精细抗滑封层在高速公路预防性养护中的应用

昝 亨

（山西交通控股集团有限公司 运城北高速公路分公司，山西 运城 044000）

0 引言

高速公路在运营使用期间，由于受到气候条件和车辆荷载等多方面因素的综合作用[1]，会出现不同程度的破坏。采用预防性养护对路面病害进行主动养护，可有效避免病害进一步发展，延长道路使用寿命。精细抗滑封层是采用同步碎石封层机洒布一层高黏改性乳化沥青和一层单一粒径碎石（4～6 mm）作为封层，再碾压养护后洒布一层稳固剂形成的超薄磨耗层。该技术可提高路面抗滑、降噪、防水性能，且施工速度快，能有效抑制和延缓路面病害[2-3]，是近年来一种新型的预防性养护技术。本文结合霍永东高速公路预防性养护实践，根据路面使用状况调查结果采用精细抗滑封层进行预防性养护，并在养护后对路面主要使用性能指标进行检测，分析确定养护效果。

1 高速公路使用状况调查与分析

1.1 工程简介

霍永东高速公路设计全长81.482 km，采用双向四车道设计，路基宽度为24.5 m，设计车速80 km/h，设计汽车荷载等级为公路-Ⅰ 级。全线路面结构均采用沥青混凝土路面，面层结构组成为4 cm细粒式改性沥青混凝土+6 cm中粒式改性沥青混凝土+6 cm粗粒式密级配沥青混凝土，基层采用34 cm水泥稳定碎石（特重交通采用12 cm粗粒式沥青稳定碎石+38 cm水泥稳定碎石），底基层采用20 cm水泥稳定碎石。

1.2 霍永东高速公路使用状况调查与分析

霍永东高速公路部分路段于2014年12月建成通车，在2020年5月对路面使用状况开展调查，发现部分路段沥青路面出现裂缝、磨光、抗滑能力不足等病害，为控制路面病害发展，拟对部分路段进行预防性养护。调查发现，霍永东高速公路交通渠道化严重，近年来交通量增长较大，沥青路面骨料出现磨光，构造深度下降，抗滑性能大幅下降。采用横向力系数法对磨光严重路段进行检测，得出路面摩擦系数检测结果如表1所示。

表1 路面摩擦系数检测结果

结合表1霍永东高速公路路面摩擦系数检测结果，分析得出路面摩擦系数检测结果总平均值为49.5，合格率平均值为58%，最低值仅为47%，不满足路面竣工验收标准中不小于75%的要求。为了修补路面轻微开裂、磨光等病害，拟采用精细抗滑封层进行预防性养护。

2 精细抗滑封层预防性养护方案

根据路面使用状况调查结果，高速公路沥青路面只有部分路段出现了磨光和轻微开裂情况，没有出现大面积的裂缝、坑槽和水破坏等病害，路面整体使用状况相对较好。为了降低养护造价，快速恢复路面使用性能，通过对多个养护方案进行比选，精细抗滑封层因具有路用性能好、可降低行车噪声、延缓路面病害、能单车道快速施工等优势[4]，而确定为优选养护方案。精细抗滑封层分3种类型，厚度分别为Ⅰ型3 mm、Ⅱ型6 mm和Ⅲ型8 mm，Ⅲ型为Ⅰ型和Ⅱ型复合施工形成，该项目养护选用Ⅱ型精细抗滑封层，具体施工方案如下[5]。

2.1 施工准备

进行交通管制，清除路面标线，清理路面杂物。

2.2 喷洒封层

根据原路面使用状况调查结果，确定涂层材料的用量，调整喷嘴压力和离地高度，涂层材料搅拌均匀，试喷合格后开始喷涂。使用同步碎石封层机依次将高黏改性乳化沥青和集料（粒径5 mm）洒（撒）布到路面上，洒（撒）布完成后随即采用胶轮压路机紧跟碾压成型。封层施工后对洒落的石料进行回收，高黏改性乳化沥青洒布量控制在1.4～1.5 kg/m2。

