微表处在山区普通国省干线公路预防养护工程中的实证研究——基于四川省通江县某公路病害处治的探索

刘泉华

（通江县公路养护管理段，四川 巴中 636700）

0 引言

为贯彻预防为主、防治结合的公路养护方针，交通运输部在2018 年颁布的《公路养护工程管理办法》中将预防养护正式纳入养护工程分类。预防养护是在公路整体性能良好但有轻微病害前提下，为延缓性能过快衰减、延长路面使用寿命而预先采取的主动防护工程[1]，其核心是追求最佳成本效益的养护措施。需及时采用经济适用的建设方案，对公路病害及时进行有效处治，防止病害扩大，有效预防公路发生功能性损害，使公路预防养护和修复养护实现良性循环。

1 实证公路现状

1.1 基本情况

实证公路路段为G347 线（南京—德令哈）过境四川省通江县某段，该县属集中连片特困地区，经济条件较差，2022 年地方一般公共预算收入仅5.03 亿元，但一般公共预算支出高达58.95 亿元。县域地处四川省东北部，位于米仓山东段南麓大巴山缺口处，在地质构造上位于四川台向斜向秦岭地槽褶皱带的过渡地区，地质构造的复杂性形成县内地貌类型的多样化，其主要地貌类型有台状山、单面山、背斜山、猪脊背等[2]。该县全域属中亚热带湿润季风气候区，气候受地形影响比较明显，夏季气温高、降雨集中，秋季气温下降快、多雨，具有气候温和、雨量充沛、湿度大、霜期短、光照充足等特点，多年平均气温16.7℃，极端最低气温-7.6℃，多年平均降水量1107.9mm。

1.2 现有公路状况

1.2.1 公路技术状况评定

实证路段为沥青混凝土路面，行车道宽度为6.5m，根据《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）有关规定，通过对公路现场核实并根据相关养护资料综合分析，该公路状况基本满足三级公路、设计速度为30km/h 的技术标准。

1.2.2 路面现状

根据通江县公路养护管理段组织编制的《2023 年度通江县普通国省道养护工程路况调查总报告》与历史养护资料分析，该路段既有路面结构层厚度为58cm（包括4cm 的沥青上面层、4cm 的沥青中面层、5cm 的沥青下面层、15cm 的水泥 混凝土 层、15cm 的水稳层、15cm 的级配碎石），通过现场对裂缝、龟裂、完好等路段随机钻芯取样，沥青面层最大厚度小于140mm，最小厚度大于110mm，差异性较大。

钻芯芯样呈密实状态，且病害处芯样面层无松散状，大多被裂缝分裂成大块；基层芯样完整、强度较高但有局部损坏。根据芯样分析，路面沥青混合料整体压实和上基层整体板结状况较好，与路面结构强度检测结果基本吻合。

1.3 路面主要病害

根据现场调查，全路段路面为水泥混凝土路面基础上加铺沥青混凝土面层，因过往重型运输车辆多，导致沥青混凝土路面承受剪应力过大而导致破损，加之受货车漏撒泥水、刹车水及雨水沿面层裂缝下渗等因素影响，致使路面形成不可恢复的永久变形，造成裂缝、龟裂、坑槽等病害。

