公路工程路面預防性養護中瀝青纖維碎石封層技術研究

孫玉梁

（山西路橋第六工程有限公司三分公司，山西 晉中 030600）

0 引言

在長時間超負荷承載力作用下，公路路面易出現裂縫等早期病害，降低了公路瀝青路面的抗滑能力與平整度，增加了駕駛人的行駛不安全性，若不及時處理，則易出現公路交通事故，縮短公路的使用壽命，提高公路維修養護成本[1]。鑒于此，為提高公路瀝青路面的施工質量，減少路面早期病害發生率，延長公路工程的使用壽命，積極使用瀝青纖維碎石封層技術具有重要意義。

1 瀝青纖維碎石封層施工技術特點

所謂瀝青纖維碎石封層，就是指利用有關施工機械設備同時撒布玻璃纖維、瀝青黏結料，再在其上層撒布一層碎石，然后進行碾壓，形成一個磨耗層[2]。在現階段中，多個國家均已普及瀝青纖維碎石封層施工技術，通過大量工程實踐后可知，在公路路面預防性養護施工中，采用瀝青纖維碎石封層技術可提高路面抗車轍、抗疲勞、抗拉等多種使用性能，進一步改善公路路面的質量。現對瀝青纖維碎石封層施工技術的主要特點展開分析。

1.1 具有較高的耐磨性

將纖維封層施工好后，立即開始碎石撒布，此時撒布的碎石能進入纖維和瀝青組成的網格結構中，經碾壓成型后碎石將被緊密裹覆，得到一個嵌鎖體系，限制碎石的脫落及滑移。基于此，通過對該技術的應用，能提高路面整體耐磨性，起到延長其使用壽命的重要作用。

1.2 具有較強的防水性與防滑性

瀝青纖維碎石封層結構是由上層瀝青、中間一層纖維、下層瀝青、一層碎石共同組成的；在各種物料互相作用下，可提高瀝青纖維碎石封層結構的致密性[3]。通過連續灑布上層瀝青與下層瀝青，可提高瀝青纖維碎石封層的密封性，撒布纖維起到加筋、橋接的作用，可在公路路面上形成一層保護膜，故瀝青纖維碎石封層具有較強的防水性。

在瀝青纖維影響作用下，骨料可直接黏附在公路路面上；車輛在公路路面上行駛時，車輪直接接觸骨料，可提高公路路面的粗糙度，故瀝青纖維碎石封層具有較強的防滑性。

1.3 具有較好的應力吸收能力和分散能力

與傳統碎石同步封層施工技術比較，瀝青纖維碎石封層為網絡纏繞結構；因瀝青纖維具有較高的模量彈性與抗拉伸強度[4]，故瀝青纖維碎石封層具有較好的應力吸收能力，并可重新分布、擴散集中應力，降低公路路面應力，避免公路路面出現裂縫等病害。

1.4 具有較高的穩定性

因纖維材料的比表面積較大，故可吸附瀝青內部的油分子與上下兩瀝青層結合料，提高黏度與黏附力，故瀝青纖維碎石封層具有較高的穩定性，可避免公路路面出現開裂現象。

1.5 施工便捷

在瀝青纖維碎石封層施工中，利用纖維封層車可同步撒布纖維材料與瀝青，然后再撒布碎石，故可連續進行瀝青纖維碎石封層的施工，提高施工效率，降低施工人員的勞動強度，并不需對施工路段進行長時間封閉[5]。

2 工程案例

某公路工程設計車速為40km/h，雙向2 車道，公路總長度為25.4km，路面寬度為24m，為瀝青混凝土路面。考慮到該公路所在地區常年下雨，降雨量較大，最終決定選用瀝青纖維碎石封層施工技術，以提高公路路面的防水能力、抗滑能力。現以該公路為例，對瀝青纖維碎石封層施工技術展開探討。

3 瀝青纖維碎石封層材料設計要求

根據公路工程現場實際情況，合理確定瀝青、碎石、纖維等材料類型。瀝青纖維碎石封層材料配合比設計方案確定后，為驗證其是否合理，還應做濕輪磨耗、抗滑性能、力學性能等試驗[6]。其中，各種施工材料應滿足以下要求。

