同步碎石封層技術研究

文／懷來縣公路工程管理站 王志強

關鍵字:道路工程；路面；同步碎石封層；施工技術

1 引言

近年來，我國高速公路的建設速度與水平得到了極大的提升，而低等級公路也是我國道路網組成中極其重要的一部分，為社會經濟發展的基礎設施提供保障。鑒于目前我國低等級道路的等級水平較低，且道路網的廣度和深度遠遠不夠，交通的不便利已無法更好適應當前新農村經濟的發展需求。碎石封層技術作為一項經濟有效的路面新技術，廣泛應用于新建道路磨耗層或用于新建交通量較小的道路面層及路面預防性養護中，按結構可以分為單層、雙層、倒裝、嵌擠、帽封層和三明治封層。碎石封層技術不僅可以對普通公路的瀝青路面進行預防性養護，作為新建公路瀝青路面的表面磨耗層，還可以應用于低等級、輕交通量道路的建設工程中，一方面其施工技術簡單，可以大幅降低筑路成本，有效緩解公路建設資金短缺問題，另一方面可以迅速增加公路網的覆蓋范圍，對于經濟發展相對落后的農村地區和中西部地區具有重要意義。同步碎石封層在低等級公路采用單層碎石封層時可以緩解公路建設中資金的不足，作為一項經濟實用的路面技術，在未來必將得到較為廣泛的應用。

2 同步碎石級配設計及優點

碎石封層的類型以及性質與所采用的膠結料的種類及石料選擇有很大的關系，根據其結構的不同，各類碎石封層的應用范圍也有所不同，具有改善路表抗滑性能、降低碎石脫落率、密實巖石等一系列優點，能有效的增強路面的抗滑性能，同時防止水分進入路面結構層，提高路面防滲水性能，減少路面反射裂縫的發生，用于道路養護可延長路面的使用壽命。總體而言，具有以下優點：（1）具有良好的防水性能，鋪灑于路面表面形成的瀝青薄膜能有有效隔絕水的侵蝕，同時瀝青滲入原路面的微小裂縫處，提高了路面的防水性能；（2）具有優秀的抗滑性能，因裸露在外的集料與行駛車輛輪胎直接接觸，輪胎與路面摩擦力增強，使得路面抗滑系數、構造深度增強；（3）具有較高耐久性，相較于鋪灑石屑，集料在壓實后能較好嵌入瀝青，在形成作用下不易發生骨料的脫落及流失；（4）與瀝青具有較好結合性，因集料形狀均一性好，且粒徑單一，能保證集料空隙完全由瀝青填充。用于實體工程當中，可作為預養護路面，緩解路面裂縫、磨光、脫落、泛油等病害，延長路面使用壽命。同時用于低等級路面新建層，又具有施工簡易、成本較低等優勢。

同步碎石封層現常采用McLeod級配設計方法，該方法首先通過確定碎石尺寸中值、碎石針片狀指數、平均最小尺寸、單位質量、密度、孔隙率、碎石對瀝青的吸收率、交通量修正因子、路面狀況修正因子計算得出瀝青與碎石的用量。單層同步碎石封層多采用單一級配，通常為4.75～9.5mm；雙層同步碎石封層上層常采用4.75～9.5mm，下層通常采用9.5～13.2mm及13.2～16mm。集料多采用玄武巖、石灰巖耐磨堿性和中性集料。瀝青多采用70、90號基質瀝青及SBS改性瀝青。

3 同步碎石預裹覆技術

對于同步碎石封層，研究表明對碎石進行預裹覆能增加集料與瀝青的粘附性，防止集料脫落，這是由于該技術能在一定程度上減少石料撒鋪過程中灰層的影響，同時預先裹覆在集料表面的瀝青在撒布時能大幅提升與瀝青的黏附性。對于雙層同步碎石封層，下層碎石的預裹覆還能提高與上層碎石的黏附性，提高上下兩層碎石之間的粘結能力，提高碎石封層的整體性能。預裹覆技術就施工而言，還能提高碎石撒鋪時的溫度，但總體而言都是為保證碎石與瀝青能有效充分黏附。

