微表处技术在高速公路预防养护中的应用

贾延军

（甘肃省酒泉公路事业发展中心金塔公路段，甘肃 酒泉 735300）

0 引言

目前，随着公路交通基础设施的崛起发展和社会大众生活水平的日渐提升，人们对出行的质量提出了更高的要求，国家高等级公路的里程及重载车辆的通行量日渐陡升，使公路路面病害也逐渐显现出来。这不仅对公路路况质量造成损坏，而且对行车安全也带来不利因素。如何加大对高速公路的维修保养，运用科学的技术来提高通行效率、质量和安全，采用微表处技术进行预防养护是一种经济有效的手段。

1 微表处技术概述

微表处预防养护技术，是靠专用的综合拌合摊铺设备，将根据设计配合比确定的乳化沥青、集料、胶粘剂、水等材料拌合成浆状混合料均匀摊铺到沥青路面上，经过凝结，最终形成可以开放交通的路面薄层结构。根据实践来看，微表处预防技术的实施可以明显提高路面的抗滑能力，同时也可以进行车辙修复并提升路面的平整度，还可以降低路面的渗水，减少路面的水损坏。该技术具有成本低、污染少、操作简单、施工快速、封闭交通时间短等优点。

1.1 材料特性

由于微表处结构位置的特殊性，对材料具有严格选用要求和标准，乳化沥青材料优先选用阳离子快凝型，改性剂 SBR 胶乳剂量不得＜ 3 %，残留物的含量指标≥62 %。微表处所用集料的砂当量指标≥65 %，集料磨耗损失指标≤30%。与此同时，在微表处还可掺入水泥、矿粉等粘结材料；主要目的有：①改善矿料的级配；②调节混合料拌合时间；③改善调节成浆状态和成型速率。

微表处主要进行湿轮磨耗、负荷车轮粘砂、轮辙变形等试验，其目的是检验混合料的抗水损能力和抗车辙能力，以及施工时它所用的最佳沥青含量。

1.2 微表处的优越性

1.2.1 防渗性的改善

在旧沥青上面层具备充足的结构强度和承载力的状况下，采用微表处技术，可以改善路面面层的防渗性。严格的材料质量要求和施工工艺证明，公路沥青路面微表处预防技术相对其他预防养护措施具有更好的粘结力和更佳的效果，可以封闭原路面面层的小裂缝，提高原路的防水效果，能形成防水层面，阻隔路面积水下渗入基层，减缓路面的水损坏，从而延长路面结构的使用。

1.2.2 抗滑性的改善

高速公路是连接地区间经济的主要交通要道，其路面随着时间的推移会逐渐老化，使用性能也不断衰减。根据路面的磨损状况，在原有的道路表面加铺 5～10 mm 厚的微表处层，不仅增加其耐磨性，还增加其抗滑性，延长其使用年限。

1.2.3 车辙的修复性好

在详细采集统计旧沥青路面路况数据的基础上，可优先采用单层摊铺施工或双层摊铺施工，从而促使车辙等病害快速修复，每台班可完成 3～5 km。采用微表处进行车辙修复，较铣刨后重铺、热沥青混凝土罩面等工艺相比，具有施工方便、快速、车辙修复性能优良、开放交通快等特点。

1.2.4 施工环保性好

微表处施工所需的能源少，无污染排放，在常温下施工完成后，没有毒烟雾、粉尘、对环境安全。

2 微表处施工工艺流程

2.1 施工前的准备工作

2.1.1 临时安全设施布设

1）施工过程中，严格按照现行公路养护施工规范规定和标准要求，编制施工现场安全作业方案和交通组织保障方案，严格选用配备施工现场作业区管控的专职人员和交通引导指挥的人员。

2）施工前要在交管部门办理临时占道申请，协调交警在高峰时段指挥交通，保证过往车辆的正常通行，并通过报纸和电视等新闻媒体向社会公众发布施工公告。

3）对现场施工人员购买意外伤害保险，检查施工机械设备的安全性能和车辆保险。作业前必须做好人员的安全技术交底。

2.1.2 原路状况检验与处治

在施工之前，要对原有的道路进行全面的检查，对原路面的损坏状况进行判定，并保证对相应的病害进行全面的预处理。

1）当旧沥青路面损坏状况指数 PCI≥80 时，可优先考虑采用微表处。

2）当旧路面损坏状况指数 PCI＜80 时，不宜直接使用微表处。

3）车辙的处理。旧沥青路面车辙≤15 mm 的宜直接进行微表处罩面；15～25 mm 的应优先修复车辙，后罩面；25～40 mm 的车辙必须首先对进行多层填充；当车辙深度 40 mm 以上时，应采取其他方案进行处治。

