碎石封層在瀝青路面中的應用

馬上峰

（甘肅省嘉峪關公路事業發展中心，甘肅 嘉峪關）

1 碎石封層的特點及作用

碎石封層是一種通過層鋪法將瀝青鋪灑于路面，再在其上撒布一層碎石，經過碾壓后最終形成一種全新的結構層的施工方法，有單層式、雙層式、嵌入式三種工藝，如圖1 所示。其主要起到防止地表水滲入基層，保護路面，對磨損嚴重的路面進行修復，增加路面面層摩擦系數，減少交通事故等作用，同時可以起到預防性養護，減少養護支出的作用[1]。

圖1 碎石封層的結構形式

相較于微表處、稀漿封層、薄層罩面等工藝，碎石封層適用范圍更廣，尤其是應用于裂縫較多的瀝青混凝土路面時，其使用效果和耐久性更好，主要是由于在路表的瀝青層能有效的阻止地表水的下滲，并能吸收一部分應力。除此之外，碎石封層造價也相對較低，單層碎石封層成本約10 元/m2，僅為其他工藝的1/3～1/2[2]。

2 碎石封層材料

2.1 碎石

碎石封層的質量好壞在很大程度上取決于碎石質量的優劣。在選用碎石時，應優先選擇尺寸單一、潔凈程度高、棱角分明的碎石。常用碎石粒徑主要有3個等級，分別為4.75～9.5 mm、9.5～13.2 mm、9.5～16 mm，一般情況下，上封層宜優選9.5～13.2 mm 檔碎石，高速公路下封層宜優選9.5～16 mm 檔碎石，其他等級公路宜優選4.75～9.5 mm 檔碎石。但無論選擇哪一種尺寸，均應保證尺寸一致。選用的碎石力學性能指標應滿足表1 中的規定。

表1 碎石封層集料物理力學性能

2.2 瀝青

可優先選用道路石油瀝青、橡膠瀝青、改性瀝青等，選用道路石油瀝青時，可選擇90 或70 號A 級瀝青；選用橡膠瀝青時，其橡膠粉應采用常溫磨細的橡膠粉，可優先選用廢舊輪胎磨細的橡膠粉，其物理及化學性能應滿足表2 的規定。

表2 橡膠粉物理及化學性能

拌和好的橡膠瀝青應在24 h 內全部用完，必須儲存時，應儲存于145～155 ℃的環境中，最長不應超過3 d，儲存時應不斷攪拌，防止離析，再次使用時，必須經檢測合格后方可使用。無論采用何種瀝青，其摻量均應經試驗確定。

3 碎石封層施工

3.1 路面狀況調查及處理

正式施工前，應對擬處理路面進行路面狀況調查，如病害情況，橫坡及彎沉等進行詳細摸底，并制定相關處理方案，同時確保路面凈空不低于6 m，以滿足碎石封層機械化施工的需求。

原路面處理主要包括路表處理及清掃及確定單幅施工寬度。首先應對擬施工路面的車轍、擁包、裂縫等病害進行處理，如果其強度不能滿足要求，則應對其進行補強處理；對于陡坡以及急轉彎路段應進行銑刨拉毛處理；對于裂縫小于5 mm 的路段，可不進行處理。擬施工路段病害處理完成后，應對其進行全面清掃，若為基層，則應噴灑透層油。路面處理完成后，應根據擬施工路段路面寬度及機械性能確定單幅施工寬度，在滿足要求的情況下，盡可能減少施工幅數[3]。

3.2 施工工藝

碎石封層施工主要包括施工準備階段和施工階段兩大階段，施工準備階段主要包括人員、設備、材料等方面的準備工作，施工階段主要包括膠結材料撒布、碎石撒布、碾壓、修補及養護等工作，施工工藝流程如圖2 所示。

