同步碎石封层技术在沥青路面预防性养护施工中的应用

熊涛 傅琴华

（江西省交通工程集团有限公司，江西 南昌 330038）

所谓同步碎石封层技术，就是用专用的同步碎石封层车将改性乳化沥青黏结料洒布在待养护路面，通过轮胎压路机或由自然行车碾压成沥青碎石磨耗层。大量工程实践证明，病害路段应用同步碎石封层技术后，会形成一层厚度为1mm～2mm的柔性沥青膜，从而将超薄沥青碎石表层与沥青路面紧密黏结，有效提升旧路面摩擦系数，增强旧路面抗滑抗磨性能，恢复和提升旧路面平整度。

一、工程概况

DH高速公路K145+230～K167+550段沥青路面标准轴载设计值为BZZ-100，洪水设计频率为1/100，设计行车时速为100km，设计使用寿命为15年。主沥青路面车道系数为0.51，弯沉累计周次设计值为1.43×107次，路表弯沉设计值为22.3（1/100mm），旧路面养护施工结束后验收弯沉设计值为21.5（1/100mm）。沥青路面结构按照4cm厚AC-23细粒式沥青混凝土+6cm厚AC-20中粒式沥青混凝土+8cm厚AC-25粗粒式沥青混凝土+0.8cm厚乳化沥青透层和改性沥青下封层+36cm厚水稳碎石基层+20cm厚水稳碎石底基层设计。

该高速公路通车运营后，随着重载交通规模的不断增加，上述路段的沥青面层开始出现裂缝、坑槽、沉降等轻微病害，为确保路面性能持续发挥，养护单位决定对全路段开展同步碎石封层预养施工。

二、材料选择

同步碎石封层施工对所使用的碎石料有较高要求，通常使用针片状含量不超过15%、几何形态良好、压碎值不超过14%，不含石粉等杂质的经锤击破碎的碎石料。根据技术要求，该工程选用辉绿岩及SBSⅠ-C改性沥青材料，分层摊铺施工则选用粒径为2mm～4mm和6mm～10mm的辉绿岩碎石料，技术性能如表1所示。由于石料在沥青路面同步碎石封层施工中主要发挥抵抗车轮磨耗的作用，因此石料洒布量的确定应以完全覆盖旧路面为准，并保证石料和石料紧密排列以构成平面。若旧路面的碎石料覆盖率过低，则沥青材料会在紫外线的长时间照射下发生老化变质；若旧路面的碎石料覆盖率过高，则多余石料会被挤压到旧面层沥青结构中，不仅会造成材料浪费，脱落的石料还会威胁车辆的行车安全。结合相关资料，当石料粒径为9.5mm～19mm时，石料洒布量应控制在22kg/m2～27kg/m2；当石料粒径为4.75mm～12.5 mm时，石料洒布量应控制在14kg/m2～16kg/m2；当石料粒径为2.36mm～9.5mm时，石料洒布量应控制在11kg/m2～14kg/m2；当石料粒径为1.18mm～4.75mm时，石料洒布量应控制在8kg/m2～11kg/m2。

表1 分层摊铺施工选用的辉绿岩碎石料技术性能

同步碎石封层施工所使用的胶结料必须具有优良的黏结性能和黏结强度，具有较大的爬升高度和符合规范要求的裹覆面积，能与不同粒径石料配伍。同步碎石封层施工可选用的沥青胶结料主要有乳化沥青、稀释沥青、聚合物改性沥青等。该工程选用的胶结料25℃、100g、5s针入度为65（0.1mm），5℃、5cm/min延度为43cm，软化点为82℃，135℃运动黏度为2.5Pa.s，闪点为310℃，溶解度为99.8%。

三、施工方案

施工过程中，除配备同步碎石封层车外，还应配备1台装载机、1台石料加工清洗设备、1台胶轮压路机、1台10t洒水车、1台路面除尘设备、1台小型铣刨机、1台热沥青加温车、若干乳化沥青材料运输车。该工程选用的同步碎石封层车FD-LMY-5130-GLQ，配备了中型沥青洒布系统，沥青罐设计容量为8000L，设计洒布宽度为0m～6m；SS-3100型同步碎石洒布机的设计洒布速度为60m/min～65m/min，设计洒布宽度为3.1m。

