí)則可先通過(guò)鋼輪壓路機(jī)3遍振動(dòng)壓實(shí)，隨后再通過(guò)輪胎壓路機(jī)進(jìn)行3遍揉搓碾壓施工。終壓是為了消除輪跡，此時(shí)選用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行1遍靜壓、收光即可，待碾壓完成后，需檢查壓實(shí)度，必須保證滿足設(shè)計(jì)要求。（5）開(kāi)放交通。嚴(yán)禁任何車(chē)輛、工具放在碾壓完并未冷卻的瀝青面層，同時(shí)不得隨意丟棄雜物。當(dāng)瀝青面層碾壓后，路面溫度降至50℃以后，才能開(kāi)放交通。如路段撒鋪黏層，需一次攤鋪完混合料，嚴(yán)禁存留斷面。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在交通運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展中，我國(guó)公路建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大。瀝青路面是我國(guó)高等級(jí)公路最常用的一種路面形式，但在使用過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)早期病害問(wèn)題，如裂縫、車(chē)轍等。當(dāng)前，我國(guó)公路路面維修仍采用病后治理法，方法過(guò)于單一。為改善路面使用性能，充分利用舊路面殘余強(qiáng)度，減少材料浪費(fèi)，可采用超薄磨耗層進(jìn)行車(chē)轍病害治理。作為一種抗磨耐久的瀝青面層，其優(yōu)點(diǎn)為抗滑、抗磨耗能力強(qiáng)，且能防水損害，減少噪音污染。因其面層超薄，基本不會(huì)影響原路面設(shè)計(jì)標(biāo)高，具有良好的施工效果。