微表處技術在3 000 m以上高海拔山區公路養護中的應用

李鵬杰 楊智 劉平讓 蒲愛華 張劍

摘要 為了能夠有效改善高原高海拔地區道路養護效果，減少道路損壞情況。文章以甘孜州3 000 m海拔以上高度道路為例，采用微表處技術進行處理，并進行長期的實踐和跟蹤。通過研究可以發現，高海拔地區應用微表處技術，要取得良好的效果，需要從原材料、施工設備等多個方面出發，根據施工的氣候條件進行科學調整。研究結果表明，微表處技術在3 000 m以上高海拔山區公路養護中的應用需要根據實際條件進行優化。

關鍵詞 高海拔；山區；公路養護；微表處技術

中圖分類號 U416.217文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）23-0118-04

0 引言

在我國公路建設網絡中，川藏公路具有重要的意義，擔負著聯通東西部交通、增強中央對大西部地區的經濟文化開發建設，以及軍事、政治統一管理的重要作用，具有極其重要的戰略作用。同時，川藏公路沿途有險峻壯觀的景色、獨特的民族風情，也吸引著廣大的旅游愛好者，G317、G318國道每天車流量巨大，交通任務繁重。甘孜藏族自治州處于高原高海拔地區，冬季平均氣溫在?5 ℃左右且持續時間超過三個月。G317、G318國道貫穿全州，由于海拔高，氣候環境特殊，晝夜溫差大，彎道多、坡度大，重載車輛多，道路損壞較其他區域速度更快。特別是超過3 000 m海拔后，氧量更小、紫外線更強烈，對材料、設備等各方面影響更大。因此，加強日常公路養護和預防性養護，提高公路技術狀況水平，尤其是尋找契合高海拔區域公路養護的新技術，是甘孜州公路工作者的一項重要任務。

近幾年甘孜州公路局在做好日常公路病害處理和保通前提下，逐步實施被動養護向主動預防養護的轉變，采用了微表處、同步碎石、開普封層等預防性養護技術，取得了良好的養護效果和經濟效益，特別是微表處技術具有施工方便、性價比高、低碳環保、抗滑耐磨的特點，在甘孜州預防性養護中得到廣泛應用。微表處技術是一種預防性的養護方法，采用一層密實的瀝青混合料薄層結構，其主要是由改性乳化瀝青和滿足級配的礦料冷拌和成稀漿狀態攤鋪而成，成型后路面具有防水、抗滑、耐磨的作用。微表處技術在路面輕微病害的情況下進行使用，能夠發揮出良好的效果。通過微表處技術的應用，可以形成良好的防水能力，確保路面不會受到雨水侵蝕并防止泄露。同時，通過該技術的應用還可以增加路面上的磨損層，改善路面的抗滑性能。此外，通過微表處技術的應用還能夠改善路面的平整與外觀，有效防止路面松弛與老化，并且還能夠在一定程度上降低施工成本。

甘孜公路局和四川快馬養護公司通過長期的工程實踐和總結，認為3 000 m以上高海拔微表處技術的應用，要確保施工成功并取得耐久性養護效果。無論是原材料的選用和調整、施工設備的調整和標定，還是不同施工氣候條件下的現場調整，3 000 m以上高海拔微表處技都與常規海拔下具有很大的不同。為了指導今后甘孜州公路系統3 000 m以上高海拔微表處施工，為同行業提供工程參考，該文將從以下幾個方面做出總結，該文中的高海拔均指3 000 m以上的海拔高度。

