同步碎石封層技術在瀝青路面預防性養護施工中的應用

熊濤 傅琴華

（江西省交通工程集團有限公司，江西 南昌 330038）

所謂同步碎石封層技術，就是用專用的同步碎石封層車將改性乳化瀝青黏結料灑布在待養護路面，通過輪胎壓路機或由自然行車碾壓成瀝青碎石磨耗層。大量工程實踐證明，病害路段應用同步碎石封層技術后，會形成一層厚度為1mm～2mm的柔性瀝青膜，從而將超薄瀝青碎石表層與瀝青路面緊密黏結，有效提升舊路面摩擦系數，增強舊路面抗滑抗磨性能，恢復和提升舊路面平整度。

一、工程概況

DH高速公路K145+230～K167+550段瀝青路面標準軸載設計值為BZZ-100，洪水設計頻率為1/100，設計行車時速為100km，設計使用壽命為15年。主瀝青路面車道系數為0.51，彎沉累計周次設計值為1.43×107次，路表彎沉設計值為22.3（1/100mm），舊路面養護施工結束后驗收彎沉設計值為21.5（1/100mm）。瀝青路面結構按照4cm厚AC-23細粒式瀝青混凝土+6cm厚AC-20中粒式瀝青混凝土+8cm厚AC-25粗粒式瀝青混凝土+0.8cm厚乳化瀝青透層和改性瀝青下封層+36cm厚水穩碎石基層+20cm厚水穩碎石底基層設計。

該高速公路通車運營后，隨著重載交通規模的不斷增加，上述路段的瀝青面層開始出現裂縫、坑槽、沉降等輕微病害，為確保路面性能持續發揮，養護單位決定對全路段開展同步碎石封層預養施工。

二、材料選擇

同步碎石封層施工對所使用的碎石料有較高要求，通常使用針片狀含量不超過15%、幾何形態良好、壓碎值不超過14%，不含石粉等雜質的經錘擊破碎的碎石料。根據技術要求，該工程選用輝綠巖及SBSⅠ-C改性瀝青材料，分層攤鋪施工則選用粒徑為2mm～4mm和6mm～10mm的輝綠巖碎石料，技術性能如表1所示。由于石料在瀝青路面同步碎石封層施工中主要發揮抵抗車輪磨耗的作用，因此石料灑布量的確定應以完全覆蓋舊路面為準，并保證石料和石料緊密排列以構成平面。若舊路面的碎石料覆蓋率過低，則瀝青材料會在紫外線的長時間照射下發生老化變質；若舊路面的碎石料覆蓋率過高，則多余石料會被擠壓到舊面層瀝青結構中，不僅會造成材料浪費，脫落的石料還會威脅車輛的行車安全。結合相關資料，當石料粒徑為9.5mm～19mm時，石料灑布量應控制在22kg/m2～27kg/m2；當石料粒徑為4.75mm～12.5 mm時，石料灑布量應控制在14kg/m2～16kg/m2；當石料粒徑為2.36mm～9.5mm時，石料灑布量應控制在11kg/m2～14kg/m2；當石料粒徑為1.18mm～4.75mm時，石料灑布量應控制在8kg/m2～11kg/m2。

表1 分層攤鋪施工選用的輝綠巖碎石料技術性能

同步碎石封層施工所使用的膠結料必須具有優良的黏結性能和黏結強度，具有較大的爬升高度和符合規范要求的裹覆面積，能與不同粒徑石料配伍。同步碎石封層施工可選用的瀝青膠結料主要有乳化瀝青、稀釋瀝青、聚合物改性瀝青等。該工程選用的膠結料25℃、100g、5s針入度為65（0.1mm），5℃、5cm/min延度為43cm，軟化點為82℃，135℃運動黏度為2.5Pa.s，閃點為310℃，溶解度為99.8%。

三、施工方案

施工過程中，除配備同步碎石封層車外，還應配備1臺裝載機、1臺石料加工清洗設備、1臺膠輪壓路機、1臺10t灑水車、1臺路面除塵設備、1臺小型銑刨機、1臺熱瀝青加溫車、若干乳化瀝青材料運輸車。該工程選用的同步碎石封層車FD-LMY-5130-GLQ，配備了中型瀝青灑布系統，瀝青罐設計容量為8000L，設計灑布寬度為0m～6m；SS-3100型同步碎石灑布機的設計灑布速度為60m/min～65m/min，設計灑布寬度為3.1m。