1.3.1 裂缝

路段裂缝有横向裂缝和纵向裂缝，横向裂缝多分布于公路边侧，一般呈细长状，数量相对较少；纵向裂缝多分布于中线附近，且中央处纵缝多与龟裂混合，裂纹较细。

1.3.2 龟裂

龟裂横向范围较大，纵向距离较长，裂缝较细小，部分龟裂处同时存在路面沉陷。

1.3.3 坑槽及块裂

坑槽及块裂为该路段主要病害，坑槽基本伴随块裂呈横向分布。

2 路面病害主要成因及养护需求分析

根据现场调查及钻芯资料，基层部分良好，因此路面病害多由沥青面层自身原因形成。

2.1 横向裂缝和路面龟裂主要成因

2.1.1 温度原因

当地昼夜温差较大，不同矿物颗粒所组成的固相、液相和气相等在温度变化特别是降温过程中相互作用，材料产生体积收缩引起沥青面层收缩产生病害[3]。

2.1.2 施工原因

在原施工过程中因沥青面层碾压次数不够、未按规范要求碾压等原因，致使沥青面层密实度不达标，在行车荷载作用下形成裂缝。

2.1.3 材料原因

原施工过程中的材料存在混合料老化、黏结力差等原因产生病害。

2.2 纵向裂缝主要成因

纵向裂缝产生的原因除包括产生横向裂缝的全部原因外，还包括路面因重车碾压导致渠化交通顺轮迹带方向产生的剪切破坏。

2.3 坑槽、块裂形成的主要原因

2.3.1 道路临近使用寿命及荷载作用产生坑槽

沥青路面在长期使用后存在紫外老化、热老化等现象，导致沥青的延展度与针入度逐渐下降老化，致使路面出现裂缝、松散等情况，在雨水与行车荷载等作用下逐渐形成病害。

2.3.2 沥青路面混凝土层透水

原施工阶段未严格执行相关技术规范，导致沥青混凝土面层填充材料不符合要求，面层空隙率过大，在雨季容易出现透水现象导致路面形成病害。

2.3.3 路基基层与沥青面层之间出现干扰层

在原施工过程中，在加铺沥青面层前未清扫干净部分基层杂物，导致产生隔离层，若对应位置的沥青混凝土面层漏水后则容易形成泥浆包，经重车反复碾压泥浆包破裂后进而形成病害[4]。

2.4 病害路面养护需求分析

根据检测资料表明，路面行驶质量指数（RQI）、路面损坏状况指数（PCI）以及路面使用性能指数（PQI）的评价等级均为优，实地查看公路表面层性能较好，路面损坏状况较轻，原路面结构强度（承载能力）总体状况良好。结合路面破损状况、路面结构强度、路面检测指标、安全运行状况，以及病害成因分析结果，根据相关技术规范经综合研判，为延长路面使用寿命，宜实施预防养护措施以处治路面病害。

3 路面预防养护施工技术方案

3.1 总体思路

预防养护施工方案一般采用微表处、开普封层等方式，鉴于开普封层施工需由碎石封层和微表处或稀浆封层组合而成，造价相对较高，考虑到通江县属未脱贫县县级财力较弱的实际情况，结合目标路段地理区位、气候水文状况、预防养护目标、区域内运输车辆通行要求等因素，经技术经济比选选择微表处方式施工。微表处方式施工的基本思路是：首先，处理原路面单一裂缝扩缝灌缝；其次，将龟裂、坑槽等病害逐层铣刨后采用新拌沥青混凝土逐层修复；最后，加铺1cm 厚MS-3 型BCR 改性乳化沥青微表处，加铺后路面标高提高1cm。

3.2 路面纵、横向裂缝微表处方案

3.2.1 处治方案

第一，尚未发展出支缝的裂缝。对于裂缝边缘轮廓不清晰的轻微裂缝可暂不处理，裂缝边缘轮廓清晰的用开槽机扩缝后再用专用填缝料灌缝。应根据路面裂缝情况确定开槽灌缝的尺寸，需采用热熔型高分子聚合物密封胶作为灌缝填料，其具有较强的黏结力和附着力，能适应气候变化保持较好的延展性和高弹性。第二，已经发展出支缝的裂缝。路面出现明显沉陷变形，一般在裂缝两边各开挖至少50cm 宽至下面层顶面，在裂缝上对中铺贴至少50cm 宽的SBS 改性沥青防水卷材。应根据每条缝的走向确定卷材的实际宽度，卷材边缘距裂缝边缘的距离不得小于25cm，并尽可能地保证铺贴位置居中。对沉陷变形的严重裂缝，须逐层铣刨逐层确定处治深度[5]，基层表面松软的可清除后用下面层沥青混凝土一并处理；对基层整体松散的则先采用低标号水泥混凝土处治后再恢复上面的结构层。由于此类裂缝影响范围一般较宽，因此开挖面宜加宽，并在上下面层形成纵向、横向的错台。第三，纵横向裂缝。应整体处治纵横交错裂缝以及不能分开处治的纵向和横向裂缝，根据裂缝开裂的具体情况采用合适的处治方案。

3.2.2 施工工艺要求

第一，灌缝处治工艺。应根据路面裂缝的具体情况确定开槽灌缝尺寸，并采用开槽机、清干机等专用机械设备，按开槽、清洁、干燥、灌缝与养生等流程进行施工，处治后需待灌缝材料性能稳定、灌缝成型饱满后方可允许车辆通行。第二，贴缝处治工艺。贴缝处治前应将路面裂缝及周围表面一定范围内的杂物清理干净，使路面表面干燥、平整，施工时环境温度应不低于5℃。贴缝胶应从裂缝一端粘贴，不规则裂缝应按裂缝的走向跟踪粘贴。贴缝胶结合处应形成重叠，贴缝完成后应采用专用机械碾压，达到贴缝无气泡、皱褶，保证贴缝胶与路面充分结合、黏结紧密。