2.3 稳固层施作

封层经过不少于1 h的养护，稳定后进行第二次清扫，然后洒布稳固剂，稳固剂用量控制在0.1～0.2 kg/m2。

2.4 养生和开放交通

在室外温度25℃的条件下，完工后2 h封层材料即可完成干固，如温度较低可适当延长养生时间，干固后即可开放交通。

3 原材料技术要求

3.1 高黏改性乳化沥青

为保证精细抗滑封层各集料之间的黏结效果，结合料选用黏性较高的高黏改性乳化沥青。改性剂采用SBR和SBS复配的方式添加，乳化剂选用中裂乳化剂，按设计要求高黏改性乳化沥青主要技术指标要求及试验结果如表2所示。

表2 高黏改性乳化沥青主要技术指标试验结果

3.2 集料

集料选择干燥、洁净、质地坚硬、表面粗糙的玄武岩，以提高路面的抗滑性能，按设计要求集料主要技术指标与试验结果如表3所示。

表3 集料主要技术指标与试验结果 %

3.3 稳固剂

稳固剂可以进一步提高精细抗滑封层的黏结效果，其主要成分为改性乳化沥青，按设计要求稳固剂主要技术指标与试验结果如表4所示。

表4 稳固剂主要技术指标与试验结果

4 养护后路面使用性能恢复效果分析

4.1 摩擦系数

以合格率最低的K168+900—K187+035段作为研究对象，选取K170+000—K171+000段作为试验段，使用BM-Ⅲ摆式摩擦系数测定仪对养护前后路面的摩擦系数进行检测，按照每公里测5处，每处3个测点进行检测，检测结果如表5所示。

表5 养护前后沥青路面摩擦系数检测结果

分析摩擦系数检测结果，养护后各测点检测值均高于70，该试验段养护后检测结果平均值为71.72，明显高于养护前的平均值48.22，满足《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）中摩擦系数不低于54的要求。

4.2 构造深度

同样选取K170+000—K171+000段作为试验段，按照与摩擦系数相同的检测频率，在养护前后采用手工铺砂法检测沥青路面的构造深度，检测结果如表6所示。

表6 养护前后沥青路面构造深度检测结果 mm

分析该试验段构造深度检测结果，养护后平均值为0.95 mm，较养护前平均值0.70 mm有了一定幅度的提升，满足《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）中构造深度不低于0.55 mm的要求。

4.3 横向力系数

采用偏转轮拖车法对沥青路面横向力系数进行测定，测定频率、路段与上述相同，检测结果如表7所示。

表7 养护前后沥青路面横向力系数检测结果

根据《公路技术状况评定标准》（JTG 5210—2018）中的相关规定，沥青路面横向力系数不得低于36.5，统计检测结果得出养护后沥青路面横向力系数平均值为61.04，较养护前平均值47.05明显提高，说明抗滑性能得到了明显提升。

4.4 渗水系数

按照相同的监测频率，在养护前后对试验段渗水系数进行检测，检测结果如表8所示。

根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）中的相关要求，沥青路面渗水系数不得超过10 mL/min，统计检测结果得出养护后渗水系数平均值为3.2 mL/min，满足规范要求，并优于养护前的5.5 mL/min，说明养护后路面抗渗性能变好。

4.5 路面性能跟踪检测结果分析

在通车后一年内对沥青路面各主要技术指标进行检测，检测结果如表9所示。

表9 路面性能跟踪检测结果

分析沥青路面通车后跟踪检测结果，沥青路面抗滑性能和抗渗性能指标在通车一年后均有小幅度下降，但不明显，说明采用精细抗滑封层进行预防性养护后的路面稳定性好，可延长道路使用寿命，达到了预期的养护效果。

5 结语

结合霍永东高速公路精细抗滑封层预防性养护实践，在养护后对试验路段进行质量检测，通过分析各检测项目试验结果得出以下结论：

a）养护后沥青路面摩擦系数、构造深度、横向力系数明显提高，路面抗滑性能得到了明显提升。

b）养护后沥青路面渗水系数平均值为3.2 mL/min，小于养护前指标，说明养护后路面抗渗性能提升明显。

c）通过跟踪检测得出通车后一年沥青路面各指标下降幅度很小，说明养护后沥青路面各项指标稳定性好，达到了预期的养护效果。