UTAC薄层罩面在广惠高速公路养护工程中的应用

王钱兴,李 智

(1.广东广惠高速公路有限公司，广州 510700;2.华南理工大学，广州 510641)

0 引言

随着我国经济的快速发展，交通量日益剧增，路面在长期的行车荷载和光热共同作用下，容易出现车辙、疲劳开裂、抗滑性能下降等病害。热拌沥青混合料薄层罩面作为路面养护的主要措施之一，能够提高路面的平整度和改善抗滑性能，吸收行车噪音，营造良好的行车体验。

国内外学者对薄层罩面技术进行了研究探索。李睿[1]对比分析了薄层罩面AC-5、SMA-5和Thus-12等三种沥青混合料的路用性能；吴传海[2]等研发了HET系列高性能抗滑表层技术；林益恭[3]等研究了薄层热拌沥青混凝土技术的适用条件及材料设计中应注意的要点；陈沃浩[4]探索了薄层沥青混凝土在旧水泥混凝土桥面铺装的应用效果;Wei Jiang[5]等学者探索了多孔超薄沥青罩面的性能;Siyu Chen[6]研究表明，RAR超薄沥青罩面在低温潮湿下具有较好的疲劳寿命和车辙性能;Arif Budiarto[7]等的研究表明，热拌薄层罩面的结构性能优于传统的AC沥青混合料，更适合作为磨耗层。

UTAC超薄沥青混合料是一种基于断级配设计理念的骨架型密级配沥青混合料，是借鉴了法国的断级配密实型沥青混合料BBM、美国的热拌超薄磨耗层NovaChip和SMA而改进的一种薄层加铺材料。其高温性能、抗滑性能和抗水损坏性能相对优良，抗疲劳性能突出，施工简易，吸收交通噪音，表面美观均匀，经济适用，可广泛应用于养护或预防性养护沥青罩面工程以及新建工程。

本文以广惠高速公路养护工程为例，针对开裂、坑槽等路面病害采用了加铺2cm UTAC-8薄层罩面的养护措施。并以路面损坏指数PCI、路面行驶质量指数RQI、路面车辙深度指数RDI、路面抗滑性能指数SRI、路面技术状况PQI为评价指标，对施工后的路面状况进行检测。

1 工程概况

广惠高速公路是广东省规划的干线公路的重要组成部分，于2003年末建成通车，国高网改造后广惠高速公路分为济广高速公路G35和广惠高速公路S21两段。其中，济广高速公路(G35)为双向六车道，设计行车速度：平原微丘区120km/h、重丘区100km/h。其起点位于广惠小金口出口匝道与惠河高速公路交点，终点位于萝岗，与北二环高速公路相接，路线全长97.845km。济广高速公路在运营期内，交通量大，重载交通比例大，在车辆荷载、光热等因素长期共同作用下，曾出现了车辙、桥头跳车及抗滑性能下降等严重病害，2008年～2018年期间先后采用了预防性养护、罩面、铣刨重铺等养护维修方案。2019年对广惠高速公路路况进行抽查，结果显示部分路段(表1)路面裂缝较多，局部出现零星坑槽，路面损坏状况指数PCI较低，而其它路面状况指数较好。为了改善路面行驶状况，排除安全隐患，同时给后续工程提供参考经验，于2020年采用UTAC-8薄层罩面技术对该部分路面进行处治。

表1 2019年G35济广高速公路PCI不合格路段

2 原材料和配合比设计

2.1 原材料

2.1.1 改性沥青

UTAC-8沥青混合料采用广东粤运佳富实业有限公司生产的PG82-10改性沥青，沥青的技术指标见表2。沥青各项试验数据满足设计要求。

表2 PG82-10改性沥青技术指标

2.1.2 粗集料

UTAC-8沥青混合料采用的粗集料为河源紫金芙蓉石场生产的5～8mm，其技术指标见表3。

表3 粗集料技术指标

2.1.3 细集料

细集料采用河源紫金芙蓉石场生产的0～3mm机制砂，填料采用龙门县平陵镇丰帆石灰粉厂生产的石灰岩矿粉。细集料主要技术指标见表4。

表4 细集料主要技术指标

2.2 级配设计

按照UTAC-8的技术要求和筛分结果，计算确定了原材料级配曲线和配合比，见表5。根据UTAC-8马歇尔配合比设计要求和《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中热拌沥青混合料配合比设计方法，该设计确定的最佳油石比为6%，并按该油石比进行了马歇尔试验，试验结果见表6。油石比为6%的UTAC沥青混合料满足技术要求。