3.1 瀝青結合料

在瀝青纖維碎石封層施工技術中，乳化瀝青膠結料是一種重要的施工原材料，因乳化瀝青膠結料具有較強的黏結性與流動性，故可保證瀝青纖維碎石封層結構的施工質量，加強不同骨料之間的黏結程度；在該公路工程中，主要選用陽離子型改性乳化瀝青[7]。

3.2 集料

在此次瀝青纖維碎石封層施工中，主要選用由玄武巖加工而成的碎石，碎石粒徑大小應保持在4～8mm 之間。碎石表面應保證耐磨、堅硬、粗糙、干凈，并根據單粒標準清洗篩分碎石，可提高瀝青纖維碎石封層的抗滑性與美觀性，并加強路面的排水性能[8]。其中，碎石骨料的主要技術指標如表1所示。

表1 碎石骨料的主要技術指標

集料級配直接影響瀝青纖維碎石封層結構的使用性能。根據大量工程實踐可知，與具有一定級配的集料比較，單一粒徑的集料可得到更好的使用效果，具體表現為：

第一，礦料的間隙率較大，故礦料內部結構的空間較大，便于填充結合料，可牢固黏結集料與瀝青；第二，選用單一粒徑的碎石，可加大車輛輪胎與瀝青纖維碎石封層結構之間的接觸面積，提高公路瀝青路面的抗滑能力[9]；第三，選用單一粒徑的碎石，降低瀝青纖維碎石封層結構的設計難度與施工難度，可保證封層結構的施工質量；第四，選用單一粒徑的碎石施工形成的瀝青碎石封層結構中，具有較好的排水渠道，可提高公路路面的排水能力。

3.3 玄武巖纖維

在此次封層施工中，主要采用玄武巖纖維。玄武巖纖維的特性位于無堿纖維與高強度纖維之間，其特點與玻璃纖維較相似，玄武巖碎石可與玄武巖纖維進行較好結合；在施工中，需切割玄武巖纖維，切割長度控制在6cm，因玄武巖纖維的導熱系數低，故其不會受到高溫因素的影響；玄武巖纖維具有較好的聲絕緣性，可提高公路瀝青路面的抗噪能力[10]。其中，玄武巖纖維的主要技術指標如表2所示。

表2 玄武巖纖維的主要技術指標

4 瀝青纖維碎石封層施工要點

4.1 施工環境

在此次瀝青纖維碎石封層施工中，選用了改性乳化瀝青。因改性乳化瀝青在雨水沖刷作用下會流失，導致瀝青纖維碎石封層出現早期病害，故不得在下雨天施工。溫度是瀝青纖維碎石封層施工質量的一個重要影響因素，根據大量工程實踐可知，若天氣溫度低于10℃，則易降低瀝青纖維碎石封層結構的強度，降低施工質量，故應選擇在天氣溫度高于10℃的情況下進行施工。

4.2 施工前期準備

在施工前，施工技術人員應深入調查施工現場情況，并制定相應合理的施工方案；利用鼓風機徹底清除路面上存在的雜草、雜物、灰塵等，保證公路路面的潔凈、干燥；若存在嚴重的泥土沉積現象，應采用人工法清掃干凈；在鋪灑瀝青前，瀝青溫度應控制在50～70℃之間，并檢查壓路機、運輸車輛、封層車等施工機械設備的各項功能是否正常；若某施工路段出現裂縫，若裂縫≥5mm，應采樣擴縫處理法，若裂縫在2～5mm 之間，應采用抹縫或灌縫處理法，若裂縫≤2mm，應噴灑高溫瀝青層，封堵裂縫。