3.3 路面龟裂、坑槽及块裂微表处方案

3.3.1 处治方案

对原病害路面逐层铣刨后用新拌沥青混凝土逐层修复处治，结合车道宽度先对沥青上面层铣刨，并对沥青下面层、基层逐层铣刨或挖除，判断病害后落实有针对性的处治方案。第一，铣刨修补后下承层存在单一纵向、横向裂缝，对称贴铺不少于0.5m 宽的防裂卷材。第二，铣刨修补后下承层表面松散破坏厚度未超过3cm，清除后采用沥青混凝土AC-13C 进行修补；若下承层表面松散破坏厚度超过3cm，应全厚度挖除后采用沥青混凝土AC-13C 进行修补。第三，采用沥青混凝土逐层恢复各沥青面层，上下面层采用改性沥青混凝土AC-13C 修补，处治时各层之间应形成纵向大于30cm，横向大于20cm 的错台。为方便压路机碾压，基层顶面宽度应不少于2m。

3.3.2 施工工艺要求

路面龟裂、坑槽及块裂处治涉及坑槽开挖的按“圆洞方补、斜洞正补”原则确定破损边界，坑槽修补轮廓线应超过坑槽边界，开挖的边界应达到损坏的基底，修补路面应略高于原路面。坑槽的修补材料应具有足够的强度以及良好的抗高低温、抗水损坏和抗老化等性能。雨季施工时应对接缝处进行保护性处理。

3.4 微表处所需主要材料要求

3.4.1 改性乳化沥青

第一，乳化沥青。微表处需采用阳离子慢裂快凝型BCR 改性乳化沥青，主要参数应满足恩格拉黏度E25（3～30）、软化点不小于53℃、延度（5℃）不小于20cm、溶解度（三氯乙烯）不小于97.5%等技术参数要求。第二，集料。碎石应采用5～10mm、3～5mm 两种规格，机制砂不超过3mm，集料形状应饱满接近立方体，且石质应坚硬、耐磨。第三，填料。所需类型和数量由试验室拌和设计确定并作为矿料级配要求之一[6]，一般采用普通硅酸盐水泥，为取得更好的性能或更快的凝固时间，可允许1%的正负偏差。第四，混合料。应通过相关检验确认添加剂与其他成分的可混性，沥青含量（指乳化沥青中水分蒸发后的沥青数量占集料干重的百分比）应保持在6.0%～9.0%，30min（初凝时间）应不小于1.2N·m，负荷车轮黏附砂量应小于450g/m2，轮辙变形试验宽度变化率应小于5%。

3.4.2 改性沥青混凝土

第一，沥青。一般采用成品改性沥青、改性沥青添加温拌剂等，其具有较高的黏度，可与集料有良好的黏附性。第二，粗集料。碎石形状应接近立方体，粗集料在加工时宜采用水洗法，以减少碎石表面的粉尘含量。第三，细集料。细集料应颗粒饱满、耐嵌挤、粉尘含量低且不得含有杂物，一般采用加工粗集料时产生的石屑（分为3～5mm 和0～3mm 两部分）和机制砂。第四，填料。填料应满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）相关要求，不得使用回收粉尘作为填料。第五，AC-13C 混合料设计。沥青混合料配合比设计应严格按照设计确定的混合料配合和矿料级配组成，级配范围及混合料应满足相关性能指标要求。

3.4.3 防裂卷材

热熔防裂卷材一般宜采用长纤聚酯毡胎基制成的热熔型改性沥青防裂卷材，为确保防裂卷材与路面的黏结，应采用热熔法施工，待卷材表面的沥青熔化后边烘烤边向前摊铺，随后再滚压。

4 结语

文章从实证路段的病害分析入手，结合养护目标提出采用造价相对低廉、施工工艺相对简单、对车辆通行影响较小的微表处技术实施公路预防养护，并从施工工艺、材料要求等方面进行实证研究，以期为经济欠发达地区在降低成本的基础上完善公路预防养护工程施工方案提供参考。