1 高海拔微表處實施前路面處理的方法和要求

高海拔瀝青混凝土路面因晝夜溫差大、紫外線輻射強，加速瀝青老化，容易形成大量的溫縮裂縫以及坑槽等路面病害。微表處作為一種路面薄層預防性養護技術，不能有效解決原路面的這些病害。因此，微表處施工前一定要對原路面進行仔細的病害排查和有效處理。高海拔區域瀝青拌和站資源較少，運距大，因此，小面積坑槽處理可采用溶劑型冷補料或BCR改性乳化瀝青冷拌冷補；大面積坑槽可采用熱拌瀝青混合料，但要注意混合料的保溫運輸，運輸要采用瀝青混合料保溫裝置，避免攤鋪溫度和碾壓溫度過低^[1]。對不具備熱拌料混合料供應條件的，可采用冷拌冷鋪進行修補，但要求在破乳后進行壓實，并在足夠的成型強度后才能開放交通。若因基層局部強度不足等原因導致破壞形成的沉降類坑槽，應先處治基層，在基層強度滿足要求后再進行面層的修補。對于基層引起的反射性裂縫，要在開槽后，采用低溫型道路密封膠進行灌縫，對于淺層溫縮或老化疲勞裂縫，清潔干凈后，可以不用開槽。對于沉降性裂縫，最好采用高聚物注漿先進行處理，然后灌縫。對于塊狀網裂或龜裂，采用網裂貼或網裂修補劑進行處理。對于高海拔區域路面，微表處實施前，一定要對原路面病害的處理情況進行全面檢查，對未達到技術標準的路面進行重新處理，這對于微表處實施效果具有重要意義。

另外，對于高海拔公路實施微表處技術時，必須先對原路面噴灑高滲透改性乳化瀝青黏層油，提高抑制裂縫反射和增加層間結合的能力。高滲透改性乳化瀝青乳液黏度和顆粒粒徑比普通乳化瀝青要小，蒸發殘留物針入度和5 ℃延度不小于100，具有良好的抗老化和低溫性能。

2 高海拔微表處對原材料的技術要求

改性乳化瀝青是微表處的核心材料，微表處選用的改性乳化瀝青應選用陽離子型聚合物改性的乳化瀝青，改性劑劑量（改性劑有效成分占純瀝青的質量百分比）不宜小于3%。受地域特點及氣候、交通等方面影響，對技術指標有不同的要求。在滿足高低溫、降雨量等氣候分區指標前提下，通過工程實踐總結，認為3 000 m海拔以上高度微表處改性乳化瀝青與常規微表處改性乳化瀝青有著明確的技術指標要求^[2]。一是要具備更高的低溫延度，二是要具備更快的破乳速度，三是要有較好的彈性回復率。二者指標要求對比如表1所示。

由于3 000 m以上海拔區域常年溫度較低，因此在工程實際中更注重低溫性能，軟化點可以低于常規微表處標準，但5 ℃延度要求需要大幅度提高。由于3 000 m以上海拔區域，每天的溫差很大，因此增加了彈性回復率要求，高彈性回復可以降低溫縮裂縫產生的概率。因3 000 m以上海拔高度空氣稀薄，溫度較低，混合料成型較慢，因此要求改性乳化瀝青要有較高的固含量，減少混合料水分，加快破乳速度和成型，同時，混合料油石比選擇，在工程施工中不能低于設計的最佳油石比，要高于實驗室設計標準的油石比0.2～0.5為宜。同時，混合料拌和試驗要考慮施工的最低溫度，根據現場拌和，調整乳化瀝青的破乳速度。按照《微表處技術規程》（T/CECSG：M53-02—2020），選用A級微表處的技術要求。

3 高海拔微表處對礦料級配的要求

國內微表處施工礦料多數采用玄武巖、輝長巖、石灰巖經過破碎篩分的粗細集料、礦粉等摻配而成，考慮甘孜州區域特點和資源條件，在滿足質量指標要求的前提下，盡量采用當地礦料，粗集料主要是卵石等經多級破碎而成，細集料采用卵石破碎水洗而成，砂當量值高但粉料少，一般通過添加礦粉滿足配比要求，以提高甘孜州養護的經濟型和施工可行性。微表處礦料級配見表2。

但在工程實踐中發現，在3 000 m海拔以上微表處，采用的礦料級配在滿足表2微表處礦料級配范圍時，不取中線，而采用粗集料（2.36 mm以上）偏下線，細集料（2.36 mm以下）偏上線，具有較好的抗滑、防水等路用性能。修正后的3 000 m以上微表處礦料級配見表3。

