微表處在山區(qū)普通國省干線公路預(yù)防養(yǎng)護(hù)工程中的實(shí)證研究
——基于四川省通江縣某公路病害處治的探索

劉泉華

（通江縣公路養(yǎng)護(hù)管理段，四川 巴中 636700）

0 引言

為貫徹預(yù)防為主、防治結(jié)合的公路養(yǎng)護(hù)方針，交通運(yùn)輸部在2018 年頒布的《公路養(yǎng)護(hù)工程管理辦法》中將預(yù)防養(yǎng)護(hù)正式納入養(yǎng)護(hù)工程分類。預(yù)防養(yǎng)護(hù)是在公路整體性能良好但有輕微病害前提下，為延緩性能過快衰減、延長(zhǎng)路面使用壽命而預(yù)先采取的主動(dòng)防護(hù)工程[1]，其核心是追求最佳成本效益的養(yǎng)護(hù)措施。需及時(shí)采用經(jīng)濟(jì)適用的建設(shè)方案，對(duì)公路病害及時(shí)進(jìn)行有效處治，防止病害擴(kuò)大，有效預(yù)防公路發(fā)生功能性損害，使公路預(yù)防養(yǎng)護(hù)和修復(fù)養(yǎng)護(hù)實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)。

1 實(shí)證公路現(xiàn)狀

1.1 基本情況

實(shí)證公路路段為G347 線（南京—德令哈）過境四川省通江縣某段，該縣屬集中連片特困地區(qū)，經(jīng)濟(jì)條件較差，2022 年地方一般公共預(yù)算收入僅5.03 億元，但一般公共預(yù)算支出高達(dá)58.95 億元。縣域地處四川省東北部，位于米倉山東段南麓大巴山缺口處，在地質(zhì)構(gòu)造上位于四川臺(tái)向斜向秦嶺地槽褶皺帶的過渡地區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性形成縣內(nèi)地貌類型的多樣化，其主要地貌類型有臺(tái)狀山、單面山、背斜山、豬脊背等[2]。該縣全域?qū)僦衼啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，氣候受地形影響比較明顯，夏季氣溫高、降雨集中，秋季氣溫下降快、多雨，具有氣候溫和、雨量充沛、濕度大、霜期短、光照充足等特點(diǎn)，多年平均氣溫16.7℃，極端最低氣溫-7.6℃，多年平均降水量1107.9mm。

1.2 現(xiàn)有公路狀況

1.2.1 公路技術(shù)狀況評(píng)定

實(shí)證路段為瀝青混凝土路面，行車道寬度為6.5m，根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）有關(guān)規(guī)定，通過對(duì)公路現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)并根據(jù)相關(guān)養(yǎng)護(hù)資料綜合分析，該公路狀況基本滿足三級(jí)公路、設(shè)計(jì)速度為30km/h 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2 路面現(xiàn)狀

根據(jù)通江縣公路養(yǎng)護(hù)管理段組織編制的《2023 年度通江縣普通國省道養(yǎng)護(hù)工程路況調(diào)查總報(bào)告》與歷史養(yǎng)護(hù)資料分析，該路段既有路面結(jié)構(gòu)層厚度為58cm（包括4cm 的瀝青上面層、4cm 的瀝青中面層、5cm 的瀝青下面層、15cm 的水泥 混凝土 層、15cm 的水穩(wěn)層、15cm 的級(jí)配碎石），通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)裂縫、龜裂、完好等路段隨機(jī)鉆芯取樣，瀝青面層最大厚度小于140mm，最小厚度大于110mm，差異性較大。

鉆芯芯樣呈密實(shí)狀態(tài)，且病害處芯樣面層無松散狀，大多被裂縫分裂成大塊；基層芯樣完整、強(qiáng)度較高但有局部損壞。根據(jù)芯樣分析，路面瀝青混合料整體壓實(shí)和上基層整體板結(jié)狀況較好，與路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果基本吻合。

1.3 路面主要病害

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，全路段路面為水泥混凝土路面基礎(chǔ)上加鋪瀝青混凝土面層，因過往重型運(yùn)輸車輛多，導(dǎo)致瀝青混凝土路面承受剪應(yīng)力過大而導(dǎo)致破損，加之受貨車漏撒泥水、剎車水及雨水沿面層裂縫下滲等因素影響，致使路面形成不可恢復(fù)的永久變形，造成裂縫、龜裂、坑槽等病害。