為確保改性瀝青黏結料以霧狀噴灑且形成厚度均勻的瀝青膜，必須將噴灑過程中的施工溫度控制在160℃～170℃，并根據瀝青膜設計厚度調整和確定噴油嘴高度。同步碎石封層車按照設計速度勻速行進，并確保碎石料灑布率與膠結料的灑布率相匹配，施工時對碎石料級配無嚴格要求，但是對粒徑要求較高，為保證施工質量，最好使用等粒徑碎石料。同步碎石封層主要發揮磨耗層作用時，對原路面結構強度和平整度有較高要求，應根據原路面平整度和加鋪碎石封層后新路面抗滑性能等方面的要求確定石料粒徑范圍。對于病害程度不嚴重的路面，通常進行一層碎石封層施工即可；對于平整度較差的路面，應先對下封層進行找平處理，然后再進行上封層施工；低等級公路碎石封層施工需加鋪2層～3層路面結構，并按照上細下粗的原則將不同粒徑碎石料搭配在一起，以充分發揮石料的嵌擠作用。

四、施工流程

（一）透層乳化瀝青噴灑

施工前，應全面檢查瀝青灑布車油泵系統、輸油管路及保溫系統，在乳化瀝青材料灑布作業完成后，徹底清除殘留物，并檢查和確保噴油管路暢通無阻；還應在施工開始前進行試噴作業，以便在規范要求基礎上確定合理的噴灑量和噴灑速度。

該工程使用瀝青灑布車噴灑透層乳化瀝青材料時，應將灑布量控制在0.8kg/m2～1kg/m2，灑布結束后應待其充分滲透并破乳后再開放交通。待乳化瀝青材料充分破乳后，通過電腦操控瀝青灑布車開展溫度符合設計要求的SBS封層改性瀝青材料噴灑，并將噴灑量嚴格控制在1.8kg/m2～2.2kg/m2，灑布溫度控制在170℃～180℃，以確保灑布施工效果。考慮到改性瀝青具有較大的黏結性能，在分段灑布改性瀝青材料后，碎石灑布車應及時跟進，灑布碎石料。本工程采用自動化控制的石料灑布車，具體灑布量主要根據石料粒徑、級配、干濕狀況及清潔度等提前確定，并在施工過程中結合施工效果微調。經計算，該工程瀝青路面的石料灑布量為5m3/1000m3～8m3/1000m3，但實際施工中發現，當碎石料的灑布量超出7m3/1000m3時，會降低瀝青面層和基層的黏結效果，碎石料的灑布量低于5m3/1000m3時，又會因碎石料灑布量過少而發生高溫黏輪現象。經過數次試驗得出，該工程的最佳碎石料灑布量應為5.5m3/1000m3～6m3/1000m3。

（二）碾壓施工

待灑布完碎石料后，應立即開展碾壓作業，根據試驗路段施工結果，利用16t輪胎壓路機穩壓2遍～3遍后，碎石壓碎情況較為嚴重，因此改用9.5t膠輪壓路機在碎石料灑布后10min～15min內緊跟碾壓2遍～3遍，確保取得最佳碾壓效果。

（三）接縫施工

該工程中，同步碎石封層施工時的縱向接縫設計搭接寬度為15cm～20cm，在噴灑接縫邊緣和構造物連接處時，應利用塑料擋板遮擋構筑物，避免乳化瀝青材料噴灑而造成構造物污染。在每次灑布乳化瀝青混合料的起點、終點處均應鋪滿油毛氈等材料，乳化瀝青灑布車由覆蓋材料處起步并開啟噴灑閥門，之后按照設計檔位和速度行進。待車輛到達終點覆蓋材料處后迅速換擋降速，關閉噴灑閥門。

五、結語

通過實例分析發現，將同步碎石封層技術應用于預防性養護施工中，能有效減少、修復瀝青路面輕微裂縫、坑槽、沉降等病害，還能增強瀝青路面防水、抗滲、防滑、抗磨性能，且該技術機械化程度高，施工周期短，施工效率高，經濟性和技術性十分優越。