人工同步碎石封層在農村公路過渡型路面中的應用探究

唐德才，趙登科

（肅南裕固族自治縣縣鄉公路管理站，甘肅肅南734400）

1 引言

肅南縣為全國唯一的裕固族少數民族自治縣，經濟欠發達，縣域大部分處于祁連山高海拔山區?？h內2015年前修建的農村公路多為瀝青碎石路面面層，當路面出現坑槽、松散等病害后，養護修補作業存在線長、點多及瀝青拌和料運輸難度大、成本高等問題，且運用傳統工藝修補破損路面時，瀝青路面維修多采用挖補維修方式。雖然這種方式維修路面標準高，對結構好的瀝青混凝土路面較為實用，但對早年間改造瀝青碎石路面來說效果不是太好，除非是挖補維修后罩面項目，僅對日常養護瀝青碎石路面來說，挖補維修就會有缺陷。維修坑槽暫時處理了，但挖補維修必須采用壓路機進行碾壓整平，這樣就會造成挖補維修后路面邊緣的舊路面開始出現松散，嚴重時會出現大面積坑槽油皮推移。這就使瀝青碎石路面挖補維修存在壓路機碾壓新修補拌和料而造成相鄰原路面出現更大范圍破損等路面損壞問題。為避免前修后壞現象發生，結合祁連山區農村公路病害具體實際，研究采用人工噴灑熱瀝青并同步灑布碎石的方式（以下簡稱“人工同步碎石封層作業”）進行路面修補作業。

2 同步碎石封層技術概述

同步碎石封層技術指的是采用同步碎石封層車將碎石與黏結材料同步鋪灑在路面上，然后采用壓路機進行碾壓，從而在路面上形成單層瀝青碎石磨耗層的一種道路養護技術[1]。目前比較常用的黏結材料主要是改性瀝青與改性乳化瀝青兩種。同步碎石封層技術最初源于法國，主要是對道路進行預防性養護，以延長道路使用壽命。我國在21世紀初引入該技術，并廣泛應用于各級道路養護工作中，取得了不錯的成效。

同步碎石封層技術具有以下特點：（1）可以改善路面抗滑性能與抗滲性能，修復路面龜裂網以及反射裂縫，能有效延長道路使用壽命；（2）同步碎石封層表面相對粗糙，可以顯著提升原路面摩擦系數，同時可以在一定程度上恢復路面平整度；（3）同步碎石封層施工工藝簡單，施工速度快，可以縮短交通管制時間，盡快使道路恢復通行；（4）同步碎石封層整體施工成本較低，相較于其他道路養護技術，可以顯著控制道路養護成本，適用范圍較大。

人工同步碎石封層在技術原理上并無變化，主要是采用的機械設備相對簡單，對人工操作依賴性較高，但這種方法在農村地區道路養護方面適用性較好。一方面農村地區道路等級低，不適用于大型機械作業，采用人工作業方式是最佳選擇；另一方面，從成本角度考慮，人工同步碎石封層成本更低，以有限的資金可以完成更多道路的養護作業，整體效益較高。

3 人工同步碎石封層作業所需設備改裝

第1步：（1）采用5～10 t加熱瀝青罐進行改裝，罐內加入4組導熱管，其主要功能是在加熱過程中瀝青能夠均勻受熱，同時能夠防止瀝青單方面受熱老化。（2）在罐內安裝1根出油管與油泵連接，出油泵必須安裝在油罐罐頂，以方便油泵回油和清洗，加熱油罐須吊裝20 kV以上的柴油發電機組，用于驅動油泵工作，安裝油泵的作用主要是將高溫熱瀝青均勻噴灑出來，避免瀝青噴灑時堆積浪費。（3）在罐底安裝獨立出油閥，便于維修放油。

第2步：瀝青采用90號至110號瀝青即可，施工前，將熱瀝青輸入加熱油罐車中，再次進行加熱至大約140℃，加熱罐采用煤加熱。

第3步：在加熱罐頂安裝1臺自吸油泵，用于將罐中高溫瀝青噴灑在病害路面處。油泵出油管由高溫高壓油管、出油槍組成。

第4步：在油泵側面安裝1個柴油罐，柴油罐與油泵和出油管相連，連接處安裝控制閥，用于及時清洗高溫出油管及油泵，防止因路面坑槽病害不連續，修復作業時停時噴造成高溫出油管和油泵堵塞至電機燒毀等問題發生。為防止出油管和油泵中殘留柴油降低瀝青質量，可以在每次使用前，在路基合適位置將初期瀝青噴出一部分。

