二級公路瀝青混凝土路面修補施工工藝研究

姜志榛

摘要 在不斷增加的交通量作用下，二級公路瀝青混凝土路面病害越來越多，威脅著交通的正常運營，為此，文章研究二級公路瀝青混凝土路面修補施工工藝。依托實際工程，選擇改性乳化瀝青修補劑作為修補材料，通過鉆孔壓力注漿工藝將修補材料灌注到路面病害處，利用注漿壓力和改性乳化瀝青修補劑良好的流動性和黏結性，達到修補二級公路瀝青混凝土路面病害的目的。試驗結果顯示，修補后的瀝青混凝土路面滲水系數值在30 mL/min下，證實了研究的路面修補施工工藝可以顯著提升二級公路路面病害的滲水性能。

關鍵詞 二級公路；瀝青混凝土路面；路面修補；施工工藝

中圖分類號 U418.6文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）03-0048-03

0 引言

二級公路在我國公路體系中占據重要地位，對區域經濟的推動作用不可忽視。瀝青混凝土路面因其出色的耐磨、平整和降噪特性，成為二級公路建設的首選。由于多種原因造成的瀝青路面破壞現象越來越多，導致瀝青混凝土路面發生裂縫、松散以及變形等問題，這些病害不僅影響了公路通行安全，也對公路整體結構的穩定產生危害。研究二級公路瀝青混凝土路面修補施工工藝至關重要，通過對瀝青混凝土路面修補施工工藝的研究，有助于加深對瀝青混凝土路面性能退化原因的了解，提升路面修復質量和效率，降低養護成本，為路面的預防性養護施工提供理論支持。

1 工程概況

選取貴州省黔東南地區某二級公路路面修補項目作為研究對象，該二級公路全長約20 km，為雙向兩車道，路面結構采用了水穩碎石基層+瀝青混凝土面層的形式。該公路所在地區氣候條件較為惡劣，由于公路四面環山，晝夜溫差相對較大，年平均氣溫在5.5～29.3 ℃，年降水量約611.4 mm。在調研中得知，該二級公路自開通以來，通行量一直較大，公路受外界惡劣環境因素的影響也較大，造成了瀝青混凝土路面局部路段破損嚴重，許多路段已經出現裂縫、坑槽、壅包等病害問題，具體病害形式與特征如表1所示。

由表1可知，該公路路面已經出現了不同程度的病害，急需開展修補養護施工。由于公路路面病害類型與嚴重程度存在較大差異，運用傳統的路面修補施工工藝已經難以保障修補效果，因此該文以此二級公路為例，對瀝青混凝土路面的修補養護施工工藝展開研究。

2 二級公路瀝青混凝土路面病害類型

2.1 裂縫類病害

裂縫是瀝青混凝土路面中最為常見的病害問題，路面裂縫按其成因大體可分為荷載型裂縫和非荷載型裂縫[1]。荷載型裂縫主要是由于車輛荷載作用下產生的裂縫；而非荷載型裂縫則主要是受外界環境影響、施工工藝不當或者材料不合格等原因所導致產生的裂縫。另外，如果瀝青與混凝土混合配比不當、攪拌不均勻、路基壓實度不足或壓實不均勻等都會使瀝青混凝土路面產生隱患問題，導致路面基層軟化，強度不足，路面老化變脆等質量問題，進而會在車輛荷載的作用下產生裂縫。裂縫的表現形式主要有橫向裂縫、縱向裂縫、網狀裂縫以及反射型裂縫等形式[2]。

2.2 變形類病害

路面變形的表現有局部沉陷和路面褶皺推移兩種，路面局部變形形成的坑洼和褶皺會嚴重影響路面的平整度和使用功能，還容易導致雨水的聚集，加快路基的腐蝕損壞程度。路面沉陷的原因主要包括：一是由于施工時局部路基壓實度不足、強度不夠而造成，在車輛荷載的壓力下造成局部沉陷變化，大面積的沉陷是由于路基不均勻沉降而引起；二是由于沒有及時處理和修補路面裂縫，地表水沿裂縫滲入地基，造成地基發軟，進而導致路面出現沉陷變形的情況。路面出現褶皺推移變形的原因主要是施工把關不嚴、路面材料組成設計不合理造成的，再加上高溫環境和車輛超載的影響，使路面強度不足以抵抗車輪摩擦下的水平作用力，所以產生褶皺推移變形。