表5 UTAC-8沥青混合料级配组成

表6 UTAC-8改性热拌沥青混合料试验结果

3 UTAC薄层罩面的施工

UTAC所用的施工机具原则上与AC类罩面材料基本相同，一般不需特殊配备施工机械和试验设备。

3.1 基础工作

加铺前对原路面病害进行处治：(1)存在松散严重、裂缝呈网状、坑槽连续的路段采取铣刨4cm 面层、回填完再加铺的方式；(2)存在一般裂缝病害的路段采用热沥青灌封+贴压缝带处治后再加铺的方式。预防性养护路段只对行车道进行加铺，不影响路侧波形护栏高度，加铺后恢复处治路段的标线、突起路标等交通安全设施。

3.2 拌和

UTAC-8沥青混合料采用间歇式拌和机，通过3个拌合仓生产热料，并以电子重量传感器和红外线温度传感器对材料的质量和温度进行监测。采用二次除尘设备，尽可能地收集粉尘，减少有害粉尘的排放。当产料与用料速度不能很好协调时，可设置一个150t以上能保温的贮料仓。

3.3 摊铺

(1)摊铺前，应明确拌合机提供热料的数量、施工器械的情况、摊铺厚度。以两台摊铺机为梯队，做到均匀、不间断、缓慢地摊铺，确保摊铺层压实均匀。

料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速要相匹配，使混合料在摊铺范围内均匀分布，避免出现离析现象。当摊铺机集料斗剩余10cm厚的热料时，运料车可开始供料，避免粗料集中。

(2)摊铺宜在当天高温时段进行，当路表面温度低于15℃时不宜摊铺。遇到下雨，应立刻停止施工，并清除未压实成型的混合料，遭受雨淋的混合料应废弃，不得卸入摊铺机摊铺。UTAC沥青混合料的施工温度应控制在适当的范围，见表7。根据过往路段的施工经验，抽检 UTAC 渗水指标小于120ml/min占比90%以上为合格。

表7 UTAC热拌沥青混合料施工温度(单位：℃)

3.4 压实

(1)初压应尽量安排在摊铺后较高温度下进行，确保压实度和平整度，避免混合料产生推移、开裂等现象。

(2)压路机应以缓慢而均匀的速度碾压。建议碾压步骤为初压：钢轮静压一遍；复压：钢轮振动2遍，轮胎2～3遍，两种碾压工艺交替进行；终压：光轮1～2遍，不振动。施工中应采取紧跟快压的方法，同时减少振动压实次数，增加轮胎碾压次数。

碾压速度随初压、复压、终压及压路机的类型而别，初压建议采用大吨位双钢轮振动压路机，复压宜采用大吨位双钢轮振动压路机或轮胎压路机，终压应采用双钢轮压路机静压成型。

(3)路面摊铺后应抓紧碾压，对压路机的碾压顺序、碾压路线、碾压遍数、碾压速度和沥青层的松铺厚度应做好检测，控制质量，使摊铺面在较短时间内达到设计要求的压实度。压路机折返应呈梯形，不得在同一断面上。UTAC-8路面压实度控制要求采用双控指标，最大理论密度压实度不小于93%，马歇尔密度压实度不小于97%。路面压实完成24h后，方可允许施工车辆通行。施工工艺如图1所示。

图1 施工工艺流程

4 施工后的检测与分析

为了检验UTAC-8薄层罩面技术对路面性能的改善效果，根据《公路状况技术评定标准》(JTG 5210-2018)要求和基于施工前路面只有PQI指数不达标的情况，采用路面状况损坏指数PCI、路面行驶质量指数RQI、路面车辙深度指数RDI、路面抗滑性能指数SRI、路面技术状况PQI为主要指标，对施工后的公路路面进行检测。

