基于舊瀝青路面病害分析的高效改造技術(shù)研究

摘要 文章圍繞公路舊路面改造展開研究，目標(biāo)是提高路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)效，以某公路工程為例，結(jié)合舊路面病害問題與路面評價結(jié)果，提出了相應(yīng)的改造施工方案，介紹了泡沫熱再生技術(shù)措施。研究成果如下：舊瀝青路面改造后，平整度檢測結(jié)果由7.63 mm降至1.38 mm；路面構(gòu)造深度由1.22 mm變?yōu)?.77 mm，滿足≥0.7 mm的工藝要求；摩擦系數(shù)從52 BPN提高至74 BPN，路面抗滑性能得到了增強(qiáng)；路面滲水系數(shù)為0，滿足≤80 ml/min的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，很大程度上強(qiáng)化了瀝青路面的防水能力。

關(guān)鍵詞 高速公路；舊瀝青；路面病害；改造技術(shù)

中圖分類號 U418.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）16-0156-03

0 引言

高速公路改擴(kuò)建中，對舊瀝青路面進(jìn)行修復(fù)改造，是工程重要的組成部分，通過調(diào)查評估舊路狀況，準(zhǔn)確掌握瀝青路面各類病害，如坑槽、裂縫、松散、變形等，并根據(jù)病害程度與原因制定改造方案，使路面性能得到恢復(fù)。加強(qiáng)路面的平整度與承載能力，避免病害問題惡化，可以減少因路面破損引發(fā)的交通事故與維修成本。此外，高效的改造技術(shù)方案可合理控制材料使用與資源損耗，符合公路施工的可持續(xù)發(fā)展理念。

1 工程概況

研究以某高速公路工程為例，工程全長37.758 km，起止樁號為K4+651.585～K42+436.896，其中一環(huán)北線改建段長約16.6 km，設(shè)計(jì)為雙向八車道，路基寬度為42 m，路面寬37.5 m，采用雙向六車道設(shè)計(jì)，公路路基寬度為33.5 m。公路主要通車段速度設(shè)計(jì)為100 km/h。由于該工程改擴(kuò)建涉及大量的舊路施工，因此應(yīng)準(zhǔn)確歸納現(xiàn)階段舊瀝青路面病害問題，進(jìn)而提出針對性的改造修復(fù)方案，保證案例工程順利完工。

2 舊瀝青路面病害分析

2.1 舊路面使用情況

對案例工程某施工段未改造前的路面質(zhì)量進(jìn)行綜合評測，將路面狀況系數(shù)、路表磨耗指數(shù)、公路行駛質(zhì)量、跳車指數(shù)等作為檢驗(yàn)指標(biāo)，推導(dǎo)舊瀝青路面的整體技術(shù)狀況。舊瀝青路面使用狀況見表1所示。

根據(jù)表1可知，舊路面右幅的整體情況優(yōu)于左幅；從路面技術(shù)狀況來看，舊路面左幅為68.50，右幅為85.40，整體路段為78.20，雖符合技術(shù)要求，但是在長期高強(qiáng)度使用中，會進(jìn)一步引發(fā)各類病害，對路用質(zhì)量造成影響。

2.2 舊路面病害分析

結(jié)合案例工程舊瀝青路面勘測結(jié)果，對現(xiàn)階段路面病害作出歸納，得出公路運(yùn)營階段重型卡車較多、路面面板存在縫隙、排水設(shè)施欠完善、面板厚度均勻性差是主要問題。舊瀝青路面病害分析結(jié)果見表2所示。

3 舊瀝青路面改造施工方案

3.1 施工方案流程

根據(jù)案例工程路面分析結(jié)果，研究采用泡沫就地?zé)嵩偕夹g(shù)，對原路面進(jìn)行改造，舊瀝青路面改造施工流程如圖1所示。

3.2 級配方案

研究采用泡沫瀝青熱再生施工工藝，搭配SMA-13面層施工，能有效解決裂縫、坑槽等病害，SMA-13生產(chǎn)比例如表3所示。確定最佳發(fā)泡參數(shù)值，在水溫為室溫30℃，SBS改性瀝青溫度為165℃前提下，按照不同加水量進(jìn)行測試，獲得混料膨脹率與半衰期數(shù)值，具體如表4所示。根據(jù)試驗(yàn)檢測結(jié)果，最終選取摻水量為2.5%，瀝青加熱溫度為170℃。

4 舊瀝青路面改造技術(shù)措施

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）完成施工組織設(shè)計(jì)。根據(jù)工程預(yù)期方案、施工段環(huán)境情況，制定相應(yīng)的組織計(jì)劃內(nèi)容。

（2）加強(qiáng)人員與機(jī)械到場管理。在施工前均應(yīng)對各工序所需技術(shù)與設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格核對，確認(rèn)無誤后，在專業(yè)人員指導(dǎo)下進(jìn)行作業(yè)。