在進行預裹覆時，需對碎石進行清洗，保證集料的干凈無粉層等雜志，同時還需對集料進行加熱，溫度控制一般為140～150℃左右，一般時間控制為30s左右。預裹覆施工時，在單位石料用量保持不變的情況下，瀝青用量過多會導致整體石料泛油，造成后期路面其他問題；瀝青用量過低，會導致石料的流動性較差，裹覆效果減低。因此在進行預裹覆時，需對瀝青及石料用量進行精準控制。

4 工程概況

本研究選用某試驗路段，該路段長1km，路面面層為AC-13瀝青混凝土。如表1所示，進行雙層同步碎石封層施工。

表1 鉆孔機械數據

在進行雙層同步碎石施工時，首先需對原路面進行清潔打掃，以減少灰層等雜志對封層鋪筑的影響；然后需進行下層SBS改性瀝青碎石封層的施工，改性瀝青鋪灑時應將溫度控制在175~～185℃之間，石料和瀝青的撒鋪量由電腦進行控制，以達到封層碎石及瀝青的精準控制，但施工過程中需對噴撒裝置進行人為控制，從而確保瀝青、碎石撒鋪的均勻性，防止漏撒及撒布重疊等現象；撒布結束后需對其進行認為檢查，對撒布不均的地方需進行人工修補，對于重疊部分也需進行人工處理；確保整個施工路段撒布均勻后，需采用碾壓機對試驗路段來回碾壓2-3次，在碾壓過程中，應由兩邊向中間碾壓；碾壓結束后，需對路面多余石料進行清理，待下層SBS改性瀝青碎石封層至常溫時，重復上述操作進行上層同步碎石封層操作；最后等上層碎石封層至常溫狀態后，完成整個封層施工，方可開放交通。施工過程中，需保證瀝青、石料等材料的質量，同時進行避免在低溫、雨天及大風等不利天氣環境下施工，最后在未完成同步碎石施工前，嚴禁開放交通，以避免對施工區域造成污染。

為研究試驗路段雙層同步碎石封層抗滑性能，現就原路面、施工完成后封層路面、3個月封層路面及6個月封層路面進行擺式儀法測定其路面摩擦系數，隨機抽取7處，結果表2及圖1所示所示。

表2 雙層同步碎石及原路面擺置檢測表

圖1 雙層同步碎石及原路面擺置

如圖1所示，雙層同步碎石封層施工完成后至6個月后的BPN均值均較原AC-13路面摩擦系數高，這主要是因為碎石封層表明集料的耐磨性能好，排列緊密，增大了輪胎與路面的接觸面積。但隨著時間的推移，雙層同步碎石封層的BPN逐漸降低，約為14.5%，這主要是因為輪胎與碎石封層長久的磨耗使得部分集料發生脫落，同時還會造成集料表面紋理的消耗，使得輪胎與路面接觸面積減少。但總體而言，施工完成后雙層同步碎石封層的BPN較原路面提高約20.6%，6個月后BPN也較原路面高。故雙層同步碎石封層具有良好抗滑性能。

5 結語

同步碎石封層因其優異的抗裂縫、防水、抗滑、耐磨等性能，不僅能夠用于高等級路面預養護，同時也可用作低交通量、低等級公路面層。本研究就同步碎石封層的優點、級配設計方法、預裹覆技術進行施工技術探討，基于試驗路進行原路面、0個月、3個月及6個月后利用擺式儀法對同步碎石封層進行抗滑擺值測定，結果表明同步碎石封層具有良好抗滑性能。其結論如下：

（1）施工0、3、6個月期間，同步碎石封層的抗滑擺值均高于原AC-13瀝青混凝土路面；

（2）施工完成后，同步碎石封層抗滑擺值較原路面提升約20.6%；

（3）隨著時間的推移，同步碎石封層的抗滑擺置逐漸降低，施工完成6個月后降低約14.5%。