4 高海拔微表處對稀漿混合料的技術要求

稀漿混合料的技術指標直接關系微表處的施工和道路使用性能，為了確保3 000 m海拔以上微表處的工程質量，根據試驗和實踐，提出高于常規微表處的稀漿混合料的技術要求，見表4。

在3 000 m以上高海拔微表處施工，稀漿混合料設計要滿足表4規定的同時，還要注意以下幾點：

（2）3 000 m以上高海拔微表處水分蒸發緩慢，施工稀漿混合料的理想稠度要高于常規微表處，加水量盡量小，保證能快速破乳，形成初期強度。

（3）混合料拌和試驗要考慮施工的最低溫度，通過現場拌和，調整乳化瀝青的破乳速度。按照《微表處技術規程》（T/CECS G：M53-02—2020），選用A級微表處的技術要求。

（4）3 000 m以上高海拔微表處水泥添加量要根據氣溫變化隨時調整，在滿足稠度和可拌和時間下，適當提高水泥量，但不超過3%。

（5）3 000 m以上高海拔微表處正式施工前要進行試驗段的攤鋪，試驗段的攤鋪盡量選擇施工期相對較差的氣候條件（施工可能出現的低溫、陰天），更利于整體項目的后期順利進行。

高海拔微表處稀漿混合料設計的特點為：油石比高，稠度大，拌和時間短，加水量小。

5 3 000 m以上高海拔微表處對設備的影響和要求

微表處攤鋪設備大多裝載在貨車地板上，隨車輛移動施工。整個攤鋪體系包括作業動力系統、給料系統、拌和系統、攤鋪系統和控制系統，能將集料、填料、水、乳化瀝青及添加劑按一定比例輸送到拌和器內，經快速攪拌形成流動狀態的微表處稀漿混合料，通過攤鋪槽均勻平坦地攤鋪在路面上。微表處技術施工過程中，工作系統由一臺發動機提供動力，各種材料通過液壓系統傳遞動力，保證各種原材料按照事先設定的比例混合，因此，各種原材料計量的準確性和輸送的穩定性非常重要，由于高原高海拔區域的氣候特點和氣壓變化，在3 000 m以下施工，攤鋪設備功率衰減不明顯，而超高3 000 m海拔，發動機功率隨著海拔高度的升高而大幅度下降，液壓系統動力各單元出現不同程度的下降，影響混合料配合比的準確性，難以保證施工質量。根據多年的高海拔施工經驗，在3 000 m海拔以上進行微表處施工的設備，必須是性能良好的較新設備，對發動機進排氣系統要進行調整，加大進氣量，選擇有質量保證的燃油，必要時更換液壓系統元件，保證液壓動力強勁，滿足施工要求^[3]。

由于高原高海拔環境下，隨著海拔、溫度和氣壓等方面的變化，會造成攤鋪設備功率降低和各材料輸出系統變化不一致，造成攤鋪出來的微表處質量無法得到保證。因此，目前國家微表處技術指南和設備廠家給予的微表處攤鋪車標定要求和標定方法不能適用于高海拔區域，在3 000 m以上海拔施工時，要加大設備標定頻次，在項目首次設備標定后，如果施工氣溫和首次標定氣溫相差5 ℃以上，要對攤鋪設備進行重新標定。

采用“三控檢驗法”對微表處稀漿混合料進行油石比檢驗，發現油石比異常時，要及時對設備進行重新標定。

設備是高海拔微表處成功實施的關鍵因素之一，在3 000 m海拔以下，各生產廠商的設備功率供應基本可以滿足；在3 000 m海拔以上，設備功率下降很快，動力單元匹配問題就會暴露出來，會出現實際生產原材料配合比和設計配合比出現重大偏差；在3 000 m同一海拔，不同季節、不同溫度下，設備都會呈現不同的“高原反應”，這一方面的經驗需要施工單位引起高度重視。

6 高海拔微表處施工質量控制及注意事項

遵循科學、嚴謹的態度進行高海拔微表處的施工，一定要高度重視3 000 m以上海拔的氣候特點，不可按照常規思維和低海拔區域施工經驗進行高海拔區域微表處施工。為了保證高海拔微表處的施工質量，每天施工前一定要做好原材料、設備、人員健康等方面的檢查工作^[4-5]。