4.1 路面状况损坏指数PCI

路面状况损坏指数PCI对不同的路面损坏，如龟裂、(块状、纵向、横向)裂缝、沉陷、车辙、波浪拥包、坑槽、松散、泛油和修补等进行评价，按照其损坏程度的不同进行权重换算。图2是广州萝岗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的PCI检测数据。施工前，PCI有13.16%的路面低于80，59.87%的路面介于80～90，平均为86.66，路面有较多病害，不满足行驶要求，存在较大隐患；施工后，低于80的有0.66%，介于80～90的有8.55%，平均为97.83。施工前后相比，PCI平均提高了11.17。采用UTAC-8薄层罩面技术能较好地处治路面病害，提高PCI指数。

图2 萝岗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面损坏状况指数PCI

4.2 路面行驶质量指数RQI

路面行驶质量指数RQI可评价路面的平整度。图3是广州萝岗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的RQI检测数据。施工前，有2.63%的路面RQI低于80，18.42%的路面介于80～90，平均为92.22，路面平整度较好；施工后，低于80的为0%，介于80～90的有10.53%，平均为93.35。施工前后相比，RQI平均提高了1.13。应用UTAC-8薄层罩面技术可小幅提高RQI指数，改善路面平整度。

图3 萝岗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面行驶质量指数RQI

4.3 路面车辙深度指数RDI

高速公路一般采用横断面仪记录横断面形状，确定路面车辙状况的检测指标车辙深度RD，计算得到路面车辙深度指数RDI，从而评价路面车辙。图4是广州萝岗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的RQI检测数据。施工前，RDI平均为95.67，路面车辙病害不多；施工后，RDI平均为97.67。施工前后相比，RDI提高了2.00。应用UTAC-8薄层罩面技术能小幅提高RDI指数，改善路面车辙状况。

图4 萝岗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面车辙深度指数RDI

4.4 路面抗滑性能指数SRI

路面抗滑性能指数SRI主要依据轮胎与路面间的摩擦阻力，以横向力系数SFC计算得到SRI，评价路面抗滑性能。图5是广州萝岗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的SRI检测数据。施工前，有8.55%路面的SRI介于80～90，平均为92.03，路面抗滑性能良好；施工后，SRI全部大于90，平均为96.46。应用UTAC-8薄层罩面技术可小幅提高SRI指数，改善路面抗滑性能。

图5 萝岗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面抗滑性能指数SRI

4.5 路面技术状况PQI

路面技术状况PQI是综合考虑路面损坏、承载能力、平整度、抗滑、车辙、磨耗和跳车等因素，对路面进行总的评价。图6是广州萝岗方向K1903～K1911和K1954～K1960段的PQI检测数据。施工前，有23.68%路面的PQI介于80～90，平均为91.49；施工后，介于80～90的有6.58%，平均为95.89。施工前后相比，PQI平均提高了4.40。应用UTAC-8薄层罩面技术小幅提高了PQI指数，改善了路面质量。

图6 萝岗方向K1903～K1911、K1954～K1960路面技术状况PQI

4.6 检测结果分析

UTAC-8薄层罩面技术在施工后，PCI平均提高了11.17，RQI平均提高了1.13,RDI平均提高了2.00，SRI平均提高了2.33，PQI平均提高了4.40。UTAC-8薄层罩面技术大幅提高了PCI指数，而其他指数得到了小幅提升。

5 结论

对PCI指数不满足要求而其他指数良好的路段，加铺2cm的UTAC薄层罩面后，能够小幅提高路面状况损坏指数PCI、路面行驶质量指数RQI、路面车辙深度指数RDI、路面抗滑性能指数SRI，大幅提高路面技术状况PQI。这说明UTAC薄层罩面技术可有效改善开裂、坑槽等路面病害，提高路面平整抗滑性能，保障路面的行驶质量，延长路面使用寿命。该技术的工程应用经验，可为类似工程提供参考。