2.3 松散類病害

路面松散主要表現是路面在車輪摩擦作用下出現瀝青混合料表面層中的集料顆粒脫落，松散現象會造成瀝青面層脫落，導致路面強度和力學性能的不足，使路面更易出現磨損損壞。這種松散還會從公路表面向下發展，逐漸會造成路基層的損壞。路面松散的原因主要還是跟施工材料有關，比如瀝青用量不足，瀝青黏結性差、集料顆粒外裹粉塵過多、礦料過濕或鋪撒不均勻等都會導致路面松散[3]。

3 二級公路瀝青混凝土路面修補施工

3.1 選擇路面修補材料

結合上述二級公路瀝青混凝土路面修補工程實際情況，提出一種全新的鉆孔壓力注漿施工工藝，針對路面病害特征選擇制備路面修補材料。常用修補材料主要以瀝青為主，常規瀝青難以充分填充路面結構的裂縫、坑槽等病害，選擇一種改性乳化瀝青修補劑作為二級公路瀝青混凝土路面修補材料。改性乳化瀝青修補劑是一種特殊的瀝青材料，它兼具了乳化瀝青與改性瀝青的優點，更能滿足二級公路瀝青混凝土路面的修補需求[4]。在制備改性乳化瀝青修補劑時，選擇以sk90#基質瀝青、陽離子乳化劑、丁苯膠乳SBR為主要原材料，具體參數如表2所示。

為了制備性能更加優越的改性乳化瀝青修補劑，選擇表2所示的三種原材料，采用邊改性邊乳化的方法來制備改性乳化瀝青修補劑。首先，將基質瀝青加熱熔化，加熱溫度需要適宜，如果溫度過低瀝青流動性較差，如果溫度過高會使乳化劑和修補劑失去活性，要將基質瀝青加熱熔化在一個合適的溫度。在加熱基質瀝青時，需要將改性劑與乳化劑按照一定配比放入水中并攪拌至完全溶解的狀態。將加熱熔化后的基質瀝青緩緩倒入配制好的皂液中，對基質瀝青改性與乳化，將瀝青與皂液的混合溶液放在高速剪切機下方，以5 000 r/min的轉速旋轉混合溶液的容器，使基質瀝青和皂液形成黏稠狀液體[5]。最后，將改性與乳化成功的瀝青溶液從高速剪切機上分離，在注漿修補前定期攪拌溶液，避免改性乳化瀝青修補劑發生離析現象。

3.2 路面基層修補施工

施工過程中，如果路面基層表層過干或是過于松散，要適量進行灑水作業；當表層過濕情況下，則要翻開晾曬或采用石灰摻入其中。施工中要對路基頂面的標高、寬度、路拱橫坡、平整度、壓實度及路基表面回彈膜量等指標進行測定，要均勻進行混合料的配制和拌和，確保級配與設計要求相符，在混合料處于最佳含水量時對其進行碾壓施工，碾壓完成后需要灑水對其進行養護，養護周期以7 d為宜。對于已經出現的橫向裂縫，如果裂縫寬度在5 mm以內，要采取灌入熱瀝青的方式處理；如果裂縫寬度在5 mm以上，則需要利用機械對路面進行開槽，再用細粒式瀝青混合料進行填充并搗實。如果裂縫出現較多，宜采用乳化瀝青稀漿封層，要嚴格按照設計要求控制瀝青混合料的配合比，避免出現離析現象，采用間歇式拌和機對熱拌瀝青混合料進行拌和，確保混合料拌和的均勻性。

3.3 鉆孔壓力注漿修補

根據上述內容確定了瀝青混凝土路面的修補材料后，開始鉆孔壓密注漿工序操作，對較為嚴重的瀝青混凝土路面病害開槽處理，如果裂縫尺寸超過5 mm，要沿著路面病害的形狀與走向開出一條規整的凹槽，提升后續鉆孔注漿修補效果。開槽過程中，要將凹槽的深度與寬度控制在16 mm左右，便于去除凹槽內松散破碎的雜質，也有利于提升改性乳化瀝青修補劑的黏結效果。開槽處理完成后，通過大功率壓縮熱空氣機將封槽處理干凈，然后在開好的縫槽處進行鉆孔，注漿孔布設如圖1所示。