1.3.1 裂縫

路段裂縫有橫向裂縫和縱向裂縫，橫向裂縫多分布于公路邊側(cè)，一般呈細(xì)長(zhǎng)狀，數(shù)量相對(duì)較少；縱向裂縫多分布于中線附近，且中央處縱縫多與龜裂混合，裂紋較細(xì)。

1.3.2 龜裂

龜裂橫向范圍較大，縱向距離較長(zhǎng)，裂縫較細(xì)小，部分龜裂處同時(shí)存在路面沉陷。

1.3.3 坑槽及塊裂

坑槽及塊裂為該路段主要病害，坑槽基本伴隨塊裂呈橫向分布。

2 路面病害主要成因及養(yǎng)護(hù)需求分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及鉆芯資料，基層部分良好，因此路面病害多由瀝青面層自身原因形成。

2.1 橫向裂縫和路面龜裂主要成因

2.1.1 溫度原因

當(dāng)?shù)貢円箿夭钶^大，不同礦物顆粒所組成的固相、液相和氣相等在溫度變化特別是降溫過程中相互作用，材料產(chǎn)生體積收縮引起瀝青面層收縮產(chǎn)生病害[3]。

2.1.2 施工原因

在原施工過程中因?yàn)r青面層碾壓次數(shù)不夠、未按規(guī)范要求碾壓等原因，致使瀝青面層密實(shí)度不達(dá)標(biāo)，在行車荷載作用下形成裂縫。

2.1.3 材料原因

原施工過程中的材料存在混合料老化、黏結(jié)力差等原因產(chǎn)生病害。

2.2 縱向裂縫主要成因

縱向裂縫產(chǎn)生的原因除包括產(chǎn)生橫向裂縫的全部原因外，還包括路面因重車碾壓導(dǎo)致渠化交通順輪跡帶方向產(chǎn)生的剪切破壞。

2.3 坑槽、塊裂形成的主要原因

2.3.1 道路臨近使用壽命及荷載作用產(chǎn)生坑槽

瀝青路面在長(zhǎng)期使用后存在紫外老化、熱老化等現(xiàn)象，導(dǎo)致瀝青的延展度與針入度逐漸下降老化，致使路面出現(xiàn)裂縫、松散等情況，在雨水與行車荷載等作用下逐漸形成病害。

2.3.2 瀝青路面混凝土層透水

原施工階段未嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)技術(shù)規(guī)范，導(dǎo)致瀝青混凝土面層填充材料不符合要求，面層空隙率過大，在雨季容易出現(xiàn)透水現(xiàn)象導(dǎo)致路面形成病害。

2.3.3 路基基層與瀝青面層之間出現(xiàn)干擾層

在原施工過程中，在加鋪瀝青面層前未清掃干凈部分基層雜物，導(dǎo)致產(chǎn)生隔離層，若對(duì)應(yīng)位置的瀝青混凝土面層漏水后則容易形成泥漿包，經(jīng)重車反復(fù)碾壓泥漿包破裂后進(jìn)而形成病害[4]。

2.4 病害路面養(yǎng)護(hù)需求分析

根據(jù)檢測(cè)資料表明，路面行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）、路面損壞狀況指數(shù)（PCI）以及路面使用性能指數(shù)（PQI）的評(píng)價(jià)等級(jí)均為優(yōu)，實(shí)地查看公路表面層性能較好，路面損壞狀況較輕，原路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（承載能力）總體狀況良好。結(jié)合路面破損狀況、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、路面檢測(cè)指標(biāo)、安全運(yùn)行狀況，以及病害成因分析結(jié)果，根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范經(jīng)綜合研判，為延長(zhǎng)路面使用壽命，宜實(shí)施預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施以處治路面病害。

3 路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)方案

3.1 總體思路

預(yù)防養(yǎng)護(hù)施工方案一般采用微表處、開普封層等方式，鑒于開普封層施工需由碎石封層和微表處或稀漿封層組合而成，造價(jià)相對(duì)較高，考慮到通江縣屬未脫貧縣縣級(jí)財(cái)力較弱的實(shí)際情況，結(jié)合目標(biāo)路段地理區(qū)位、氣候水文狀況、預(yù)防養(yǎng)護(hù)目標(biāo)、區(qū)域內(nèi)運(yùn)輸車輛通行要求等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選選擇微表處方式施工。微表處方式施工的基本思路是：首先，處理原路面單一裂縫擴(kuò)縫灌縫；其次，將龜裂、坑槽等病害逐層銑刨后采用新拌瀝青混凝土逐層修復(fù)；最后，加鋪1cm 厚MS-3 型BCR 改性乳化瀝青微表處，加鋪后路面標(biāo)高提高1cm。