常規微表處施工前材料的質量檢查應以同一料源、同一批次運至生產現場的相同規格品種的集料、（改性）乳化瀝青等為一“批”進行檢查。3 000 m高海拔微表處的礦料盡量按工程需要，同一料源一次性準備充足，避免礦料變化帶來質量波動。（改性）乳化瀝青指標按工程稀漿配合比設計確定的生產配方，應單獨設置儲存罐，進入工地每批次進行檢查并進行拌和試驗后，滿足A級混合料要求方可使用^[6]。每天檢查礦料級配和含水量，發生變化時必須調整攤鋪機的設定，確認材料配比符合設計配比后才可施工。每天要記錄溫度和濕度的變化情況^[7-8]，尋找規律變化，適時做出調整。

（1）施工前必須提供原材料的檢測報告、稀漿混合料設計報告和復核報告，確認符合要求；必須提供攤鋪車標定報告。在確認材料、設備等沒有發生變化，符合要求后，方可施工。

（2）施工前要充分做好氣象記錄，關注天氣變化，考慮可能出現的最低溫度和降溫、降雨、降雪天氣，做好工程預案。

（3）施工過程中盡量選擇較好的天氣，每天早施工早收工，防止突如其來的降雨降雪，造成質量缺陷和損失。

（4）施工過程中做好人員、設備的安全保護措施，對施工完成后的路面做好保護，避免行人、牦牛、車輛等對路面造成損害。

（5）高海拔微表處初期成型后，必須采用膠輪壓路機進行碾壓，采用6～14 t膠輪，控制好碾壓時間，以防止黏輪或出現松散現象。

（6）重點關注陰坡路段、樹蔭部位，最好安排在溫度較高、陽光充足的時間段進行施工。

（7）做好彎道的攤鋪寬度調整和補償，保證攤鋪線性美觀，施工過程中盡量選擇上坡施工。

7 高海拔微表處施工案例及總結

近年來，通過不斷積累工程經驗，甘孜州公路在3 000 m高海拔微表處技術應用取得了良好的工程效果，如圖1～3所示，3 000 m以上海拔的微表處施工中、施工剛結束、施工運行后效果。

經過對康定、新龍、德格等3 000 m以上海拔微表處工程路段進行跟蹤和檢測，微表處施工過程中，在溫度15 ℃以上、無下雨情況下，攤鋪的微表處可以實現2 h開放交通；在陰山路段，潮濕天氣下，當日8 h內可實現開放交通。采用單幅施工，施工對交通影響較小，真正實現快速養護。由于微表處采用的是冷拌冷鋪，無須加熱，無煙氣粉塵產生，對環境影響小，綠色環保。

微表處實施后，路面防水性能大幅度提高，滲水系數均小于6 ml/min，減少路面水分，對凍融病害有很好的抑制作用，減緩高海拔路面的破損速度，達到很好的路面預防養護效果。路面抗滑能力明顯增強，對山區道路的行車安全有很好的提升，目前，還在積極推進高海拔抗凝冰微表處的工程試驗，希望能解決高海拔道路長時間凝冰帶來的安全困擾。為了響應交通部“材料循環利用”號召，解決舊瀝青混合料的再生利用，實現綠色養護、節能降碳，在高海拔養護工程項目中，鋪筑了再生微表處試驗段，也取得了成功。

8 結語

總之，高海拔實施微表處養護技術是非常有效的公路預防性養護措施。但是通過研究發現，要保證高海拔微表處的工程質量，需要在原材料、設備、混合料設計、施工過程的質量控制中，做出相應調整。甘孜公路局正在總結工程經驗，跟蹤工程效果，制定相應的技術指南，用于指導高海拔微表處的施工。今后，每年根據路面狀況檢測結果，有計劃地安排微表處預防性養護工程，節約養護成本，保證公路運行質量。繼續探索高海拔區域新的養護技術，推動高海拔公路養護水平的提高。

參考文獻

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收稿日期：2023-10-09

作者簡介：李鵬杰（1987—），男，本科，工程師，研究方向：高原高寒地區道路建設與養護四新技術開發和利用。