4）当旧沥青路面纵横向裂缝宽度超过 5 mm 时，应进行贴缝、乳化沥青灌缝或开槽灌缝等措施进行处理。

5）对原路面局部的坑槽、松散等破损，应采用挖补措施，处治要彻底。

6）对出现路面有拥包、隆起，应立即采取精铣铇等处理措施，并在平整程度符合 10 mm 后进行施工。

7）在施工前，需要用强吹风机对原路面上的浮尘、杂物、泥土、碎屑进行清理，以保证微表层与原来的道路结合牢固。

8）施工和养护过程中应严格根据设计要求进行，外界气温≥10 ℃。如遇降雨等恶劣天气时禁止施工。

2.1.3 原材料的选用

在前期工作中，对原材料的选用是关键，这一过程将会直接影响微表处工艺的效果。

1）骨料的选用。微表处所使用的骨料，不但要求具备坚硬耐磨干燥、不含杂质的基本特性，同时还要符合路用集料的各项技术指标。技术指标主要包括压碎值、洛杉机磨耗损失，磨光值 PSV，针片状颗粒含量与沥青的黏附性等。集料的砂当量（4.75 mm 部分是影响微表处质量的最要指标，必须≥65 %。应优选偏碱性玄武岩破碎整型的粗粒骨料。一般采用机制砂、石屑等细集料，严格根据 JTJ 058－2000《公路工程集料试验规程》进行试验检测。集料的粒径规格以方孔筛为准。集料的生产宜采用二级或三级破碎工艺。集料的堆放场地应硬化并搭建雨棚。

2）改性乳化沥青选用。微表处预防养护技术施工中，改性乳化沥青的主要作用是将结集料粘结起来，宜采用 BCR 类型，破乳速度为慢裂，粒子电荷为正阳离子。主要指标参数符合设计文件要求或 JTG F40－2018《公路沥青路面施工技术规范》。它可以现场加工制作，也可直接采购成品。现场加工制作时宜选用连续式胶体磨设备生产，乳化剂须选取阳离子乳化剂，常用的有美国亚美公司 AM77 型乳化剂，掺配比例一般为 1.2 %。需要用盐酸来调节乳化剂水溶液的 pH 值。改性剂一般选用丁苯橡胶胶乳 SBR，掺配比例为一般不少于 3 %。改性乳化沥青贮存罐要附有搅拌装置。

3）填料的选用。采用强度为 32.5 或 42.5 的普通硅酸盐水泥，其作用是调节混合料的和易性，水泥的各项目指标应符合国标要求。

4）添加剂的选用。常见的添加剂主要有无盐类和有机类两种。针对微表处混合料，无机盐类添加剂会增加可拌合时间，使用前必须经过试验。

5）水的选用。施工采用清洁的饮用水，保证其不含杂质和有害盐类。

2.2 混合料最佳配合比的确定

按照配合比设计类型分为微表处矿料级配设计、改性乳化沥青配方设计、微表处混合料配合比设计。需根据其和易性、成型效果、性能要求、交通开放时间等因素有针对性地确定微表处混合料的最佳配合比。经过目标、生产、施工等三个配比阶段，确定最终的施工参数（结合料计量、添加剂计量等），每个阶段微表处混合料的施工性能、路用性能都要达到设计指标。

1）微表处矿料级配设计流程。根据工程用途、气候特征、交通量大小等选择级配类型→选择集料→对各种集料做筛分试验→测定相对密度→确定掺配比例。

2）微表处用改性乳化沥青配方设计流程。选择沥青、乳化剂、添加剂等材料→试验室制作几组改性乳化沥青小样→检测各组技术指标→确定最佳配方→选择生产设备和生产工艺→按试验室最佳配方试生产→取样送检甲级试验室→检验合格方可使用。