由圖1可知，在縫槽附近沿“之”字形布設注漿孔，鉆孔過程中讓鉆機和路面之間呈垂直狀態，避免鉆取孔洞發生偏移，在各注漿孔處安裝注漿針嘴。采用T形扳手與橡皮錘等工具完成注漿針嘴的安裝，將針嘴的橡膠部分完全打入注漿孔內，將針嘴上部的針筒擰緊，防止漿液注漿過程中從針嘴和針筒連接部位冒出。采用槽貼縫式進行封縫處理，將灌縫材料緩慢灌注至縫槽內，避免堵塞針孔口。采用高壓注漿機壓力注漿，先將注漿管閥門關閉，當注漿壓力到達3 MPa，再將高壓注漿機和注漿針嘴連接在一起，采用較低的壓力試灌修補劑，讓注漿管與注漿針嘴中的空氣緩慢排出，再逐步增加灌漿壓力直至達到設計標準。當改性乳化瀝青修補劑從注漿孔冒出時即可停止注漿，并將其和注漿針嘴脫離，以同樣的步驟注漿下一個注漿孔。在全部注漿孔的注漿完成后，還要對修補后的瀝青混凝土路面開展養護處理，達到更好的病害修補效果。

4 施工結果檢測

為了驗證工藝的可靠性，要對修補后的瀝青混凝土路面結構展開滲水試驗。在路面結構上隨機布設10組具有代表性的試驗點，在各試驗點位置處布置滲水儀，用于模擬與測定瀝青混凝土路面病害處的滲水情況，選取下式所示的滲水系數作為瀝青混凝土路面滲水試驗的評價指標。

式中，η——二級公路瀝青混凝土路面的滲水系數值（mL/min）；Q1、Q2——路面第二次與第一次記錄時間下的滲水量；t1、t2——路面第二次與第一次滲水記錄時間。根據上式測定并計算修補后的二級公路瀝青混凝土路面各試驗點的滲水系數值，根據《公路工程技術標準》中的理論規定值，繪制路面修補效果如圖2所示。

根據圖2所示的瀝青混凝土路面滲水系數實測值和理論值對比曲線可知，經過施工修補后的二級公路瀝青混凝土路面病害點對應的滲水系數值在15～25 mL/min之間，最高不超過規定的30 mL/min理論值。由此說明，試驗點所在的瀝青混凝土路面病害的修補效果較好，經過修補后的瀝青混凝土路面病害處結構黏結性與滲水性得到了顯著提升，進一步驗證了該文所提瀝青混凝土路面修補施工工藝的可行性與可靠性，可以滿足我國二級公路路面病害修補施工要求。

5 結束語

該文以二級公路瀝青混凝土路面修補施工為主題，旨在探討有效的修補方法和施工工藝，以提高路面的使用性能和延長使用壽命。首先，簡單介紹了實例工程概況與路面病害特征；然后結合二級公路瀝青混凝土路面情況，引入鉆孔壓密注漿修補施工工藝對路面病害填充修補；最后對修補后的瀝青混凝土路面進行滲水試驗。根據試驗結果，驗證了該文研究的路面修補施工工藝的有效性，可以為同類型二級公路瀝青混凝土路面修補施工提供參考和借鑒。

參考文獻

[1]閆兆柏， 劉攀， 周家強， 等. 高性能彈性混凝土在橋面反射裂縫快速修補工程中的應用[J]. 公路， 2022（8）： 23-28.

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[3]唐士潤， 高江濤， 魏永鋒. 適用于瀝青路面的常溫澆筑式快速修復材料的研究[J]. 中外公路， 2021（3）： 310-313.

[4]張艷云， 孫洋， 李鑫. 瀝青混凝土材料在市政道路施工中的應用[J]. 材料保護， 2021（1）： 207-208.

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