（3）舊瀝青路面處理。對路面裂縫、坑槽、塌陷處進(jìn)行預(yù)處理，保證路面整體潔凈。

（4）完成瀝青拌和站調(diào)控。礦料的摻配比例、油石比、上料速度、瀝青出料溫度等，都應(yīng)嚴(yán)格按照工藝參數(shù)執(zhí)行。瀝青拌和站應(yīng)考慮與施工地點(diǎn)的距離，保證瀝青拌和料的出料溫度與施工溫度[1]。

（5）材料準(zhǔn)備。對再生劑、泡沫瀝青、瀝青混合料等材料進(jìn)行嚴(yán)格管理，保證其進(jìn)場質(zhì)量，使用前進(jìn)行質(zhì)量確認(rèn)。

4.2 舊瀝青路面加熱

嚴(yán)格把控瀝青路面的加熱溫度，如果超過溫度標(biāo)準(zhǔn)，會導(dǎo)致瀝青路面老化，嚴(yán)重時會使路面發(fā)生碳化效應(yīng)，失去瀝青的作用性能。反之，溫度過低時，會對后續(xù)的耙松作業(yè)造成影響。因此，應(yīng)保證泡沫瀝青、新瀝青混合料及再生劑的充分融合，先將就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組中的加熱管加熱至400～600℃，再利用熱傳遞的方式，逐步對路面進(jìn)行加熱處理。此過程中應(yīng)保證舊瀝青路面均勻受熱，第1次加熱后路面溫度達(dá)到86.3℃；第2次加熱后路面溫度達(dá)到164.6℃；第3次加熱后路面溫度達(dá)到200.2℃。采用逐漸升溫方式，最大限度地保證路面瀝青性能[2]。舊瀝青路面加熱技術(shù)指標(biāo)見表5所示。

4.3 拌和施工

舊路加熱完畢后，將泡沫瀝青混合料與添加劑加入舊路面，此過程中應(yīng)不斷攪拌，保證新舊混合料的均勻性，拌和施工技術(shù)要求如下：

（1）泡沫瀝青就地?zé)嵩偕旌狭习韬蜁r，應(yīng)完成瀝青發(fā)泡設(shè)備的安裝與調(diào)試，保證符合泡沫瀝青拌和裝置的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)生產(chǎn)調(diào)試與室內(nèi)試驗(yàn)，才能開展大規(guī)模拌和作業(yè)。

（2）泡沫瀝青就地?zé)嵩偕旌狭系臄嚢钑r間，應(yīng)根據(jù)具體施工情況確定，一方面以舊路面加熱后的溫度為基準(zhǔn)，另一方面以瀝青膠結(jié)料均勻裹覆集料為判定標(biāo)準(zhǔn)。攪拌中間歇式拌和機(jī)每盤的生產(chǎn)周期應(yīng)大于45 s，濕拌時間應(yīng)大于30 s，干拌時間應(yīng)大于15 s。拌和后還應(yīng)對泡沫就地?zé)嵩偕炝系木鶆蚨冗M(jìn)行檢驗(yàn)，保證混料無花白現(xiàn)象。

（3）泡沫就地?zé)嵩偕炝系陌韬蜁r間與生產(chǎn)溫度，直接決定材料的干燥能力，以及新瀝青料的黏溫曲線。應(yīng)控制拌和料的均勻產(chǎn)出，降低能耗，才能提高瀝青混合料的應(yīng)用質(zhì)量[3]。

4.4 舊路面耙松

舊瀝青路面的耙松，應(yīng)針對軟化后的路面進(jìn)行翻松處理，加入泡沫瀝青與再生劑，使新舊集料得到有效融合。耙松施工中應(yīng)根據(jù)路面結(jié)構(gòu)層與車轍深度，對作業(yè)參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)。通常情況下，耙松深度處于20～50 mm之間，熱銑刨層溫度控制在90～100℃之間，其間保證原路面混合料與新加入混合料的均勻融合，再生劑與泡沫瀝青同時灑在原路面。由于再生劑和瀝青受溫度影響較大，溫度較高時會增加其流動性，因此再生劑噴灑器應(yīng)配備保溫裝置，使再生劑材料處于高流動狀態(tài)下，促進(jìn)新舊路面集料的快速融合。耙松施工技術(shù)指標(biāo)如表6所示。

案例工程施工環(huán)節(jié)，耙松深度為40 mm，舊路面的翻松中添加再生劑的加熱溫度為85℃，泡沫瀝青的加熱溫度為160℃，應(yīng)嚴(yán)格按照上述工藝完成作業(yè)，才能獲得預(yù)期的發(fā)泡效果，使膨脹率與半衰期滿足預(yù)期要求。實(shí)測得到施工段路面耙松后泡沫瀝青膨脹率為6.5倍，半衰期為32 s，與預(yù)期施工方案一致。