3.2 路面縱、橫向裂縫微表處方案

3.2.1 處治方案

第一，尚未發(fā)展出支縫的裂縫。對(duì)于裂縫邊緣輪廓不清晰的輕微裂縫可暫不處理，裂縫邊緣輪廓清晰的用開槽機(jī)擴(kuò)縫后再用專用填縫料灌縫。應(yīng)根據(jù)路面裂縫情況確定開槽灌縫的尺寸，需采用熱熔型高分子聚合物密封膠作為灌縫填料，其具有較強(qiáng)的黏結(jié)力和附著力，能適應(yīng)氣候變化保持較好的延展性和高彈性。第二，已經(jīng)發(fā)展出支縫的裂縫。路面出現(xiàn)明顯沉陷變形，一般在裂縫兩邊各開挖至少50cm 寬至下面層頂面，在裂縫上對(duì)中鋪貼至少50cm 寬的SBS 改性瀝青防水卷材。應(yīng)根據(jù)每條縫的走向確定卷材的實(shí)際寬度，卷材邊緣距裂縫邊緣的距離不得小于25cm，并盡可能地保證鋪貼位置居中。對(duì)沉陷變形的嚴(yán)重裂縫，須逐層銑刨逐層確定處治深度[5]，基層表面松軟的可清除后用下面層瀝青混凝土一并處理；對(duì)基層整體松散的則先采用低標(biāo)號(hào)水泥混凝土處治后再恢復(fù)上面的結(jié)構(gòu)層。由于此類裂縫影響范圍一般較寬，因此開挖面宜加寬，并在上下面層形成縱向、橫向的錯(cuò)臺(tái)。第三，縱橫向裂縫。應(yīng)整體處治縱橫交錯(cuò)裂縫以及不能分開處治的縱向和橫向裂縫，根據(jù)裂縫開裂的具體情況采用合適的處治方案。

3.2.2 施工工藝要求

第一，灌縫處治工藝。應(yīng)根據(jù)路面裂縫的具體情況確定開槽灌縫尺寸，并采用開槽機(jī)、清干機(jī)等專用機(jī)械設(shè)備，按開槽、清潔、干燥、灌縫與養(yǎng)生等流程進(jìn)行施工，處治后需待灌縫材料性能穩(wěn)定、灌縫成型飽滿后方可允許車輛通行。第二，貼縫處治工藝。貼縫處治前應(yīng)將路面裂縫及周圍表面一定范圍內(nèi)的雜物清理干凈，使路面表面干燥、平整，施工時(shí)環(huán)境溫度應(yīng)不低于5℃。貼縫膠應(yīng)從裂縫一端粘貼，不規(guī)則裂縫應(yīng)按裂縫的走向跟蹤粘貼。貼縫膠結(jié)合處應(yīng)形成重疊，貼縫完成后應(yīng)采用專用機(jī)械碾壓，達(dá)到貼縫無氣泡、皺褶，保證貼縫膠與路面充分結(jié)合、黏結(jié)緊密。

3.3 路面龜裂、坑槽及塊裂微表處方案

3.3.1 處治方案

對(duì)原病害路面逐層銑刨后用新拌瀝青混凝土逐層修復(fù)處治，結(jié)合車道寬度先對(duì)瀝青上面層銑刨，并對(duì)瀝青下面層、基層逐層銑刨或挖除，判斷病害后落實(shí)有針對(duì)性的處治方案。第一，銑刨修補(bǔ)后下承層存在單一縱向、橫向裂縫，對(duì)稱貼鋪不少于0.5m 寬的防裂卷材。第二，銑刨修補(bǔ)后下承層表面松散破壞厚度未超過3cm，清除后采用瀝青混凝土AC-13C 進(jìn)行修補(bǔ)；若下承層表面松散破壞厚度超過3cm，應(yīng)全厚度挖除后采用瀝青混凝土AC-13C 進(jìn)行修補(bǔ)。第三，采用瀝青混凝土逐層恢復(fù)各瀝青面層，上下面層采用改性瀝青混凝土AC-13C 修補(bǔ)，處治時(shí)各層之間應(yīng)形成縱向大于30cm，橫向大于20cm 的錯(cuò)臺(tái)。為方便壓路機(jī)碾壓，基層頂面寬度應(yīng)不少于2m。

