路面同步加纤碎石下封层施工问题分析

董向飞 李云龙 韩健

（山东宇通路桥集团有限公司，山东 东营 257300）

半刚性基层路面的应用正日益广泛。通过在半刚性基层顶面和下面层之间增设一层碎石封层，可起到增强路面黏结性能、延缓反射裂缝及层间滑移，避免应力集中的作用。某高速公路主路及试验段路面结构为4cm厚SMA-13+6cm厚AC-20中粒式沥青混凝土+9cm厚AC-25粗粒式沥青混凝土+水稳碎石基层。为保证基层和面层之间的黏结效果，阻止半刚性基层裂缝反射及面层水下渗，拟在k85+200～k87+400试验路段基层顶面设置厚度1cm的同步加纤碎石下封层。

一、施工准备

施工开始对前，路面上基层的平整度、沉降、压实度、横纵坡、弯沉等指标检测，使所有指标均达到设计要求。采用钢丝刷、吹风机、路面抛丸机、洒水车等彻底清扫路面杂物、泥土及松动石料并清洗，使上基层表面颗粒外露，并待表面水分彻底蒸发、干燥后进行下封层施工。

（一）原材料

沥青：热沥青施工过程中能源消耗量及环境污染较大，喷洒后的沥青冷却成型速度快，下封层施工难度大。所以，该工程采用SBS改性沥青常温施工，所使用的SBS改性乳化沥青标准黏度19s，粒子电荷为正电荷，1.18mm筛孔残留物含量0.043%，蒸发残留物含量54.3%，25℃针入度58.9mm×0.1mm，15℃延度112.3cm，软化点59.8℃，1d及5d储存性能稳定性分别为0.78%和2.14%，均符合规范要求。

碎石料：该工程使用就近石料场开采的粒径5mm～10mm的石灰岩碎石，其针片状颗粒含量9.5%，吸水率0.58%，表观相对密度2.867，石料压碎值13.8%，洛杉矶磨耗率18.8%，黏附性等级为四级，软石及粉尘含量分别为1.9%和0.5%，符合规范要求。

玻璃纤维：在沥青碎石下封层中掺加纤维以起到加筋作用[1]，使下封层整体路用性能显著提升。该工程使用高强度、高抗腐性能的玻纤材料，其组分主要为石灰石和硼钙石，线密度2.389tex，可燃物含量1.07%，含水率0.05%，纤维直径14μm～19μm，拉伸断裂强度0.36N/tex，硬挺度118mm。

（二）施工机械

在施工准备阶段，必须全面检查机械设备配置及配套设备情况，各设备均应按设计要求配备专用人员，做好设备参数调试和校准，保证主要设备均能协调工作。该工程同步加纤碎石下封层施工所需的主要机械设备如表1所示。

表1 主要施工机械

二、施工工艺

（一）原材料撒布

为增强半刚性基层和沥青下面层的黏结性能，应在下封层施工前在基层表面洒布一层透层油，待渗透48h后启动下封层施工。根据上基层顶面宽度调整和确定撒布宽度，运用同步加纤碎石封层车进行SBS改性乳化沥青的洒布和纤维、碎石料的撒布，封层车前进时速控制在4km～5km，使之匀速行进，改性乳化沥青喷洒温度应不低于60℃，施工幅数应为整数[2]。根据试验段试验结果所确定的SBS改性乳化沥青、玻纤、碎石料等的洒（撒）布量分别为1.8kg/m2、60kg/m2、8kg/m2。

（二）碾压及接缝处理

同步加纤碎石下封层沥青胶结料主要为乳化沥青，必须待乳化沥青破乳并达到不黏轮状态后方可碾压操作。胶轮压路机按时速6km的速度反复碾压3遍～4遍，每次碾压重叠宽度应控制在轮宽的1/3。

纵向相邻两幅之间的纵向接缝有效宽度必须符合设计要求，在第一幅下封层施工材料洒布时必须在接下来的施工侧预留出宽10cm～15cm的区域不予洒布，在第二幅下封层施工时必须覆盖上一副所预留的封层边缘，并确保纵向接缝良好搭接。横向接缝则采用对接法处理，在开始铺筑前，将长度3m～5m的油毛毡等不渗油材料铺设在每幅起点前和终点后，并加强固定，等同步加纤碎石封层车起步后打开阀门，使之提升至设计洒布速度，保证横向接缝处各种原材料均匀洒布。

（三）养生

为保证施工质量，同步加纤碎石下封层在养生期间应封闭交通，待SBS改性乳化沥青破乳且水分彻底蒸发后，清除未黏结碎石料，养生时间应控制在3h左右。

三、试验段路用性能检测

（一）检测过程

为验证该道路下封层同步加纤碎石下封层施工效果，在铺筑完的k85+200～k87+400左幅路段进行剪切强度及抗拉拔强度试验。在试验段按照200m间隔设置10处检测点，任意选取其中3点进行对比试验。根据现场剪切试验及抗拉拔试验过程中芯样断裂情况，可以概括为以下几种：一是下面层和下封层部分接触断裂，说明下面层和下封层接触不好，主要原因在于进行下面层施工前并未对下面层彻底清扫，由层间污染所致；二是上面层断裂，主要原因在于上面层质量不良，无法体现出下面层和下封层黏结及剪切效果；三是水稳层断裂，表明上面层、下封层质量良好，并能直接有效黏结；四是下面层和下封层接触断裂，表明两者接触良好。

（二）检测结果

通过以上分析发现，在对试验段的检测过程中出现了下面层和水稳层断裂、下面层和封层不完全接触断裂等问题，说明所选取的试验点和试验数据无法反映下封层施工质量及下面层和同步加纤碎石封层的黏结情况，为此，排除下面层对施工质量的影响，而只分析下面层和和碎石封层接触的情况。重新选择整理试验数据，试验段和对比段抗拉拔强度比较结果如图1所示。由对比结果可以看出，同步加纤碎石封层抗拉拔强度为0.201MPa，而无封层区域抗拉拔强度仅为0.142MPa，同步加纤碎石封层技术可显著提升路面下封层抗拉拔强度。

图1 试验段和对比段抗拉拔强度对比

试验段和对比段剪切强度比较如图2所示，同步加纤碎石下封层剪切强度为0.403MPa，无封层区域剪切强度仅为0.336MPa。

图2 试验段和对比段剪切强度对比

根据试验结果显示，同步加纤碎石下封层路面抗拉拔强度比无封层区域路面抗拉拔强度提高35%～60%，剪切强度比无封层区域路面剪切强度提升8%～50%，且在抗拉拔试验中，当路面面层和同步加纤碎石下封层良好黏结时，大部分试件破坏面均出现在水稳碎石层，表明相应试件下封层黏结效果良好，水稳碎石层强度也是影响其黏结强度的重要方面。

四、结语

综上所述，基层与下面层层间结合程度对沥青路面路用性能和使用寿命有显著影响，若层间结合不良，会破坏路面结构整体抗力，在重载交通运行下，很容易发生层间剪切滑移和推挤裂纹。该项目应用同步加纤碎石下封层技术后在路面结构层间形成嵌锁所用很强的网状体系，促进层间结合，增强路面抗裂、抗渗等性能。工程应用结果说明该技术在高速公路路面施工中具有广阔的应用前景。