4.3 瀝青纖維碎石封層的配置

根據瀝青量、碎石撒布量、碎石粒徑大小，合理控制瀝青纖維碎石封層的配置。在瀝青纖維碎石封層上攤鋪瀝青混合料時，通過碾壓瀝青混合料，可使瀝青混合料進入碎石層縫隙，面層與封層瀝青上浮層成為一個整體，在瀝青纖維碎石封層的底部會形成富油層，可提高基層、封層與面層之間的黏結強度與抗剪強度，有效減少或避免出現反射裂縫。因此，在撒布封層碎石時，應嚴格控制碎石粒徑的大小，避免碰撞。

在此次施工中，共設計兩種碎石級配方案，分別為：粒徑大小4.75～9.5mm，粒徑大小9.5～13.2mm。通過比較分析后可知，選用9.5～13.2mm 粒徑大小的碎石，可保證覆蓋均勻性，基本不會影響后續施工。此外，為確保瀝青面層結構可嵌入瀝青纖維碎石基層中，碎石鋪量應控制在70%～80%之間。

4.4 施工工藝流程

在瀝青纖維碎石封層施工中，碎石撒布車、壓路機、纖維瀝青灑布車之間需保持一定的距離；施工結束后，為避免路面受到污染，降低公路路面的施工質量，應及時進行封層的養護，在碎石封層表面鋪設毛氈。在灑布纖維瀝青時，為確保纖維瀝青灑布的均勻性，應噴灑一層纖維與兩層瀝青；為避免橫向搭接漏灑或過多噴灑，應合理調整橫向搭接的寬度。

在灑布纖維瀝青時，為保證灑布的均勻性，車輛不得在纖維瀝青層上急轉彎、急停，灑布車車速應控制在3.5km/h 左右；在撒布碎石時，碎石撒布車應緊跟纖維瀝青灑布車，二者應保持30m 的距離，施工人員應緊跟在后面，若發現某區域的碎石撒布不均勻，應對其進行及時人工處理，若發現大粒徑碎石，應及時將其取出來。

碎石撒布結束后，應利用壓路機進行及時碾壓，在經過2～3 遍碾壓后，1/2～2/3 的碎石會進入纖維瀝青中；在連接兩幅時，前幅應預留寬度10cm，后幅在預留邊緣撒布少量的碎石，可減少碎石撒布量。

碾壓結束后，為保護瀝青纖維碎石封層，不得對外開放交通，待乳化瀝青破乳后，方可對外開放交通。而在對外開放交通后，應設置交通標志，限制車流量與車輛速度，并派專門人員監督瀝青纖維碎石封層使用狀況。為保證駕駛人的行車安全，應及時清理公路路面出現的散落碎石。

5 瀝青纖維碎石封層技術施工質量的控制措施

5.1 碎石與瀝青的裹附率

碎石與瀝青的裹附率存在多種影響因素，包括瀝青灑布量、瀝青溫度、灑布均勻性等。在實際施工中，為確保碎石與瀝青裹附率的實際值滿足設計要求，施工技術人員應高度關注碎石、瀝青裹附率大小的變化情況，合理控制與調整施工作業中產生的偏差。若碎石與瀝青的裹附率偏小，則易降低黏附力；若碎石與瀝青的裹附率偏大，在碾壓施工中則易出現嚴重的黏輪問題。

5.2 碎石撒布量與瀝青灑布量

利用總量控制法、人工監測法、電腦控制法，合理控制碎石撒布量與瀝青灑布量。

5.3 碎石與瀝青的黏附性

對于瀝青纖維碎石封層施工質量而言，碎石與瀝青的黏附性是一個重要的評價指標；在瀝青纖維碎石封層施工中，若瀝青溫度與碎石溫度較低，則易降低碎石與瀝青的黏附性，故應嚴格控制瀝青溫度與碎石溫度。

6 結語

綜上所述，在公路工程路面預防性養護中，瀝青纖維碎石封層是一種重要的施工技術，會對公路工程的整體施工質量造成直接性的影響。在瀝青纖維碎石封層施工中，施工單位應熟悉與掌握施工技術要點，根據公路工程的實際情況合理調整施工工藝，保證施工質量滿足施工要求。本文對瀝青纖維碎石封層施工技術進行了深入研究，以期對相關人員起到一定的借鑒作用。