4 人工同步碎石封層作業施工過程

4.1 清掃

進行人工同步碎石封層施工前，需要對養護路面進行清掃，清理路面灰塵、泥土以及碎屑，使路面保持清潔，這樣能夠使瀝青材料與路面有效黏附。由于祁連山區氣候相對干燥，灰塵較大，如有必要可以在同步碎石封層施工當天再次對路面進行清掃。路面清掃過程中若產生灰塵較多，有可能影響交通安全，建議進行灑水作業，避免灰塵大范圍飛揚。

4.2 同步碎石封層施工流程

工序1：基層表面清潔。在封層灑鋪前，應對基層表面進行沖洗或清掃，灰塵吹除。用水沖洗時，必須等水分完全蒸發后，才能進行封層施工。

工序2：自帶加熱油罐車到現場后，在路面進行現場噴灑作業。噴灑作業時，噴油管槍頭應與路面保持垂直，并保持適當高度（以噴出的瀝青扇面完全重疊為宜），要求撒布均勻、不露白。

工序3：碎石建議采用5～10 mm粒徑碎石，坑槽較深面積較大情況下，最底層灑鋪碎石粒徑可以調整為20～30 mm的碎石，以提高路面穩定性。另外，需特別注意的是，維修后，個別坑槽在行車碾壓過程中會出現下沉現象，維修坑槽不夠飽滿，出現這種情況還可以按原修補程序，再次對部分下沉坑槽進行修補作業。

工序4：灑油時人工配合灑布碎石。碎石灑布應均勻，碎石對瀝青膜覆蓋率應為80%～90%，如有漏灑或堆積情況出現，應及時進行人工處理。碎石灑布作業時，除正常灑布所需人工外，應再配備兩名清潔工，將灑落在瀝青層外邊的碎石清掃干凈。

工序5：路面坑槽嚴重時，可根據坑槽深度進行分層灑鋪，坑槽病害較深時，應按3～4層分步灑鋪，灑鋪層數主要取決于路面坑槽深度。先灑一層油，第一層油要多點，保證坑槽底部滲透完成后，再灑鋪碎石，然后再次噴灑熱瀝青，最終將坑槽灑鋪飽滿為止。灑鋪碎石要平整，杜絕出現沙丘狀情況，若出現灑鋪沙丘狀情況，則需要人工及時攤鋪平整后再噴灑熱瀝青，直到坑槽灑鋪瀝青碎石與路面持平。

工序6：撒布完碎石以及瀝青材料后，有條件的需要對路面進行壓實處理，最好利用膠輪壓路機對路面進行碾壓，使碎石嵌入瀝青材料中，沒有壓路機可采用行車自然碾壓。實施壓實作業前，需要對施工區域進行規劃，規劃工作人員可以跟隨的區域，確保在碾壓過程中可以目測道路碾壓情況，包括碎石方向、嵌入情況以及瀝青材料覆蓋情況。需要注意的是，壓實作業必須在瀝青材料冷卻前完成，避免因瀝青黏度過高導致碎石無法完全嵌入瀝青中。碾壓過程中，壓路機的行進速度應盡量控制在8 km/h以下，避免因壓路機移動速度過快導致碎石移動，靜壓即可，確保壓實效果，壓路機嚴禁開振動，避免坑槽邊緣舊路面出現松散現象。

工序7：同步碎石封層施工完成后，需要對封層進行清掃，清理掉路面多余碎石。清掃過程中要小心進行，避免造成碎石脫落，影響封層效果。需要注意是，清掃工作不能在同步碎石封層施工完成后立刻進行，此時瀝青尚未完全凝固，瀝青材料與碎石以及路基間黏結度不高，清掃工作可能會對封層造成破壞。清掃工作最佳時間是在瀝青材料與碎石基本凝結，黏結強度較高時，建議最好在夜晚溫度較低時開展清掃工作，一般來說至少清掃3次，將路面多余碎石掃到道路兩側即可。