3.3.2 施工工藝要求

路面龜裂、坑槽及塊裂處治涉及坑槽開挖的按“圓洞方補(bǔ)、斜洞正補(bǔ)”原則確定破損邊界，坑槽修補(bǔ)輪廓線應(yīng)超過坑槽邊界，開挖的邊界應(yīng)達(dá)到損壞的基底，修補(bǔ)路面應(yīng)略高于原路面。坑槽的修補(bǔ)材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度以及良好的抗高低溫、抗水損壞和抗老化等性能。雨季施工時(shí)應(yīng)對(duì)接縫處進(jìn)行保護(hù)性處理。

3.4 微表處所需主要材料要求

3.4.1 改性乳化瀝青

第一，乳化瀝青。微表處需采用陽離子慢裂快凝型BCR 改性乳化瀝青，主要參數(shù)應(yīng)滿足恩格拉黏度E25（3～30）、軟化點(diǎn)不小于53℃、延度（5℃）不小于20cm、溶解度（三氯乙烯）不小于97.5%等技術(shù)參數(shù)要求。第二，集料。碎石應(yīng)采用5～10mm、3～5mm 兩種規(guī)格，機(jī)制砂不超過3mm，集料形狀應(yīng)飽滿接近立方體，且石質(zhì)應(yīng)堅(jiān)硬、耐磨。第三，填料。所需類型和數(shù)量由試驗(yàn)室拌和設(shè)計(jì)確定并作為礦料級(jí)配要求之一[6]，一般采用普通硅酸鹽水泥，為取得更好的性能或更快的凝固時(shí)間，可允許1%的正負(fù)偏差。第四，混合料。應(yīng)通過相關(guān)檢驗(yàn)確認(rèn)添加劑與其他成分的可混性，瀝青含量（指乳化瀝青中水分蒸發(fā)后的瀝青數(shù)量占集料干重的百分比）應(yīng)保持在6.0%～9.0%，30min（初凝時(shí)間）應(yīng)不小于1.2N·m，負(fù)荷車輪黏附砂量應(yīng)小于450g/m2，輪轍變形試驗(yàn)寬度變化率應(yīng)小于5%。

3.4.2 改性瀝青混凝土

第一，瀝青。一般采用成品改性瀝青、改性瀝青添加溫拌劑等，其具有較高的黏度，可與集料有良好的黏附性。第二，粗集料。碎石形狀應(yīng)接近立方體，粗集料在加工時(shí)宜采用水洗法，以減少碎石表面的粉塵含量。第三，細(xì)集料。細(xì)集料應(yīng)顆粒飽滿、耐嵌擠、粉塵含量低且不得含有雜物，一般采用加工粗集料時(shí)產(chǎn)生的石屑（分為3～5mm 和0～3mm 兩部分）和機(jī)制砂。第四，填料。填料應(yīng)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）相關(guān)要求，不得使用回收粉塵作為填料。第五，AC-13C 混合料設(shè)計(jì)。瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)確定的混合料配合和礦料級(jí)配組成，級(jí)配范圍及混合料應(yīng)滿足相關(guān)性能指標(biāo)要求。

3.4.3 防裂卷材

熱熔防裂卷材一般宜采用長(zhǎng)纖聚酯氈胎基制成的熱熔型改性瀝青防裂卷材，為確保防裂卷材與路面的黏結(jié)，應(yīng)采用熱熔法施工，待卷材表面的瀝青熔化后邊烘烤邊向前攤鋪，隨后再滾壓。

4 結(jié)語

文章從實(shí)證路段的病害分析入手，結(jié)合養(yǎng)護(hù)目標(biāo)提出采用造價(jià)相對(duì)低廉、施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、對(duì)車輛通行影響較小的微表處技術(shù)實(shí)施公路預(yù)防養(yǎng)護(hù)，并從施工工藝、材料要求等方面進(jìn)行實(shí)證研究，以期為經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)在降低成本的基礎(chǔ)上完善公路預(yù)防養(yǎng)護(hù)工程施工方案提供參考。