碎石封层技术在公路工程中的应用

柳松杨

（河北高速公路集团有限公司承德分公司，河北 承德 067000）

0 引言

沥青路面以其优越的舒适性能和易修复特点逐渐成为公路工程中的主要路面类型。但在路面使用过程中，道路不可避免地会出现车辙、裂缝等病害。根据以往道路修筑经验表明，沥青路面的早期病害在未及时进行修复时，往往会导致更加严重的破坏，极大降低了路面的设计寿命。为了保证沥青达到设计使用寿命，采用一定的养护手段来保证道路的使用性能是不可避免的。而碎石封层技术则是目前我国公路工程中常用道路修复技术，其施工快捷、造价低的特点使其在公路施工中广泛应用。

1 碎石封层技术特点

碎石封层所采用的原材料组成包括沥青、纤维和碎石。其摊铺于沥青路表后作为应力吸收层能够有效防止路面裂缝病害的发生。该技术的主要特点是在拌和过程中添加了特定尺寸的玻璃纤维，使得混合料在应力吸收能力上明显提升，有效防止路面横、纵向裂缝的发生。此外，由于玻璃纤维对沥青混合料中的沥青流动产生一定的束缚作用，使得碎石封层的密封性能良好，防水性能显著提升[1]。

2 工程概况

承朝高速公路自全线通车以来，运营多年，随着近几年沿线地区经济的快速发展，交通量增长迅速，路面出现了不同程度的损坏，路面主要病害为轮迹带纵向裂缝、路面不规则裂缝及横缝。通过对全段的调查统计发现，主要路面病害分布于下行K773+000-K785+700、K790+000-793+000;上行K771+000-783+000路段，经研究考虑后决定采用纤维碎石封层技术对路面进行修复。

3 工程原材料

3.1 沥青

由于碎石封层中掺加了一定含量的纤维，其技术特性要求工程所采用的沥青具有良好的流动性，否则无法保证机械的正常喷洒。同时，沥青应选择黏附性好，在高低温、水侵蚀环境下能够保持稳定的沥青。目前道路修筑工程中常用的沥青为普通热沥青，该类沥青黏度高，用作路面混合料原料时具有良好的防水性能，但缺点也十分明显，流动性差，无法在机械中正常喷洒。当采用改性乳化沥青进行施工时，仅在室温条件下就能正常施工，此外，乳化沥青破乳时间短，与碎石的黏附能力强，能够充分保证沥青原材料的流动性和黏附性。

3.2 碎石

纤维碎石封层在碎石材料的选择上不单单取决于石料的颗粒形状和坚固性，还应从与乳化沥青的黏附性上来考虑。根据以往道路修筑选用集料的经验表明，花岗岩、玄武岩和石灰岩三类材料是最为常用的且性能最适合的，综合对比三类集料性能，在黏附性上，石灰岩优于花岗岩和玄武岩，但在坚固性和耐磨性能上较差，花岗岩耐磨抗腐蚀性能好但常需要添加抗剥落剂来提高与沥青的黏附等级，对比后选取玄武岩碎石作为封层碎石原材料。同时，为了提升路面的抗滑能力，在进行玄武岩的破碎时，尽可能保证碎石表面粗糙，粗糙的碎石在作用于路表时相互嵌挤能够为路面提供更大的摩擦力。

3.3 纤维

该项目选用的纤维为当地筑路常用的无氟玻璃纤维，有氟纤维在高温拌和过程中可能会对环境造成污染，目前我国提倡绿色发展理念，在保证工程质量同时尽可能选用污染低的原材料。为了保证纤维质量满足要求，应对其指标进行检测。

4 碎石封层施工关键技术

4.1 施工准备

碎石封层施工前原路面存在较大规模的裂缝、沉陷和坑槽等病害，考虑到在进行碎石封层施工时同步碎石封层车是均匀前进撒布的，因此，施工前应当对路面的裂缝进行灌缝处理，对于出现大规模网裂的路段，应当进行修补处理，保证路面平整度满足要求。处理局部病害后对路表进行整体清扫，以保证沥青胶结料与路面充分黏结。

4.2 沥青与纤维的同步撒布

该项目采用的纤维封层车在撒布过程中会同步撒布两层改性乳化沥青和一层纤维，因此，为了保证工程质量，避免重复撒布，应当提前根据道路的宽度来设置机械撒布宽度，同时保证碎石车匀速前进[2]。

4.3 碎石撒布

为了保证碎石充分镶嵌在沥青中，达到最佳黏附状态，碎石撒布紧跟纤维封层车后，与其保持相同的行进速度。同时撒布过程控制碎石用量，碎石用量过多可能会形成多余浮动碎石，碎石过少则无法保证碎石的相互嵌挤，导致抗滑性能不足。

4.4 碾压

碾压施工是保证碎石封层施工质量的关键工序，若无碾压使用，碎石将会浮动于沥青表面，在车辆行驶作用下无法对封层进行保护。良好的碾压工序是为了使碎石嵌挤在沥青中，提高路面抗滑性能[3]。

5 试验路段性能检测

5.1 抗滑性能

针对道路的抗滑性能检测主要是对路表的构造深度和摩擦系数进行检测，通过对比纤维碎石施工前后构造深度和摩擦系数大小来评价路面抗滑性能是否提升。该项目随机选取典1型3桩号进行检测，具体检测结果见表1。

表1 构造深度及摩擦系数检测结果

在进行纤维碎石封层施工前选取三个点位进行构造深度和摩擦系数检测，其中构造深度最小的桩号为K2+450，其构造深度值为0.80mm，通过加铺纤维碎石封层，构造深度提升了20%。与此同时，该点位的摩擦系数从50提升至67，表明施工后的抗滑能力明显提升。

5.2 防水性能

从以往施工经验表明，在碎石封层中添加纤维后，由于纤维对沥青的束缚作用能够极大提升路面的防水性能，该项目通过渗水仪随机选取三个桩号进行防水性能试验来评价纤维碎石封层的防水性能。渗水仪试验检测结果见表2。

表2 渗水系数检测结果

对选取的三个桩号的同一断面五个点位进行检测，纤维碎石封层施工前渗水系数最大值为98ml/min，养护后渗水系数下降至45ml/min，下降了54.1%，充分体现了纤维碎石封层在防水性能上的优越性。

6 结论

我国城市地区交通量不断增大，部分早期修筑的道路在激增的交通量压力下出现了较大规模的破损，为了应对路面已经出现或即将出现的病害问题，采用合适的道路养护手段是必不可少的。本文依托某道路工程实例，对碎石封层技术特点及施工关键技术进行了详细的介绍，通过抗滑性能试验和防水性能试验得出以下结论：

（1）随机选取点位进行构造深度和摩擦系数检测，其中构造深度最小值为0.80mm，通过加铺纤维碎石封层，构造深度提升了20%。与此同时，该点位的摩擦系数从50提升至67，说明施工后的抗滑能力明显提升。

（2）纤维碎石封层施工前渗水系数最大值为98ml/min，养护后渗水系数下降至45ml/min，下降了54.1%，充分体现了纤维碎石封层在防水性能上的优越性。