5 同步碎石封層施工質量控制

同步碎石封層施工過程中，影響施工質量的因素較多，因此，在施工前必須制訂完善的施工方案，同時嚴格監控施工過程，把控施工質量。具體而言主要需注意以下方面。

5.1 天氣因素

天氣因素對于同步碎石封層施工影響較大，是造成同步碎石封層施工失敗的主要原因之一。瀝青材料主要是通過蒸發獲得黏附性，因此，施工過程中環境溫度、濕度、風速以及路面溫度均會影響瀝青材料的黏附性。一般來說，比較理想的同步碎石封層施工天氣為無風、環境濕度小、持續高溫天氣，在這種天氣條件下瀝青材料可以獲得較好的粘附性。

5.2 環境溫度

在同步碎石封層施工過程中，瀝青材料與碎石黏結程度主要與瀝青材料黏度有關，而環境溫度則是影響瀝青材料黏度的主要因素。較高的環境溫度可以使瀝青材料獲得較好的黏度，從而與碎石緊密黏附，同時也能確保同步碎石封層和原路面緊密黏結。一般來說，同步碎石封層施工建議在10℃以上溫度條件施工，若條件不允許，可以考慮對碎石進行加熱，以確保碎石與瀝青材料有效黏結。

5.3 風速

風速對于同步碎石封層施工影響有利有弊，好處在于有風情況下可以加速瀝青材料凝結過程，弊端則在于可能會破壞瀝青噴灑扇面。建議最好選擇無風條件進行同步碎石封層施工，以確保施工質量，若條件不允許，則可以考慮在瀝青噴灑系統上安裝防風設備。

6 人工同步碎石封層作業注意事項

1）施工現場派專人管理交通，以保證封層早期養護效果。

2）氣溫低于10℃或大風、下雨等天氣時，禁止施工封層作業。

3）封層礦料進場前，對規格、含泥量等技術指標進行檢驗，合格后才能進場，同時用油布覆蓋以防止污染，保持碎石潔凈和干燥。

4）施工作業前，必須對施工設備進行檢查和調試，將儲油罐中殘油清除干凈，確保油泵系統、噴灑系統等能夠正常運轉。同時應標定灑鋪層單位瀝青用量。

5)施工作業時，檢查封層必須與面層粘接牢固，對于黏結不牢、起皮等問題應及時予以返工處理。瀝青灑布不得污染路緣石、護欄立柱等其他結構物，人工灑布啟動、終止時應采取措施，避免噴量過多，縱向和橫向搭接處做到均勻灑布，既不過多，也不漏灑。

7 人工同步碎石封層作業優缺點

7.1 優點

1）農村公路養護采用人工同步碎石封層技術成本低效果好，操作簡單，正常養護1輛自加熱油罐車配1輛碎石運輸車，6～7名養護工即可，較適用于山區農村公路瀝青拌和設備（站場）不便地區。此技術已正式應用于肅南縣農村公路日常養護中且效果極佳。采用人工同步碎石封層技術進行維修作業可以取消常規維修作業大規模機械設備。比如，壓路機配拖板車，攤鋪機配拖板車、瀝青混合料運輸車，采用相應的瀝青拌和設備拌和瀝青混合料，確保挖補切割安全實施。

2）經封層路面能夠提高防水防裂效果，有效治愈路面貧油、掉粒、輕微網裂、車轍、沉陷等病害，主要用于早期建設瀝青碎石農村公路預防性養護和修復性養護。

7.2 缺點

由于高溫瀝青液噴灑出來存在霧化情況，操作高溫出油管人員需做好防護工作，高溫瀝青噴灑停頓時間過長時，要隨時清洗高溫出油管和油泵，以防出油管堵塞造成電機燒毀。

8 結語

綜上所述，人工同步碎石封層技術在道路修復以及養護方面效果良好，不僅施工工序較為簡單，而且整體成本較低，在祁連山區農村公路修復及養護中采用該技術可以顯著改善該地區農村公路性能，同時對于道路通行也不會造成較大影響，綜合效益良好。