4.5 瀝青混合料復(fù)拌再生

對瀝青混合料進(jìn)行復(fù)拌再生，使再生路面的級配滿足規(guī)定要求。運(yùn)輸車在傾倒新瀝青混合料時，應(yīng)注意混合料的溫度，保證其高于舊路面加熱溫度的10～30℃，以確保兩者能均勻拌和，且能保證新集料中添加劑和泡沫瀝青的作用效果。在拌和結(jié)束后，將其運(yùn)送至攤鋪設(shè)備上，在復(fù)拌過程中還應(yīng)考慮舊路面集料與新瀝青混合料之間的溫度梯度，應(yīng)采用高拌和速率方式，以提高瀝青混合料的復(fù)拌再生質(zhì)量[4]。

4.6 混合料攤鋪、碾壓與路面養(yǎng)生

完成泡沫熱再生混合料的攤鋪、碾壓與路面養(yǎng)生作業(yè)，具體技術(shù)內(nèi)容如下：

（1）在混合料攤鋪階段，應(yīng)保證攤鋪設(shè)備的均勻出料，攤鋪過程中采用熨平板對兩側(cè)的攤鋪厚度進(jìn)行調(diào)整。時刻關(guān)注攤鋪層厚度、路拱、橫坡系數(shù)，按照施工方案技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)。整個攤鋪過程中應(yīng)勻速、緩慢、持續(xù)向前，保證路面整體的平整度。

（2）混合料碾壓作業(yè)，是泡沫就地?zé)嵩偕┕さ淖詈箅A段，碾壓質(zhì)量直接決定熱再生路面的耐久性與應(yīng)用強(qiáng)度。因此，碾壓工藝應(yīng)遵循高頻率、低幅度、緩慢壓實(shí)的原則，采用初壓、復(fù)壓、終壓相結(jié)合的技術(shù)方法：在初壓階段采用雙鋼輪壓路機(jī)，對瀝青路面進(jìn)行3次壓實(shí)作業(yè)，其間路面溫度始終保持在160.5℃及以上；在復(fù)壓階段采用膠輪壓路機(jī)，對瀝青路面進(jìn)行6次壓實(shí)作業(yè)，壓實(shí)過程中應(yīng)保證路面溫度處于137.0℃及以上；在終壓階段采用雙鋼輪壓路機(jī)，對瀝青路面進(jìn)行4次壓實(shí)作業(yè)，其間瀝青路面壓實(shí)溫度處于90.7℃及以上。瀝青路面壓實(shí)施工參數(shù)具體如表7所示。

（3）完成新瀝青路面養(yǎng)生工作，在壓實(shí)施工結(jié)束1～4 h后，當(dāng)路表溫度達(dá)到50℃以下時，便可以恢復(fù)公路的正常通行。養(yǎng)生過程中應(yīng)保證路面的干凈程度，避免油料與各種雜物對瀝青表面造成擠壓。

5 瀝青路面改造施工質(zhì)量檢測

為驗(yàn)證舊瀝青路面的改造施工效果，以案例工程中K18+100～K20+100施工段為例，對新路面的平整度情況、前后構(gòu)造深度、滲水系數(shù)等進(jìn)行檢測，結(jié)果如表8所示。

根據(jù)表8數(shù)據(jù)可知，案例工程進(jìn)行舊瀝青路面改造施工后，3 m直尺平整度檢測結(jié)果由7.63 mm降至1.38 mm，路面平整度得到了大幅度提升；路面構(gòu)造深度由1.22 mm變?yōu)?.77 mm，滿足≥0.7 mm的工藝要求；摩擦系數(shù)從52 BPN提高至74 BPN，抗滑性能得到了增強(qiáng)；改造后路面的滲水系數(shù)為0，滿足≤80 ml/min的工藝要求，很大程度上強(qiáng)化了瀝青路面的防水能力。上述質(zhì)量檢測結(jié)果證明施工技術(shù)方案的高效性，能夠?yàn)榘咐こ烫峁┵|(zhì)量保障。

6 結(jié)論

綜上所述，針對舊瀝青路面病害問題，制定針對性的施工改造方案，可以大幅度提高公路工程質(zhì)量，降低施工成本，縮短工程周期。該研究根據(jù)案例工程施工段路面的裂縫、坑槽、均勻性等問題，提出了舊瀝青路面改造施工方案。技術(shù)措施包括準(zhǔn)備工作、舊路面加熱、泡沫熱再生混合料攪拌、復(fù)拌再生、混料攤鋪碾壓。瀝青路面改造質(zhì)量結(jié)果如下：路面平整度檢測結(jié)果由7.63 mm降至1.38 mm；路面構(gòu)造深度由1.22 mm變?yōu)?.77 mm，滿足≥0.7 mm工藝要求；摩擦系數(shù)從52 BPN提高至74 BPN，路面抗滑性能得到了增強(qiáng)；改造后路面滲水系數(shù)為0，滿足≤80 ml/min的工藝要求，證明施工技術(shù)方案具有一定的應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

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