3）微表处混合料配合比设计流程。取样→掺配→拌合时间与黏聚力试验→满足要求→选混合料配方→进行性能试验→确定目标配合比和油石比。

配合比设计过程中注意以下几点：①根据实际需要选取合成级配集料样品，一般为 100 g/份；②掺配过程中，改性乳化沥青与合成矿料按 0.5 % 的间隔油石比；③可拌合时间与黏聚力试验若不能满足要求时，对添加剂、水等用量进行调节拌合，直至符合要求方可终止试验；④依据试验结果，选定 2～4 种满足要求的混合料，进行各项性能试验。

在施工所在地对各类原材料按照目标配合比进行生产配合比配制，并检验各项技术指标。

在正式施工前，要铺筑≥200 m 的试验路段，检验摊铺车和相关设备的运行性能和匹配状况，检测各类计量设备的准确性，验证生产配合比，确定施工配合比和施工最佳油石比，确定施工工艺和各项施工参数。

对试验段的检测结果进行评估，所有的检测结果符合规范要求后才能进行大规模的工程施工。

2.3 铺筑与维护工作

2.3.1 铺筑工艺的管理

路面宽度和拌合设备工作效率是决定施工幅数、施工宽度的主要因素，施工过程中应通过设置参照物、挂线或划线等方式，保证施工线形顺直。确定施工路面宽度时，应优先从减少施工缝的角度出发考虑。

在摊铺作业中应加注意：①设定好摊铺车的参数，合理地选取摊铺箱宽度，保持稳定性；②摊铺车速应保持在 5 km/h之内，不得出现急停、突然加速、转弯等操作，要保证摊铺的连续性；③做好对摊铺质量检查工作，提出改善措施。

2.3.2 局部工程中的人工修补

在摊铺完成后，如果有部分的瑕疵，可以使用铲子、橡胶耙等手工平整。对个别超粒粗骨料造成的纵向划痕和纵向接缝进行抚平，对缺少的部位要进行补足，对部分离析和黏稠度不适当的部分要进行清理，并用适当的稀浆混合料拌匀并修补平整。

2.3.3 压实工艺要点

单层微表处摊铺时，可以不用压路机进行压实；车辙填补处治施工时，可考虑使用 8～12 t 的压路机进行碾压。碾压中应严格把控，坚决杜绝刹车、掉头等行为。

2.4 早期维护

利用锥筒及其它交通指示牌对刚完工的区域进行封闭，并由专门的安全员进行交通疏导，以避免车辆、行人误入作业区对路面造成不利影响。

3 微表处质量控制要点

3.1 原材料质量控制

施工前，必须提交所有原材料的检测报告单，微表处混合料配合比设计（一般由交通专业甲级试验室出具）。施工中材料质量应按照同一料源、同一规格和同一批次进行检查。对改性乳化沥青蒸发残留物含量要随时进行检测，所采用的改性乳化沥青宜用 A 级道路石油沥青作为基质沥青。

3.2 施工过程质量控制

施工过程中要对每车的集料用量和改性乳化沥青的用量进行过磅记录，然后根据每天的摊铺面积进行厚度复核。现场施工中，及时检测沥青含量和油石比大小，确保符合设计要求。

3.3 机械设备应用

机械设备在施工过程中有着重要的应用，在使用中必须严格遵守机械作业规程，从而确保机器的正常运转。须采用智能型机械设备，并保证计量系统经过标定。在使用机器前还要进行彻底的检测，以确保所有性能处于最优状态。摊铺速度保持稳定，不能忽快忽慢。在摊铺使用方面应加强观测，避免由于摊铺速度引起的不均匀问题。

3.4 物料比例

在搅拌混合物料时，施工工人必须对各种原料的用量进行严格的控制。在实际的施工中，不能随意改变配料比例。

4 结论

总之，沥青道路由于车辆荷载、自然气候、路基质量等原因，会产生裂缝、麻面、车辙、坑槽等，这不但影响道路营运舒适性，同时也增加了车辆的安全性。采用微表处技术可以改善原有道路的抗滑性、平整度和耐磨性，降低路面裂缝、车辙等缺陷，提升路面的的质量状况和服务水平，为我国公路养护事业保驾护航。Q