圖2 碎石封層施工工藝流程

3.3 施工注意事項

按照設計文件，自下而上分層施工。首先撒布膠結材料，撒布時，應注意撒布速度與機械設備生產能力相適應，避免膠結材料撒布完成后等待過長時間后再撒布碎石。如果膠結材料為瀝青，則應在瀝青破乳前完成碎石的撒布，同時注意撒布時瀝青溫度變化情況、碎石撒布用量及均勻性。撒布碎石前，應嚴格按照設計數量撒布，不能隨意減少或增加碎石的撒布用量，否則將對結構嵌擠條件造成一定影響，最終影響其施工質量。碎石封層通常使用輪胎壓路機進行碾壓，既能保證壓實質量效果，又不會對碎石造成破壞，壓路機質量宜選用16～20 t，質量越大，越能達到較好的壓實效果。進行碾壓時，一般情況下應碾壓3～4遍以上，速度應保持一致，不宜過快，初壓以2 km/h為宜，復壓可適當增加碾壓速度，但不宜超過8 km/h。如果選用乳化瀝青為膠結材料，則應等待瀝青破乳、水份完全蒸發并且基本成型以后才能通車，其他瀝青材料在碾壓密實以后就可以開放交通，開放交通后還能起到進一步壓實的作用。但在通車初期應設置相關標志、標牌，防止車輛速度過快，應限制在20 km/h 以內。如果局部存在泛油等情況時，應及時在泛油處補撒一層嵌縫料并將其掃勻，嵌縫料粒徑應與撒布的碎石粒徑保持一致，如果路面存在過多的碎石應及時將其清掃出路面或者回收利用[4]。

3.4 質量控制

施工過程中應及時對膠結材料和碎石撒布用量、撒布溫度、撒布均勻性、碎石與膠結材料的粘附性等進行控制，具體如表3 所示。

表3 碎石封層施工質量檢查

膠結材料、碎石撒布用量可有兩種檢測方法，分別為實測法和總量推算法。兩種方法均可對其撒布用量進行較為準確的檢測。

（1）實測法。試驗方法：將已知重量為m1和面積為S 的油毛氈平鋪于路面，待撒布車通過該處后稱取油毛氈質量記為m2，將油毛氈上的膠結材料或碎石刮除，再用三氯乙烯浸泡沖洗法獲得膠結材料或碎石的重量記為m3，然后再通過下式可計算得出膠結材料和碎石用量。該方法對于灑布車車速依賴較大，因此，在檢測過程中應盡量保持其速度恒定，至少應檢測3組，且該檢測結果為實時結果。

式中，P膠i代表第i 試驗膠結材料用量（kg/m2）；P石i代表第i 次試驗碎石用量（kg/m2）；P膠代表膠結材料平均用量（kg/m2）。

（2）總量推算法。該方法通過對膠結材料或碎石的總用量與總施工面積來進行計算，最終得出施工區域每單位面積的膠結材料或碎石的用量，該方法通過總量來進行控制，無法實時對用量情況進行檢測，對需要施工過程控制來說有一定不利影響[5]。

4 應用情況

某一級公路全長23.12 km，路面面層采用8 cm 厚AC-20 +6 cm 厚 AC-13+4 cm 厚SMA 形式，由于通車年限較久，車流量大，且超載車輛較多，路面出現了不同程度的損壞，為對損壞路面進行修復，采用了改性瀝青碎石封層施工。施工結束后，對全線損壞程度較為嚴重的路段進行檢測，投入運營8 個月后，路面平整度仍然較好，色澤一致，無明顯裂縫及擁包現象，抗滑性能較修補前有明顯提高，表明碎石改性瀝青碎石封層起到了良好的作用。

5 結論

實踐表明，碎石封層是一種非常有效且造價低廉的養護施工技術，不但可以改善舊路外觀質量，還能提高舊路的抗滑性能，有效地防止地表水滲入基層，防止道路病害進一步發展，能有效提高道路使用壽命。為保證碎石封層施工質量，首先應對原材料質量進行把控，同時加強施工過程中的質量控制，最后再嚴格按照相關要求進行質量檢驗，最終才能圓滿完成施工任務。