为确保改性沥青黏结料以雾状喷洒且形成厚度均匀的沥青膜，必须将喷洒过程中的施工温度控制在160℃～170℃，并根据沥青膜设计厚度调整和确定喷油嘴高度。同步碎石封层车按照设计速度匀速行进，并确保碎石料洒布率与胶结料的洒布率相匹配，施工时对碎石料级配无严格要求，但是对粒径要求较高，为保证施工质量，最好使用等粒径碎石料。同步碎石封层主要发挥磨耗层作用时，对原路面结构强度和平整度有较高要求，应根据原路面平整度和加铺碎石封层后新路面抗滑性能等方面的要求确定石料粒径范围。对于病害程度不严重的路面，通常进行一层碎石封层施工即可；对于平整度较差的路面，应先对下封层进行找平处理，然后再进行上封层施工；低等级公路碎石封层施工需加铺2层～3层路面结构，并按照上细下粗的原则将不同粒径碎石料搭配在一起，以充分发挥石料的嵌挤作用。

四、施工流程

（一）透层乳化沥青喷洒

施工前，应全面检查沥青洒布车油泵系统、输油管路及保温系统，在乳化沥青材料洒布作业完成后，彻底清除残留物，并检查和确保喷油管路畅通无阻；还应在施工开始前进行试喷作业，以便在规范要求基础上确定合理的喷洒量和喷洒速度。

该工程使用沥青洒布车喷洒透层乳化沥青材料时，应将洒布量控制在0.8kg/m2～1kg/m2，洒布结束后应待其充分渗透并破乳后再开放交通。待乳化沥青材料充分破乳后，通过电脑操控沥青洒布车开展温度符合设计要求的SBS封层改性沥青材料喷洒，并将喷洒量严格控制在1.8kg/m2～2.2kg/m2，洒布温度控制在170℃～180℃，以确保洒布施工效果。考虑到改性沥青具有较大的黏结性能，在分段洒布改性沥青材料后，碎石洒布车应及时跟进，洒布碎石料。本工程采用自动化控制的石料洒布车，具体洒布量主要根据石料粒径、级配、干湿状况及清洁度等提前确定，并在施工过程中结合施工效果微调。经计算，该工程沥青路面的石料洒布量为5m3/1000m3～8m3/1000m3，但实际施工中发现，当碎石料的洒布量超出7m3/1000m3时，会降低沥青面层和基层的黏结效果，碎石料的洒布量低于5m3/1000m3时，又会因碎石料洒布量过少而发生高温黏轮现象。经过数次试验得出，该工程的最佳碎石料洒布量应为5.5m3/1000m3～6m3/1000m3。

（二）碾压施工

待洒布完碎石料后，应立即开展碾压作业，根据试验路段施工结果，利用16t轮胎压路机稳压2遍～3遍后，碎石压碎情况较为严重，因此改用9.5t胶轮压路机在碎石料洒布后10min～15min内紧跟碾压2遍～3遍，确保取得最佳碾压效果。

（三）接缝施工

该工程中，同步碎石封层施工时的纵向接缝设计搭接宽度为15cm～20cm，在喷洒接缝边缘和构造物连接处时，应利用塑料挡板遮挡构筑物，避免乳化沥青材料喷洒而造成构造物污染。在每次洒布乳化沥青混合料的起点、终点处均应铺满油毛毡等材料，乳化沥青洒布车由覆盖材料处起步并开启喷洒阀门，之后按照设计档位和速度行进。待车辆到达终点覆盖材料处后迅速换挡降速，关闭喷洒阀门。

五、结语

通过实例分析发现，将同步碎石封层技术应用于预防性养护施工中，能有效减少、修复沥青路面轻微裂缝、坑槽、沉降等病害，还能增强沥青路面防水、抗渗、防滑、抗磨性能，且该技术机械化程度高，施工周期短，施工效率高，经济性和技术性十分优越。